Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) ИНВЕРТОР

t

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования энергии достоянного тока в энергию переменного тока повышенной частоты, например для питания индукционных нагревателей.

Известен инвертор, содержащий последовательно соединенные фильтрующий дроссель и мостовую вентильную схему, в каждое плечо которой включен индуктивный элемент, а в диагональ - нагрузка и конденсатор, соединенные параллельно 1.

Однако данный инвертор сложен, поскольку для ограничения коммутационных перенапряжений каждый вентиль необходимо щунтировать защитной RC-цепочкой.

Известен также инвертор, содержащий последовательно соединенные дроссель и мостовую схему, каждое плечо которой образовано парой встречно-параллельно соединенных вентилей и индуктивным элементом, соединенным последовательно, причем диагонали моста защунтированы конденсаторами, в цепь одного из которых включена нагрузка 2.

Однако в данном инверторе для защиты от перенапряжений и снижения скорости

нарастания прямого напряжения на 1вентилях, каждый из них должен быть защищен индивидуальной RC-цепочкой, что приводит к излищнему усложнению, схемы и конструкции устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является инвертор, содержащий последовательно соединенные фильтрующий дроссель и мостовую схему, в диагональ переменного тока которой включен последовательный контур, состоящий

из дросселя, конденсатора и нагрузки, а каждое плечо мостовой схемы образовано парой встречно-параллельно соединенных вентилей и индуктивным элементом, соединенными последовательно, причем вентильные пары каждых двух плеч, связанных с

одним полюсом источника питания, имеют общую точку 3.

Однако в данной схеме при выключении обратных вентилей происходит резкий обрыв тока в них, вызывающий скачки прямого

напряжения на основных вентилях с высокой амплитудой и крутизной нарастания. Для ограничения этих скачков до безопасной величины приходится щунтировать вентильные пары защитными RC-цепочками

значительной мощности, что усложняет схему и конструкцию инвертора.

Цель изобретения - повышение надежности схемы.

Поставленная цель достигается тем, что инвертор, содержащий связанный со входными выводами через дроссель фильтра тиристорный мост, каждый тиристор которого шунтирован обратным диодом и соединен последовательно с дросселем, причем между точками соединения дросселей каждых двух смежных противофазных плеч моста включена последовательная цепочка, состоящая из коммутирующего дросселя, конденсатора и выходных выводов и образующая диагональ переменного тока моста, снабжен двумя защитными RC-цепочками, включенными первая между катодами тиристоров анодной группы моста, а вторая - между анодами тиристоров катодной группы моста.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Инвертор (фиг. 1) содержит дроссель фильтра 1, соединенный последовательно с мостовой вентильной схемой, в диагональ переменного тока включен последовательный контур, состоящий из коммутирующего дросселя 2, конденсатора 3 и нагрузки 4, а плечи мостовой вентильной схемы образованы тиристорами 5 - 8, обратными диодами 9 - 12, соединенными последовательно с дросселями 13 и 14, 15 и 16 соответственно. Между катодами тиристоров 5 и 7 включена цепочка из резистора 17 и конденсатора 18, а между анодами тиристоров 6,-8 - из резистора 19 и конденсатора 20.

Работа схемы происходит следующим образом.

Величина индуктивности дросселя фильтра 1 выбрана на порядок больще индуктивности элементов 13, 2 и 14 (или 15, 2 и 16). Вследствие значительной величины индуктивности дросселя фильтрз ток в нем практически постоянен. Положительные полуволны тока нагрузки формируются при подаче управляющих импульсов на тиристоры 5 и 6, отрицательные - при подаче импульсов на тиристоры 7 и 8 (фиг. 2 а и б). После подачи очередного импульса управления на вентили 7 и 5 (момент t на временных диаграммах) конденсатор 3 начинает колебательно перезаряжаться по двум контурам: по контуру нагрузка 4 - дроссель 15 - тиристор 7 (находящийся в проводящем состоянии) -тиристор - дроссель 13 - дроссель 2 и по контуру нагрузка 4 - дроссель 14 - тиристор 6 (включенный ранее)-тиристор 8, дроссель 12 - дроссель 2. После перехода тока тиристоров 7 и 8 через нуль они выключаются и далее ток перезаряда конденсатора проходит через диоды 11 и 12 (фиг. 2в и г). После изменения полярности напряжения

на конденсаторе (фиг. 2е) в момент 1з происходит выключение диодов 11 и 12. В течение интервала времени tj-t/j продолжается перезаряд конденсатора 3 постоянным током дросселя 1 по цепи тиристор 5 - дроссель 13 - дроссель 2 - конденсатор 3 - нагрузка 4 - дроссель 14 - тиристор 7. В момент t подаются отпирающие импульсы, на тиристоре 7 и 8 и начинается обратный колебательный перезаряд конденсатора 3 по двум контурам контуру 2-13-5-7-15-4 и контуру 2-16-8-6-14-4. В момент tj тиристоры 5 и 7 выключаются и ток перезаряда переходит в обратные диоды 9 и 10, создавая на них небольшое напряжение обратной полярности для только что выключившихся тиристоров 5 и 6 (фиг. 2ж). Таким образом, интервал t5- tg, в течение которого проводят обратные диоды 9 и 10, является временем восстановления, предоставляемым тиристорам 5 и 6. После выключения обратных диодов в момент tp к ним прикладывается напряжение и в токе вентильных пар 5 - 9 и 6- 10 наблюдается пауза вплоть до наступления следующего управляющего и.мпульса, когда процессы в схеме повторяются. За период времени ti-tfi в нагрузке формируется полный период переменного тока, форма кривой которого приведена на фиг. 2 д. Время восстановления обратного сопротивления полупроводниковых вентилей составляет от нескольких единиц до нескольких десятков микросекунд, вследствие чего при работе на повышенных частотах при выключении обратных вентилей в данной схеме ток в них успевает перейти через нулевое значение и резко обрывается. При этом индуктивные элементы схемы генерируют ЭДС самоиндукции большой величины, вызывающую перенапряжения на управляемых вентилях, для защиты от которых параллельно каждому вентилю обычно устанавливают КС-цепочку. В предлагаемой схеме одна RC-цепочка защищает одновременно две пары вентилей: цепочка 17-18 - вентили 5 н 9, 7 и 11, а цепочка 19 - 20 - вентили 8 и 12, 6 и 10. Принцип работы схемы таков, что в любой момент времени хотя бы одна из каждых двух смежных пар вентилей находится в проводящем состоянии (фиг. 2 в, г). Поэтому каждая из двух RC-цепочек через проводящий вентиль всегда оказывается подключенной параллельно непроводящей паре вентилей, к которой прикладываются перенапряжения.

Формула изобретения

Инвертор, содержащий связанный со входными выводами через дроссель фильтра тиристорный мост, каждый тиристор которого щунтирован обратным диодом и соединен последовательно с дросселем, причем между

точками соединения дросселей каждых двух смежных противофазных плеч моста включена последовательная цепочка, состоящая из коммутирующего дросселя, конденсатора и выходных выводов и образующая диагональ переменного тока моста, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен двумя защитными RC-цепочками, включенными, первая, между катодами тиристоров анодной группы моста, а вторая - между анодами тиристоров катодной группы моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 251687, кл. Н 03 К 17/62, 1969.

t} ijf tTiT

fll2.2