Последовательный автономный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относшч;я к преобразо ватепьной технике и быть исполь зовано в качестве источника питания для электротермических установок. Известен рад схем последовательных. инвертс юв, в которых для расширения нагрузочного диапазона используются дополтггельные контуры, осуществлякзшие возврат избыточной реактивной энергии, запасенной в электромагнитных полях элементов схемы, в источйик питания. Известна схема независимого инвертора 1 в которой ограничение степени раскачки напряжении на реактивных элементу и силовых вентилях в режима близких к короткому . замыканию, осуществляется за счет введения встре но- параллельных неуправляемых вентилей. Такой способ ограничения не позволяет получить рабочие частоты выше 2,5 кГц, тёк как обратное напряжение, прикладываемое к управляемым вентилям, определяется малой величиной падеш л HanpsH жения на работаюших встречно-параллель ных Вентилях. Последнее обстоятельство требует увеличения времени, необходимого для восстановления управляемости силовых вентилей, а следовательно, приводит к сужению частотного диапазона. Наиболее близкой является схема ин- вертора 2 , содержащая связанные с входными выводами через дроссели фильтра тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и две последовательные цепочки, состоящие каждая из конденсатора и дросселя, между общими точками которых включен диод. Существенным преимуществом данной схемы перед приведенной выше является создание более благоприятных условий для работы вентилей. Это, прежде всего, заключается в значительном снижении скорости нарастания прямого напряжения, прикладываемого к тиристорами, и времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров, к которым в выключенном состоянии прикладывается й1ГДч-иТо1ГЫ1Ое отрицательное напряжение, что позгюпяет получить более Вбюокие частоты. К недостаткам рассматриваемой схемы относится низкий КПД инвертора за счет малой амнлитуды первой гармо- йики тока, протекающего через нагрузку, С целью повышения КПД и надежности инвертора в работе за счет обеспечения устойчивой его работы при изменении нагрузки, в предлагаемом инверторе дрос сель одной из последовательных цепочек выполнен с отводом и соединен последовательно с цепью нагрузки, причем их точка соединения связана с упомянутой общей точкой другой цепочки через дополнительный диод, а между отводом дросселя и анодной группой моста включен вспомогательный диод. Схема инвертора представлена на чертеже. Инвертор содержит мост тиристоров 1-4, в диагональ переменного тока Которого включен коммутирующий конденсатор 5, дроссели фильтра 6, 7 и две последовательные цепочки, одна из котор состоит из конденсатора (разделительного) 8, дросселя (коммутирующего) 9 и нагрузки 10, а другая - из дросселя 11 и конденсатора 12 общая точка конденсатора 8 и дросселя 9 через диод 13 и точка соединения дросселя 9 и нагрузки 10 через дополнительный Дйод 14 соединены с общей точкой дросселя . Ii и конденсатора 12, а отвод дросселя 8 соединен через вспомогательный диод 15, Схема инвертора работает следующим образом.У Полный цикл работы схемы определ$ ется Частотой управления тиристорами 1-4, Каждый такт характеризуется рабочим и нерабочим состоянием вентильно мсюта, т.е. наличием и отсутствием тока коммутирующего контура. В течение такт работа схемы разбивается на четыре интервала. X интервал. При отпирании тиристоров 1, 4 по контуру 5-4-10-9-15-1-5 протекает импульс тока перезаряда коммутирующего конденсатора 5. Приэтом через нагрузку 1О ток протекает снизу вверх. В момент равенству напряжений части коммутирующего дросселя 9 и ком мути:рующего конденсатора 5 диод 15 закрывается. ГГ интервал. Ток перезаряда коммутирующего конденсатора 5 замыкается по цепи 8-1-5-4-10-9-8. Через нагруз ку ток протекает снизу вверх. В момент перехода тока коммутирующего контура через амплитудное значение напряжения на коммутирующем дросселе меняет полярность. Как только напр5гжение на этом дросселе по величине превысит сумму напряжения источника питания и падение напряжения на нагрузке, открывается диод 13. Ток в цепи коммутирующего контура резко спадает до нуля. Ш интервал. Избыток реактивной энергии, запасенной в электромагнитном поле коммутирующего дросселя, рассеивается на конденсаторе 12 и нагрузке 10. Ток сброса протекает по контуру 9-13-12-10-9. Ток через нагрузку протекает сйизу вверх., IV интервал характеризуется бесто- ковой паузой схемы инвертора, которая длится до включения тиристоров 2, 3. Т1ри этом ток заряда конденсатора 8 обеспечивает протекание токА через нагрузку сверху вниз. Первый такт работы схемы закончен. Процессы, происходящие во втором такте,, аналогичны описанным Вьпие, по окончании второго такта включаются тиристоры 1, 4,и цикл работы схемы инвертора повторяется. В данной схеме инвертора помимо ограничения напряжений на тиристорах и реактивных элементах предусмотрено ограничение напряжения на нагрузке 1О до величины питающего напряжения с помощью диода 14, что обеспечивает . устойчивую работу инвертора при изменении нагрузки в щироких пределах. Таким образом, предлагаемый последовательный инвертор позволяет повысить КПД за счет улучщенного гармонического состава нагрузки на 10-15% и обеспечивает устойчивую работу на резко переменную нагрузку. Формула изобретения Последовательный автономный инвертор, содержащий связанные со входными выводами через дроссели фильтра тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока .и две последовательные цепочки, каждая такая цепочка состоит из конденсатора и дросселя, ме)1сду общими точками которых включен диод, о ,т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьпиения |КПД и надежности его в работе, дроссель 57 одной из последовательных непочок ешблнен с отводом и соединен последовательно с цепью нагрузки, причем их точка соединения связана с упомянутой общей точкой другой цепочки через дополнйтельный диод, а между отводом дросселя и анодной группой моста включен вспомогательный диод. Источники информации, принетые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельствоМ 235177. класс Н 02 М 7/48, 1967. 2.Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов, Мемшузовский научный сборник, №6, Уфа, 1976, с. 9, рис. 1.