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

(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНШ АВТОНОМНЬЙ ИНВЕРТОР

изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках для индукционного нагрева металлов и в ультразвуковых технологических установках. Известен автономный инвертор, содержащий два преобразовательных моста с коммутирующими контурами в диагонсши переменного тока. Каждый мост содержит прямые и обратные вентили fl}. Однако восстановление запирающих свойств прямых вентилей происходит при низком обратном напряжении, что сужает частотный диапазон инвертора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является последовательный инвертор с двумя преобразовательными мостами, в котором обратные вентили выполнены управ ляемыми, а отпирание их осуществляется с. некоторой задержкой по отноше нию к мсаленту запирания соответствующего прямого вентиля. Это позволя ет расширить частотный диапазон 1.2J. Однако при резком возрастании сопротивления нагрузки увеличивается длительность импульса, тока прякых вентилей, уменьшается обратное напряжение на них и преждевременно появляется прямое напряжение. В результате затрудняется восстановление управляемости прямых вентилей, что может привести к срыву процесса инвертирования. Из-за уменьшения прямого напряжения на обратных вентилях затрудняется их отпирание, что приводит к прекращению рекуперации излишней электромагнитной энергии из ко1 утирующих контуров в источник питания и появлению перенапряжений, опасных для вентилей и других элементов инвертора. Это снижает надежность инвертора. Цель изобретения - повышение надежности . Поставленнёш цель достигается тем, что последовательный автономный инвертор, содержащий блок управления и преобразовательные мосты с прямом и обратными управляемыми вентилями, причем в диaгoнaJШ каждого из мостов включены коммутирующие конденсаторы и дроссели, выводы постоянного тока мостов связаны с входными выводами через фильтровые дроссели, а с выходными - через фильтровой конденсатор, снабжен дополнительными конденсаторами и двумя вентилями, причем два дополнительных вентиля соединены последовательно и подключены между первым выходным выводом и общей точкой фильтровых дросселя и конденсатора параллельно последнему и встречно по отношению к полярности входного напряжения, а дополнительный конденсатор включен между общей точкой дополнительных вентилей и вторым выходным выводом. I Для повышения надежности инвертор может быть также снабжен ограничителями напряжения, подключенными параллельно коммутируквдим конденсаторам, первой группой трансформаторов тока, первичные обмотки которых вклю чены последовательно с ограничителями напряжения, и второй группой тран сформаторов тока, первичные обмотки которых включены последовательно с обратными вентилями, при этом блок управления содержит задающий генератор, управляемый ключ с двумя входами, пусковое и выходное устройства причем вторичные обмотки трансформаторов тока первой группы объединены и связаны с первым входом управляемо го ключа, вторичные обмотки трансфор маторов тока второй группы объединены и связаны со вторым входом управляемого ключа, с которым связан также выход пускового устройства, управляеьшй ключ включен между выходом задающего генератора и входом выходного устройства, выходы которого связаны с управляющими переходами прямых и обратных вентилей. На чертеже приведена схема инвертора. Инвертор содержит два вентильных моста, состоящих из прямых вентилей 1-8, обраных вентилей 9-16, коммутирукацих конденсаторов 17 и 18, коммутирующих дросселей 19 и 20, анодных дросселей 21-24 и 25-28. Нагрузка 29 подключена через фильтровой конденсатор 30 параллельно вентильны MOCTeiM, которые через фильтровые . дроссели 31 и 32 подключены к входны выводам. Параллельно нагрузке включена последовательная цепочка из дополнительного конденсатора 33 и дополнительного вентиля 34, общая точка которых через второй дополнительный вентиль 35 соединена с общей точ кой нагрузки и фильтрового конденсатора. Параллельно конденсаторам 17 . и 18 подключены ограничители 36 и 3 напряжения, последовательно с которы ми включены первичные обмотки транс форматоров 38 и 39 тока. Последовательно с обратны1 вентилями 10, 12 14 и 16 включены первичные обмотки трансформаторов 40-43 тока. Задающи генератор 44 через управляемой ключ 45 связан со входом выходного устройства 46. Ко входам ключа 45 п ключены вторичные обмотки трансформ торов 38, 39 и 40-43 тока, а также пусковое устройство 47. Инвертор работает следующим образом. В первом такте импульсы выходного устройства 46 отпирают вентили 1 и 2. Ток перезаряда коммутирующего конденсатора 17 протекает по контуру 17-19-2-22-29-30-21-1-17, при этом формируется первый полупериод кривой тока нагрузки. Во втором такте отпираются обратные вентили 15 и 16, ток частичного разряда конденсатора 18 протекает по контуру 18-20-15-27-39-29-28-42-16-18 и формируется второй полупериод кривой тока нагрузки. В последуквдих тактах процессы протекают аналогично, .При появлении напряжения на нагрузке 29 с положительной полярностью, указанной на чертеже, конденсатор 33 заряжается до некоторого напряжения , полярность которого также указана начертеже. При появлении на нагрузке 29 отрицательного напряжения , большего по величине половины питаняцего напряжения, конденсатор 33 частично разряжается. В результате при возрастании сопротивления нагрузки при положительной полярности напряжения на нагрузке ток нагрузки дополнительно заьыкается по контуру 29-35-33-29, при отрицательной - по контуру 29-33-34-30-29. Это обеспечивает ограничение обеих полуволн выходного напряжения на нагрузке на уровне 0,5-0,8 от полного питающего напряжения и создание нормальных условий коммутации тока вентилей независимо от сопротивления нагрузки. Степень ограничения определяется кратностью емкости конденсатора 33 по отношению к емкости конденсаторов 17 и 18. Для предотвращения режима невключения обратных вентилей 9-16, при котором появляются опасные перенапря-г жения, в инвертор введены трансформаторы 40-43 тока. Если обратные вентили в установившемся режиме нормально отпираются, со вторичных обмоток трансформаторов 40-43 тока поступают разрешающие сигналы на управляеь«ай ключ 45, который дает разрешение на Дсшьнейшее формирование управляющих импульсов для вентилей 1-8 и 9-16. Для пуска инвертора на вход управляемого ключа 45 с выхода пускового устройства 47 подается однократный разрешающий йиетульс. Если по какой-либо причине обратные вентили не запираются, на вторичных обмотках трансформаторов 40-43 тока исчезгиот разргаиакяцие сигналы, и управляекв й ключ 45 запрещает формирование управляющих, импульсов для ентилей инвертора. В случае отказа системы контроля тока обратных вентилей, совпгщающего с режимом невключения обратных .вентилей, перенапряжение на коммути