Высокочастотный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к преобразовательной технике, а более конкретно к статическим преобразователям ультразвуковой частоты для электротехнологических установок.

Разработка тиристорных преобразователей повышенной частоты осуществляется с решением ряда задач, одна из которых связана с обеспечением тиристорам времени, необходимого для восстановления их управляющей способности с учетом ограничения скорости нарастания анодного тока и напряжения и значительным временем протекания обратного тока. Применение многоячейковых схем, в свою очередь, вызывает вполне определенные требования к схеме управления преобразователем и к диапазону изменения параметров нагрузки 1 . .

Определенную устойчивость по отношению к изменению параметров нагрузки имеют схемы умножения частоты с обратными диодами, но они не пригодны для по.пучения высоких частот из-за недостаточного времени, отводимого для восстановления управляющих свойств тиристора и,больших скоростей нарастания прямого напряжения.

Известен также инвертор, который содержит входной фильтр с разделенными конденсаторами, к средней точке которой подсоединена нагрузка.

5 Коммутирующие конденсаторы подк.пючены с помощью зарядных тиристоров и последовательно соединенных с ними индуктйвностей к положительному и отрицательному зажимам-фильтра,

10 ас помощью разрядных тиристоров и последовательно соединенных с ними индуктйвностей к нагрузке инвертора 2 .

5 Известный преобразователь позволяет получать высокую частоту, обеспечивает необходимое время для восстановления управляющей способнос.ти тиристоров, скорость нарастания

20 тока и напряжения на тиристорах,, отсутствие нежелательных высокочастотных коммутационных процессов, работы при-малых нагрузках, в том числе и при коротком замыкании, но

25 не может работать при больших нагрузках в режиме холостого хода преобразователя, так как существенно уменьшается время, отводимое для восстановления управляющей способности тиристоров. Наиболее близким является инвертбр, содержащий трехфазный мост ч перезарядных тиристоров, выводы пос тоянного тока которого соединены с первым выходным выводом, связанный со входными выводами через дроссели фильтра трехфазный мост зарядных . тиристоров и цепочку из двух последовательно соединенных фильтровых конденсаторов, общая точка которых соединена со вторым выходным выводом и через коммутирующие конденсаторы - с выводами переменноготока мостов зарядных и перезарядных тиристоров, причем последовательнос каждым тиристором мостов включ:ен соответствующий кON /iyтирующий дросЬёль, а каждый коммутирующий конден сатор зашунтирован двумя встречно-п раллельно подключенными цепочками, сЬстоящтами каждая из тиристора и дросселя , . Недостатком инвертора является его сложность. Цель изобретения - упрощение и улучшение энергетических характеристик. Поставленная цель достигается тем, что инвертор, содержащий трехфазный мост перезарядных тиристоров выводы постоянного тока которого связаны с выходными выводами, подключенньй ко входныг/i выводам, трехфазный мост зарядньзх тиристоров и цепочку из двух последовательно сое диненных фильтровых конденсаторов, .общаяточка которых связана с выход ными выводами и через коммутирующие конденсаторы - с выходами переменно го тока мостов зарядных и перезаряд ных тиристоров, причем последовател но с каждым тиристором мостов включ соответствующий коммутирующий дроссель , снабжен подключенными ко вход ным, выводам двумя последовательно соединенными обратными диодами и выходным трансформатором, первичная обмотка которого выполнена с отводом и включена между общей точкой фильтровых конденсаторов и общей то кой обратных диодов, а выводы постоянного тока моста перезарядных тиристоров соединены с указанным от водом. Схема устройства представлена на чёртё е. Высокочастотный автономный инвер тор содержит входной фильтр с разделенными конденсаторами 1 и 2, ком мутйруюгчие конденсаторы 3, 4 и 5 по кл зчё1нные с помощью .3арендных тиристоров 6-11 и последЬйатёльно соединенных с ними дросселей 12-17 к пол жительному и отрицательному входным ваводам, а с пЬйсщ1 1(Г разрйдйШс ФИ. ристоров 18-23 и послёдЬваЕтёльйб со диненных с ними дросселей 24-29 к первичной обмотке 30 )выходногс погр зочного трансформатора. Ограничител ные диоды 31-и 32, последовательно включенные между собой, общей точкой подключены к отводу первичной обмотки выходного нагрузочного трансформатора . Аноды и катоды ограничительных диодов подсоединены к соответствующим входным выводам. Нагрузка инвертора 33 подключена к вторичной обмотке выходного нагрузочного трансформатора. Работа инвертора происходит следующим образом. В квазиустановившемся режиме работы при подаче управляющего импульса происходит заряд коммутирующего конденсатора 4 от фильтра с разделительным конденсатором 2 через зарядный тиристор 9 и последовательно соединенный с чим зарядный дроссель 15 до напряжения не превышающего двойного напряжения фильтра. Одновременно коммутирующий конденсатор 5 разряжается через разрядный тиристор 19, последовательно соединенный с ним разрядный дроссель 25, и первичную обмотку выходного нагрузочного трансформатора 30 на нагрузку 33, подключенную ко вторичной обмотке выходного нагрузочного трансформатора. В момент времени, когда напряжение на выходе преобразователя для интервала проводимости тиристора 19 достигает значения 06 ЕПИТ включается контур сброса реактивной энергии: конденсатор 2 фильтра, часть обмотки .32, ограничительный диод 31 и реактивная энергия, запасенная в дросселе 25 и конденсаторе 5, возвращается источнику питания. Работа схемы при заряде и разряде коммутирунвдих конденсаторов 3 и 5 происходит аналогичным образом. С включением зарядного тиристора 8 протекает ток через разрядный тиристор 23, с включением,зарядного тиристора 9 протекает ток через разрядный тиристор 19, и соответственно, с включением зарядного тиристора 6 ток протекает через разрядный тиристор 20, с включением зарядного тиристора 10 ток протекает через разрядный тиристор 22, с включением зарядного тиристора 7 ток протекает через разрядный тиристор 18, с включением зарядного тиристора 11 ток протекает через разрядный тиристор. 21. . . . ; Величина дополнительного напряжения на обмотке, к которой подключены ограничительные диоды/ выбирается в соответствии с определенным уровнем ограничения й пряжения на выходе преобразователя, исходя из теоретического рассмотрения характеристик инвертора в широком диапазоне изменения параметров нагрузки, включение ограничительных диодов непосредственно на выход преобразователя 8 данной схеме не приводит к положит.ельным

результатам, rak как при включении последующего разрядного тиристора напряжение на .нагрузке увеличивает положительное напряжение на предыдущем разрядном тиристоре быстрее, чем возрастает запирающее напряжение, которое формируется зарядным тиристором на коммутирующем конденсаторе и работа схемы становится невозможной.

Формула

изобретения

Высокочастотный инвертор, содержащий трехфазный мост перезарядных тиристоров, выводы постоянного тока которого связаны с выходнйми Btffioдами, подключенный ко входным вйвддам, трехфазный мост зарядных тиристоров и цепочку из двух последовательно соединенных фильтровых конденсаторов , общая точка которых связана с вых(:) выводами .и через коммутирующие конденсаторы - с выводами переменного тока мостов зарядных и перезарядных тиристоров.

причём последовательно с каждым тиристором мостов включен боотвётствующий коммутирующий дроссель, отличающийся там, что, с целью упрощения и улучшения энергетических характеристик, он снабжен подключенными ко входным выводам двумя последЬватёльно соединенными рбратными диЬда)мй и выходным трансформатором, первичная обмотка которого выполнена с отводом и включена между общей

0 точкой фильтровых конденсаторов и общей точкой обратных диодов, а выводи постоянного тЬка моста перезарядных тиристоров соединены с указан ньм отводом,

5

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1,Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Трулы УАИ, вып. 39, сб.2, 0 с- 161, рис.1.

кл. Н 02 М 7/515, 17.07.78.