Автономный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение-в качестве источника питания ультразвуковых злектротехнологических установок, .а также для питания других потребителей тока высокой частоты.

Известны тиристорные автономные инверторы, в которых к инвертирующим ячейкам подключены нагрузочные колебательные контуры, настроенные на рабочую частоту, превышающую частоту включения тиристоров ll,C2,D .

В этих инверторах достигается умножение рабочей частоты по отношению к частоте включения тиристоров, однако кратность умножения и форма выходного тока зависят то характера нагрузки. При низкодобротной нагрузке кратность умножения частоты незначительна .

Наиболее близким по технической сущности является инвертор, содержащий тиристорный мост с двумя, последовательными :LC-кон турами, одни концы которых подсоединены к общей точке двух смежных противофазных плеч моста, второй конец одного LC-контура подключен к общей

точке двух других противофазный плеч моста, а второй конец другого LC- контура подключается к этой же точке через выходные зажимы, при этом контур, образованный двумя последовательными LC-контурами и Зс1мкнутый через выходные зажимы, настроен на рабочую частоту, превышающую частоту работы тиристоров.

Процессы перезаряда коммутирующих конденсаторов упомянутых контуров происходят с разной частотой, вследствие чего между контурами через нагрузку протекает циркуляционный ток,

15 частота которого определяется параметрами упомянутого замкнутого контура. Кроме того через нагрузку протекают импульсы тока подпитки колебательных контуров. Частота повторения импульсов этого тока равна частоте работы тиристоров. Таким образом, через протекают два тока: циркуляционный и часть тока подпитки, имеющих разную частоту, что ухудшает форму выходного тока.

Целью настоящего изобретения является улучшение формы выходного тока. 30

Поставленная цель достигаетсн тем, что в инверторе, содержащем тиристорный мост с двумя коммутирующими последовательными ЬС контурами, одни концы которых подсоединены к общей точке двух смежных противофазных плеч моста, вторые концы LC контуров подсоединены к конца.-; первичной обмотки выходного траксформатора, средняя точка которой подсоединена к общей точке двух других смежных противофазных плеч моста

При этом в нагрузке, подключаемой ко вторичной обмотке выходного трансформатора, протекает ток, возбуждаемый преимущественно циркуляционным током замкнутого контура образованного двумя последовательными LC-контурами и первичной обмоткой трансформатора, а таюке разность токов подпитки двух LCКонтуров, величина которой по сравнению с величиной циркуляционного тока незначительна. При таком подключении нагрузка оказывается включенной в замкнутый контур, образованный коммутирующими LC-KOHTypaivfts и первичной обмоткой выходного трансформатора. Собственная частота этого замкнутого контура превосходит частоту работы тиристоров, а форма выходного тока получается лучше, чем в известном инверторе.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого инвертора выполненного на базе мостовой тиристорной ячейки; на фиг. 2 п.риведены осциллограммы, иллюстрирующие работу инвертора; а) осциллограг-пчы токов, протекающих через тиристоры инвертора (i) ; б) осциллогрш-вча тока, протекающего через один из коммутирующих LC-контуров (1-5) в) осциллограмма тока, протекающего через нагрузку {1ц );

Автономный инвертор (см. фиг. 1) содержит мост тиристоров 1,2,3,4, к общей точке двух смежных противофазных плеч моста подсоединены два последовательных коммутирующих LC-контура, состоящие из дросселей 5 и 6 и конденсаторов 7 и 8. Другими концами LC-контурн соединяются с концами первичной обмотки 9 выходного трансформаторс4 10, средняя точка которой соединена с общей точкой двух других смежных противофазных плеч моста, концы вторичной обмотки 11 выходного трансформатора 10 являются выходньми выводам инвертора, к которым подключ ется нагрузка 12. Тиристорный мост подключен к выводам источника питания через входной дроссель 13, параллельно тиристорному мосту включена цепочка, состоящая -из последовательно соединенных защитного дроссел) J.4 и разделительного конденсатора 15.

Автономный инвертор работает следующим образом,

В установившемся режиме к моменi-y времени включения t тиристоров 1, 4 напрях ения на -коммутирующих кокденсаторах различны, вследствие чего по цепи 6-5-7-9-8-6 протекает циркуляционный ток, частота котороj.-Q определкатся параметрами элементов 5, 6f 7, 8, 9. Этот ток через Е:ьгкодной трансформатор передается

В момент tj, подается

я нагрузку

ьм14льс управления на тиристоры 1 и 4, тирксторы открываются и проводят тсолебательный и ппшьс разряда разде:|;ительного ковденсатора 15 (см. фиг, 2а) по цепи 3.4-1,, параллельно по цепям 5-7-9 и 6-8-9 и далее по цепи 4-15-14,. В результате протекания колебательнсчс импульса тока разряда гюкденсатора 15 контур 6-5-7-9-8-6 получает пордию энергии. При этом колебательный ток разряда конденсатора 15 разветвляется на два тока в тдепях 5-7-9 и 6-3-9 (см. фиг. 26), п двум половнн.ам тгервичной обмотки выходнозго трансформатора 9 эти два тока протекаи т встречно,Таким образом, в.нагрузку 12 передается через выходной трансформатор 10 только разность этих двух токов. Одновременно в контуре 6-5-7-9-8-6 продолжает протекать циркуляционный ток и происходит обмен энергией между конденсаторами 7 и 8.

После прохождения колебательного тока разряда конденсатора 15 через куль в E.10MQHT времени t тиристоры 1 и 4 выключаются, и к ним прикладываеся обратное напряжение, под действием которого они восстанавливают свои запирающие свойства. После выключени тиристоров If 4 3 контуре 6-5-7-9-8предолх ает протекать циркуляционный ТОК; который через выходной трансформатор 10 передается в нагрузку. В момент времени tj зк.пючаются тиристорь:( 2, 3, контур 6 5-7-9 8-б получает очередную порцию энергии, а в нагрузку трансформируи5тся циркуляционный ток и разность токов подпитки, протекающих через ветви 9-7-5 и 9-8-6 в течение времени t2(cм.фиг.2в) Получ 5нкая порЦй-гя энергии расходуется в нагрузке в результате трансформации циркуляционного тока .контура б-5 -7--9 8-6 через вьаходной трансформатор 10 К моменту Ц очередного включения тиристоров 1,. 4 заканчивается полный цикл работы инвертора В процессе работы инвертора разделительный конденсатор 14 непрерывно подзаряжается от источника питания через входной .Д| оссель 13, Частота тока нагрузки определяется параметрами элементов, вкойящих в высокочастотный контур 6-5-7-9-8-6, и превосходит частоту вк.пючения тиристоров,

Форма выходного тока определяется формой циркуляционного тока контура 6-5-7-9-8-6, так как величина разности токов подпитки ветвей 5-7-9 и 6-8-9 незначительна по сравнению с величиной циркуляционного тока.

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с двумя коммутирунвд ми последовательными LC-контурами, одни концы которых подсоединены к общей точке двух смежньос противофазных плеч моста, отличающий с я тем, чтр, с целью улучшения формы выходного тока, он снабжен выходным трансформатором, к концам первичной обмотки которого подключены вторые концы последовательных LC-контуров, а средняя точка первичной обмотки соединена с общей точкой двух других смежных противофазных плеч моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Донской А.В., Смородинов В.В. Тиристорный генератор затухгиощих колебаний для индукционного нагрева. Труды УАИ, вып. 48, 1973, с. 97.

2.Артьях А.Л. и др. Генераторы синусоидгшьных колебаний высокой частоты. Изв. Вузов Радиоэлектроника, 3, 1968, с. 195, рис. 1.

3.Силовая полупроводниковая техника ФРГ. Под. ред. Е.М. Глуха. 4.2. М., Информэлектро, 1969, рис. 58.

4.Авторское свидетельство по заявке 2510594/07, кл. Н 02 М 7/515, 1977.

f