Автономный последовательный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

(54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технийе, а именно к автономным последовательным инверторам, и может быть использовано, например, в установках для индукционного йагрева металлов. Известны автономные последовательные инверторы. Один из известных автономных посл довательных инверторов содержит два вентильных моста, причем нагрузка связана с мостами через фильтровые дроссели и конденсаторы 1. В другом из известных автономных последовательных инверторов для ограничения выходного напряжения при резких колебаниях нагрузки используют ся дополнительные вентили 2. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являе ся автономный послед9вательный инвертор, также содержащий два тиристорных моста, фильтровые дроссели и конденса торы, связанные с выводами постоянно го тока мостов и с выходными выводами 3 . Целью настоящего изобретения явля теся ограничение напряжения на элементах инвертора и улучшение спектрйльного состава кривой выходного тока. Поставленная цель достигается тем, что в автономный последовательный инвертор, содержащий два тиристорных моста, каждый из которых имеет коммутирующий конденсатор в диагонали переменного тока, и коммутирующие дроссели (включенные последовательно с каждым из. тиристоров мостов, причем выводы постоянного тока упомянутых мостов связанц с выходными выводами через фильтровые дроссели) две последовательные вспомогательные цепочки, образованные вспомогательными коммутирующими дросселями и вспомогательными фильтровыми конденсаторами, первая из которых включена между первым выходным выводом и положительным выводом первого моста, а в торая - между первым выходным выводом и отрицательным выводом второгО моста, и два фильтровых конденсатора, включенных между вторым выходным выводом и соответственно положительным выводом второго моста и отрицательным выводом первого моста, введены дополнительные вентили, причем первый вентиль включен между средней точкой перйой вспомогательной це1ПОЧКИ и положительным выводом второго моста, второй - между средней точкой второй вспомогательной цепочки и отрицательным выводом первого моста, третий - между первым выходным выводом и положительным выводом второго моста, а четвертый - междупервым выходным выводом и отрицательным выводом первого моста, Последо-i вательно с дополнительными вентилями могут быть включены дополнительные дроссели. Для более эффективного ограничения напряжения обмотки дросселей вспомогательных цепочек могут быть выполнены с промежуточными выводами, причем промежуточный вывод обмотки дросселя первой цепочки подключен через дополнительно введенный вентиль к положительному выводу первого моста, а промежуточный вывод обмотки дросселя второй цепочки к отрицательному выводу второго мост Кроме того, в инвертор могут быть введены дополнительные вентили, связывающие тиристоры мостов с соответствующими фильтровыми конденсаторами

Принципиальная электрическая схем приведена на чертеже, где 1-8 - тириторы; 9-16 - коммутирующие дроссели; 17,18 - коммутирующие кондвнсаторы; 19,20 - вспомогательные коммутирующие дроссели; 21,22 - йспомогательны фийьтровые конденсаторы; фильтровые конденсаторы; 25-28 фильтровые дроссели; 29-42 - дополнительные вентили; 43-46 - дополнительные дроссели; 47 - нагрузка.

Инвертор работает следующим образом.

При отпирании вентилей в 1-ом тАкте, напримертиристоров 1, 4, в первой части полупериода ток проте. кает по следующим контурам за счет запаса энергии в коммутирующем конденсаторе по контуру: 17, 4, 38, 47, 19, 33, 9 (35), 1, 17 - до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 17 не станет равным сумме напряжения на фильтровых конденсаторах 21 и 24; за счет запаса энергии в фильтровых конденсаторах 21 и 24 по контуру: 21, 9, 1, 17, 4, 12, 24, 47 19, 21,

Во торой части полупериода 1-го такта, когда напряжение на дросселе 19 принимает полярность, указанную на чертеже, и превышает напряжение на фильтровом конденсаторе 23, отпираете вентиль 29, Дроссель 19 будет зашунтирован контуром 29 , 23, 47 Это приведет к тому, что энергия, запасенная в дросселе 19, будет израсходована на заряд конденсатора 23 и в нагрузке при протекании тока по контуру: 19, 29, 23,47, 19, Энергия, запасенная в дросселях 9, 12, будет израсходована на перезаряд конденсатора 17 и в нагрузке 47 по;

738074

контуру: 21, 9, 1, 17, 4, 12, 24, 47, 19, 21.

Положительный эффект от дополнительных диодов заключается в том, что в первой части полупериода ток частично протекает помимо источника питания (фильтровых конденсаторов 21, 24), что уменьшает запас электромагнитной энергии в коммутирующих дросселях, а это уменьшает перезаряд коммутирующих конденсаторов; кроме того, при снижении напряжения на коммутирующих конденсаторах уменьшается длительность тока в контуре шунтирования коммутирующих дросселей во второй части, полупериода (например, в контуре: 19, 29, 23, 47, 19), что уменьшает содержание высших гармоник в токе нагрузки.

Таким образом, сброс избыточной реактивной энергии с коммутирующего контура осуществляется не только во второй половине полупериода импульса тока, но и в его первой половине, причем и первыйJи второй вид сброса энергии осуществляется током в одну и ту же сторону через нагрузк по отношению к направлению основного импульса тока. Это позволяет исключить чрезмерное затягивание тока при сбросе энергии во второй половине полупериода импульса тока и тем самы приблизить форму выходного тока к сигЬСоидальной, что в конечном итоге позволяет повысить КПД преобразователя,

Во 11-ом такте отпираются вентили 5,8;в 111-ем - вентили 2,3; в lV-ом такте - вентили б, 7, При. этом процессы коммутации аналогичны описанным в 1-ом такте.

Формула изобретения

Автономный последовательный инвертор, содержащий два тиристоринх моста, каждый из которых имеет коммутирующий конденсатор в диагонали переменного тока, и коммутирующие дроссели, включенные последовательно с каждым из тиристоров мостов, выводы постоянного тока упомянутых мостов связаны с входными выводами через фильтровые Дроссели, также две последова тельны вспомогательные цепочки, образованные вспомогательными коммутирующими дросселями и вспомогательными фильтровыми Конденсаторами, первая Из которлх включена между первым выходным выводом и положительным выводом первого моста, а вторая - между первым выходным выводом и отрицательным выводом второго моста, и два фильтровых конденсатора, включенных , между Вторым выводом и соответственно положительным выводом второго моста и отрицательным выводом первого моста, о и чающий с я тем,

5 что, с 1целью улучшения гармонимеского состава кривой выходного тока и ограничения напряжения на элементах при изменении нагрузки, в него введены дополнительные вентили, причем первый венгиль включен, между средней точкой первой вспомогательной цепочк и положительным выводимвторого моСт второй - между средней точкой второй вспомогательной цепочки и отрицатель ным выводом первого моста, третий - между первым выходным выводом и поло жительным выводом второго моста, а четвертый - между первым выходным вы водом и отрицательным выводом первого моста. 2.Инвертор поп.1,отличаю щ и и с я тем, что в него введены дополнительные дроссели, включенные последовательно с каждым из допопнительных вентилей. 3.Инвертор по ПП.1 и 2,о т л ичающийся тем, что обмотки дросселей вспомогательных цепочек выполнены с промежуточными выводами, причем промежуточный вывод обмотки дросселя.первой цепочки подключен :через дополнительно введенный вентиль к положительному выводу первого моста, а промежуточный вывод обмотки дросселя второй цепочки - к отрицательному выводу второго моста. 4, Ин.вертор по пп.1 - 3, о т л и чающийся тем, что в него введены дополнительные вентили, связывающие аноды тиристоров первого моста.со средней точкой первой вспомогательной цепочки, катоды тиристоров первого моста и аноды тиристоров второго моста - со вторыми выводами, а катоды тиристоров второго моста - со средней точкой второй вспомогательной цепочки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №486439, кл. Н 02 М 7/537, 10.09,71. 2.Авторское свидетельство СССР №441634, кл. Н 02 М 7/52, 07.12.71. 3. Авторское свидетельство СССР 6.01790, кл. Н 02 М 7/515, 10.09.71.