Последовательный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис пользовано для питания индукционных печей, например в вакуумных электротермических установках. Известны последовательные инверто ры, содержащие пары встречно-параллельно соединенных вентилей, фильтру щие дроссели, коммутирующие конденсаторы, ,коммутирующие индуктивности и нагрузку 1, 2, и 3. Их общим недостатком является сложность, а также невысокий КПД-. Известен инвертор, содержащий пары встречно-параллельно соединенных вентилей, фильтрующие дроссели, коммутирующие конденсаторы индуктивчости и нагрузку, причем вентильные пары через фильтрующие дроссели подклю чены к источнику питания, а между об щими точками вентильных пар включена нагрузка 4. Однако этот инвертор содержит четыре коммутирующих контура и обладает невысоким КПД вследствие резкой Несинусоидальности тока нагрузки. Наиболее близким по технической cyulHOCTH и достигаемому результату к предлагаемому является последовательный инвертор, содержащий пары встречно-параллельно соединенных вентилей, фильтрующие дроссели, коммутирующие конденсаторы, коммутирующие индуктивности и нагрузку, причем вентильные пары объединены в последовательные цепочки по две пары в каждой, каждая цепочка через фильтрующие дроссели подключена к полюсам источника питания, а между общими точками вентильных пар включена нагрузка, при этом последовательно с каждой вентильной парой включена коммутирующая индуктивность, а конденсаторы объединены в последовательные цепочки по два в каждой, подключенные к источнику фильтрующие дроссели, и общие точки конденсаторов соединены с выводами нагрузки 5, Недостатком этого инвертора является его сложность, обусловленная большим 1количеством коммутирующих элементов, а также невысокий КПД, что вызвано большим содержанием высших гармоник в кривой выходного тока и особенно сказывается при регулировании частоты инвертора. Цель изобретения - упрощение и повышение КПД устройства. Поставленная цель.достигается тем, что в известном последовательном инверторе, содержащем связанные со входными выводами через дроссели фильтра две последовательные цепочки, состоя щие, каждая, из двух пар встречно-па раллельно соединенных вентилей, причем точка соединения пар вентилей ка дой цепочки подключена к соответствующему выводу, а также коммутирующи дроссели и коммутирующие конденсаторы точки соединения фильтровых дросселей, подключенных к одноименному входному выводу, с последовательными цепочками связаны между собой через соответствующие последовательно ооедикенные коммутирующий дроссель и коммутирующий конденсатор. На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы,- пояс няющие его работу. Последовательный инвертор (фиг.1) содержит пары встречно-параллельно соединенных вентилей 1 и 2, 3 и 4, 5 и б, 7 и 8, дроссели фильтра .9 -12 коммутирующие конденсаторы 13 и 14, коммутирующие дроссели 15 и 16 и нагрузку 17, причем вентильныепары объединены в последовательные цепочки п две пары в каждой 41 и 2 - 7 и 8 (5 и 6 - 3 и 4) , каждая цепочка через дроссели фильтра 9 и 10, 11 и 12 подключена к полюсам источника питания, а между точками вентильных схем включена нагрузка 17, при этом коммутирующие конденсаторы- .13 и 14 объедине ны с коммутирующими дросселями 15 и 16 в последовательыне колебательные контуры (конденсатор 13 - дроссель 15 и конденсатор 14 - дроссель 16), каждый из которых включен между выво дами двух фильтрующих дросселей, дру гими выводами соединенных с одним из полюсов источника питания (первый контур включен между дросселями 9 и 11, второй - между 10 -и 12). . .Схема работает следующим образом Вследствие значительной величины индуктивности фильтрующих дросселей ток в них практически постоянен. Положительные полуволны тока нагрузки формируются при включении вентилей 1 и 3, отрицательные - при включении вентилей 5 и 7. Обратные вентили 2, 4, 6 и 8 отпираются при возникновеНИИ на них прямого 1 напряжения. При подаче очередного импульса управления ма вентили 1 и 3 постоянный ток фильтрующих дросселей проходит через вентили 5 и 7, открытые ранее (начальный момент на временных диаг раммах фиг. 2) конденсаторы 13 и 14 , заряженные до максимального напряже ния полярности, показанной на фиг.1 начинают колебательно перезаряжатьс по контуру 13-15-1-17-5-13 и по кон туру 14-16-7-17-3-14. . .На (показан график тока в вентильных парах 1-2 и 3-4; на фиг график тока в вентильных парах 5-6 7-8; на.фиг.2в форма тока нагрузк и на фиг.2г - форма напряжения на конденсаторах. В момент t ток в вентильных парах 5-6 и 7-8 переходит через нуль, вентили 5 и 7 гаснут, включаются вентили и 8, которые проводят токперезаряда конденсаторов вплоть до момента- t, после чего выключаются, в момент t напряжение на конденсаторах меняет знак, а к моменту t-j достигается некоторого занчения обратной полярности, В интервале времени . Вентильньге пары 5-6 и 7-8 выключены (прямые вентили 5 и 7 восстановили свою управляемость в течение интервала , и к ним приложено прямое напряжение, равное алгебраической сумме напряжений соответствующего колебательного контура и нагрузки), постоянный ток дросселей 9 и 12 проходит по цепи 9-1-17-3-12, а постоянный ток дросселей 11 и 10 через контур 11-13-151-17-3-14-16-10 заряжает конденсаторы до максимального напряжения обратной полярности. В момент t включаются вентили 5 и 7, вследствии чего на-, чинается обратный перезаряд конденсаторов по контурам 13-15-17-1-15-13 и 14-3-17-7-16-14, при этом в момент tjвентили 1 и 3 выключаются и включаются вентили 2 и 3, во время работы которых вентили 1 и 3 восстанавливаются. В течение интервала времени tg-rt вентильные пары 5-6 и 7-8 выключены, а через включенные вентили 5 и 7 и нагрузку протекает постоянный ток дросселей 11 и 10, а постоянный ток дросселей 9 и 12 по контуру 9-15-135-17-7-16-14-12 заряжает конденсаторы снова до максимального напряжения полярности, показанной на схеме фиг.1. Таким образом в нагрузке формируется полный период выходного тока. Далее процессы в схеме повторяются. Выходное напряжениеинвертора симметрично относительно источника пи- тания,поэтому средняя точка нагрузки может быть заземлена, что позволяет использовать инвертор для питания вакуумных индкукционных печей. Сам инвертор может питаться как от вьшрямителя, так и непосредственно от переменного на;пряжения промышленной частоты , в последнем случае в различные полупериоды питающего напряжения прямые и обратные вентили меняются функциями. Вводя некоторую задержку включения обратных вентилей относительно момента перехода тока вентильной пары через нуль (моменты t и t на фиг.2а,б/ можНо ускорить восстановление управляемости прямых вентилей. Формула изобретения Последовательный инвертор, содержащий связанные во входньми выводами через дроссели фильтра две последовательн{ цепочки,состоящие, каждая из , пар встречно-параллельно соединенных вентилей, причем точка cogдйнения пар вентилей каждой цепочки подключена к соответствующему выходному выводу, а также коммутирующие дроссели и коммутирующие конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, точки соединения подключенный к одноим нному входному выводу фильтровых дросселей с последовательными цепочками связаны между собой через соответствующие последовательно соединенные коммутирующий дроссель и коммутирующий конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 312350, кл. Н 02 М 5/42, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР 355716, кл. Н 02 М 5/42, 1969.

3.Авторское сврщетельство СССР 425283, кл. Н 02 М 5/42, 1971.

4.Авторское свидетельство СССР 439888, кл. Н 02 М 7/515, 1970.

5.Авторское свидетельство СССР 31135.1, кл. Н 02 М 5/42, 1969.

+ 0

О О

I,1 /7 t1

«

- о rWA±JLi:fS

fuz.i