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

(54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротермических установок.

Недостатком большинства схем автономных инверторов является невозможность их работы при изменении параметров нагрузки в широком диапазоне. При работе на резкопеременную нагрузку возможны режимы, вызываюш.ие высокую степень раскачки напряжения на реактивных элементах системы инвертор-электротермическая установка, что может привести к срыву процесса инвертирования.

Известно, -что одним из способов, устраняюших этот недостаток, является образование вентильных контуров сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в электромагнитных полях реактивных элементов, в источник питания. Этот способ позволяет уменьшить амплитудные значения напряжений на вентилях, коммутируюших индуктивностях и емкостях, например, в схеме тиристорного инвертора с отсекаюш,ими диодами 1.

Недопустимая раскачка напряжения предотвращается путем сброса излишней

реактивной энергии, запасенной коммутируюш,ей индуктивностью, на разделительные конденсаторы, заряженные до напряжения источника питания.

Наиболее б лизким к изобретению является инвертор, содержащий связанные со входными выводами через фильтровые дроссели тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из двух фильтровых конденсаторов и комму10тирующего дросселя, за шунтированного двумя цепочками, состоящими каждая из дополнительного конденсатора и диода, точка соединения которых связана с соответствующим концом последовательной цепочки, а тиристорный мост соединен последователь15но с выходными выводами. В этом инверторе уменьшение амплитуды перезаряда коммутирующего конденсатора осуц;ес5твляется ограничением напряжения коммутирующего дросселя до величины, равной сумме питаю20щего напряжения и падения напряжения на нагрузочном контуре 2.

Для обеспечения устойчивой работы этого инвертора в широком диапазоне изменения нагрузок необходимо ограничить папряжение на коммутирующем дросселе до уровня половины питающего напряжения.

С целью повышения надежности и КПД в инверторе между точками соединения дио дов и дополнительными ковдетгсатбрами и концами последовательной цепочки вклю- чены дополнительные дроссели, а тиристорный мост соединен последовательно с выходными выводами.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты схем инверторов.ю

Автономный последовательный инвертор содержит мост, в плечи которого включены тиристоры 1-4, а в диагональ переменного тока - коммутирующий конденсатор 5. Аноды тиристоров 1 и 2 объединены и подключены через фильтровый дроссель 6 к поло- жительному полюсу источника питания, а катоды тиристоров 3 и 4 служат для подключения одного из выводов нагрузки 7, другой вывод которой подключен через фильтровый дроссель 8 к отрицательному полюсу источника питания. Ко входным выводам через фильтровые дроссели 6 и 8 подключена цепочка из последовательно соединенных фильтровых конденсаторов 9 и 10 и коммутирующего дросселя 11. Параллельно цепочке одного из фильтровых конденса- is торов 9 (либо 10) и коммутирующего цросселя 11 подключен контур, состоящий из дополнительного конденсатора 12 (либо 13) и дополнительного дросселя 14 (либо 15), а между общей точкой кoндeнcatopoв и дросселей параллельных контуров включены неуправляемые вентили 16 и 17.

Автономный последовательный инвертор работает в двухтактном режиме. Каждый такт разбивается на три интервала.

Первый такт.35

Первый интервал. Управляющими импульсами отпираются тиристоры 1 и 4 и по цепи 9-1-5-4-7-10-11-9 начинает протекать ток перезаряда коммутирующего конденсатора 5, близкой по форме к полуволне синусоиды. При этом ток через на- грузку протекает сверху вниз. С переходом тока коммутирующего контура через амплитудное значение напряжение на коммутирующем дросселе меняет полярность, и в момент равенства напряжения коммутирующего 45 дросселя половине напряжения источника питания отпираются ограничивающие диоды 16 и 17 и ток коммутирующего контура резко спадает до нуля. Первый интервал на этом; заканчиваётся.

Второй интервал. Начинается с момента включения ограничивающих диодов 16 и 17. При этом избыток реактивной энергии, запасенной в электромагнитном поле коммутирующего дросселя 11, сбрасывается на конденсаторы 12 и 13. С прекращением то- jj ка сброса заканчивается второй интервал.

Третий интервал. Бестоковая пауза моста, которая длится до момента включения тиристоров 2 и 4.

Второй такт;

Начинается включением тиристоров 2 и 4. Электромагнитные процессы, которые при этом происходят в инверторе, аналогичны описанным выще.

В данном инверторе повышение КПД может быть достигнуто и в том случае, если один вывод нагрузочного контура, соединенный с катодной группой моста, соединить с одной из обкладок конденсатора 10, а катоды моста объединить с другим выводом нагрузки и Через фильтровый дроссель 8 соединить с отрицатальным полюсом источника питания (см. фиг. 2).

Таким образом, предлагаемый интвертор позволяет увеличить КПД инвертора на 10-15% за счет улучщеииого гармонического состава тока и повысить эффективность ограничения перенапряжений на элементах инвертора на 10-15%, а следовательно, повысить его надежиость при изменении нагрузки в щироком диапазоне, что важно при индукционном циклическом нагреве стальных заготовок.

Формула изобретения

Автономный последовательный инвертор, содержащий связанные со входньши выводами через фильтровые дроссели тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из двух фильтровых конденсаторов и коммутирующего дросселя, защунтированного двумя цепочками, состоящими каждая из дополнительного конденсатора и диода, точка соединения которых связана с соответствующим концом последовательной цепочки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, между точками соединения диодов с дополнительными конденсаторами и концами последовательной цепочки включены дополнительные дроссели, а тиристорный мост соединен последовательно с выходными выводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Межвузовский научный сборник. Уфа, 1976, № 6, с. 9, рис. 1. .

2.Авторское свидетельство СССР № 610266, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

/

2.5