Последовательный автономный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ABTOHO/V HbIH ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания ультразвуковой технологических установок. По основному авторскому свидетельству № 601790 известна схема последовательного автономного инвертора, состоящего из двух мостовых инвертирующих ячеек, в которой нагрузка вынесена из вентильных мостов и включена между двумя группами последовательно соединенных фильтровых конденсаторов, которые через фильтровые дроссели подключены к источнику питания, при этом мостовые ячейки, содержащие коммутирующие 1С-контуры, подключены к крайним выводам групп последовательно соединенных фильтровых конденсаторов таким образом, что нагрузка подпитываемся симметричньш током от этих мостов. Для ограничения напряжения на элементах схемы при уменьщении сопротивления нагрузки прямые- вентили прямых вентильных мостов могут быть защунтированы встречными вентилями, а для предотвращения снижения времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей при возрастании сопротивления нагрузкн, последняя защунтирована встречным вентильным мостом. Эта схема обеспечивает надежную работу при изменении нагрузки от короткого замыкания до холостого хода 1. , Ее недостатком является то, что время, предоставляемое для восстановления управляемости в ней, определяется углом 150- 180 эл. град и, кроме того, восстановление управляемости прямых вентилей в ней происходит при малом обратном напряжении, равном всего прямому падению напряжения на встречных вентиля.х (что составляет 1-2 В). Это не позволяет применять схему в преобразователях ультразвуковой частоты. ; Цель изобретения - повышение надежности за счет увеличения времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей и увеличения обратного напряжения на них при одновременном ограничении напряжения на элементах схемы при работе на резко переменную нагрузку. Для достижения поставленной цели последовательный автономный инвертор снабжен четырьмя дополнительными вентиляМП, двумя 11донт11Ч 1ыми дополнительными мостовыми инвертирующими ячейками, включенными каждая параллельно основной ячейке, а дроссели коммутирующего контура, включенные последовательно с каждым вентилем мостовых ячеек, снабжены вторичными обмотками, причем указанные вторичные обмотки дросселей всех синфазных вентилей каждых двух параллельных ячеек соединены последовательно между собой и через дополнительные вентили подключены к точкам соединения двух других мостов с дросселями фильтра.

На фиг. 1, 2 и 3 ириведены схемы предлагаемого инвертора (различные варианты).

Схема (фиг. 1) содержит две мостовых инвертирующих ячейки на вeнтиv яx (тиристорах) I-8 и две дополнительные мостовые ячейки на вентилях (тиристорах) 9-16, в диагонали переменного тока которых включены коммутирующие конденсаторы 17-20 и коммутирующие дроссели 21-24. Последовательно с тиристорами ячеек включены коммутирующие дроссели 25-40 со вторичными обмотками 41-56, обратный вентильный мост, состоящий из дросселей насыщения 57-60, включенных последовательно с обратными вентилями (диодами) 61-64, и подключенный к отпайкам дросселей фильтра 65-70. Вторичные обмотки коммутирующих дросселей 41-56 через дополнительные диоды 71-74 подключены к точкам соед1п)ения мостовых ячеек с дросселями фильтра, нагрузка 75 включена между группами последовательно соединенных фильтровых конденсаторов 76-79.

Последовательный автономный инвертор работает в установивщемся режиме следующим образом.

Управляющие импульсы подаются одновременно на тиристоры 1, 4 и 9, 12 и коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 76-25-1 - 17-21-4-28-75 76 и 76-33-9-19-23-12-36-78-75- 76. В следующий такт управляющие импульсы подаются на тиристоры 5, 8 и 13, 16, коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 77-29-5-22-18-8-

32-79-75-77 и 77-37-13-24-20-16 40-79-75-77. За два описанных выще такта формируется период выходной частоты инвертора. В третьем такте отпираются тиристоры 10, 11 и 2, 3. Коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 76-26-2-21 - 17-3-27-78-75- 76 и 75-34-10-23-19-11-35-78-75- 76. В четвертом такте отпираются тиристоры 6, 7 и 14, 15. Коммутирующий ток протекает по двум параллельным ветвям: 77- 30-6-18-22-7-31-79-75-77 и 77- 38-14-20-24-15-39-79-75-77. В дальнейщем работа схемы повторяется.

При резком снижении сопротивления нагрузки напряжение на последовательно соединенных вторичных обмотках коммутирующих дросселей синфазноработающих вентильных мостов при спаде анодного тока превьпиает напряжение источника питания, при этом отпирается один из диодов 71-74

и избыток реактивной энергии, запасенной в коммутирующих дросселях, возвращается в источник питания и нагрузку. Так, например, если сумма напряжений вторичных обмоток 41, 44, 52 и 49 превысит сумму напряжений фильтровых конденсаторов 77 и

79, равную напряжению источника питания, то открывается диод 72 и происходит сброс реактивной энергии по контуру: 41 - 44-52-49-72-77-75-79-41.

Устойчивая работа инвертора на эквивалентное нагрузочное сопротивление, превыщающеее некоторую критическую величину, при которой происходит резкое сокращение времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров, обеспечивается введением обратного моста. Если

напряжение на нагрузке 75 превосходит напряжение на фильтровых конденсаторах 76-79, то отпирается какая-либо пара диодов сброса избыточной энергии, запасенной в нагрузочном контуре. Например, если напряжение на нагрузке 75 превыщает напряжения на фильтровых конденсаторах 76 и 78, го отпираются диоды 61 и 63 обратного вентильного моста и ограничивают дальнейщий рост напряжения на нагрузке.

В ряде случаев коммутирующие конденсаторы .синфазно работающих мостов могут быть соединены параллельно между собой, например, на фиг. 1 это конденсаторы 17, 18 и 18, 20.

С целью уменьщения напряжения на вентилях количество синфазно работающих

5 вентильных мостов, вторичные обмотки анодных коммутирующих дросселей которых соединены последовательно, может быть больще двух, например, три или четыре.

По описанному принципу могут быть вы0 полнены инверторы с еще больщим временем, предоставляемым для восстановления управляемости прямых вентилей.

На фиг. 2 приведена схема инвертора, в котором параллельно каждой группе синфазно работающих вентильных мостов 80 5 и 81 подключено еще по одной группе синфазно работающих вентильных мостов 82, и 83, при этом поочередное отпирание вентилей групп синфазно работающих вентильных мостов 80-83, обеспечивающих симметричное напряжение на нагрузке 75, позволяет увеличить время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых вентилей примерно в три раза по сра-внению со схемой инвертора на фиг. 1. Параллельно каждой группе синфазно работающих вентильных мостов 80 и 81 может быть подключено еще по две группы синфазно работающих вентильных мостов 82, 83, и 84, 85 (фиг. 3) ,при этом поочередное отпирание вентилей групп синфазно работающих вентильных мостов 80-85, обеспечивающих симметричное напряжение на нагрузке 75, позволяет увеличить время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых вентилей более, чем в пять раз по сравнению со схемой инвертора на фиг. 1. Таким образом, последовательный автономный инвертор может быть использован в преобразователях ультразвуковой частоты, работающих на резкопеременную нагрузку. Формула изобретения Последовательный автономный инвертор по авт. св. № 601790, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, он снабжен четырьмя дополнительными, вентилями и двумя идентичными дополнительными мосtoBbLvui инвертирующими ячейками, включенными, каждая параллельно основной ячейке, а дроссели коммутирующего контура, включенные последовательно с ка/кдым вентилем мостовых ячеек снабжены вторичными обмотками, причем указанные вторичные обмотки дросселей всех синфазны.х вентилей каждых двух параллельных ячеек соединены последовательно между собой и через дополнительные вентили подключены к точкам соединения двух других ячеек с дросселями фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 601790, кл. Н 02 М 7/515, 1973.

t

v

;з

&