Последовательный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в тиристорных преобразователях частоты для индукционного нагрева. Известны последовательные автономные инверторы, позволяющие ре.гулировать мощность на выходе, содержащие подключенную к источнику питания через входной дроссель нагрузочную цепь с разделительным конденсатором и подсоединенный параллельно нагрузочной цепи тиристор ный мост со встречно-параллельными диодами и коммутирующей Lc-цепью, причем коммутирующая цепь -имеет два дросселя, включенные в различные плечи моста 1, Вентили этого инвертора перегру жены токами внутримостового разряд коммутирующего конденсатора, что сужает диапазон регулирования и устойчивость работы. Кроме того, данная схема сложна, так как содер не один,, а два коммутирующих дросселя . Наиболее близким к предлагаемом является последовательный инвертор содержащий подключенные к источник питания через входной дроссель цеп нагрузки с разделительным конденсатором и тиристорный мост со встречно-параллельными диодами и коммутирующей L С-цепью в диагонали переменного тока, а также дополнительный дроссель, шунтированный тиристорами. Этот инвертор обладает расширенным диапазоном регулирования и повышенной коммутационной устойчивостью, однако имеет существенный недостаток - сложность, поскольку дополнительный дроссель включен последовательно с LС-цепью, а шунтирующие его тиристоры соединены встречно-параллельно, ; Известны инвертор большой мощности, в которых тиристорный мост реально выполняется в виде парашлельного, последовательного или смешанного соединения нескольких схем, что необходимо для равномерной загрузки всех силовых элементов 3, Такие инверторы также сложны, возникает необходимость введения в ,схему дополнительных дросселей по I числу мостов и вдвое большего количества шунтирующих тиристоров. Целью изобретения является упрощение устройства.

Для выполнения поставленной цели в инверторе 21, дополнительный дросель включен между точкой соединени цепи нагрузки со входным дросселем и тиристорным мостом, причем тиристры, шунтирующие дополнительный дроссель, включены в прямом направлении На фиг. 1 представлена принципиальная схема последовательного инветора на фиг. 2 - временные диаграммы.

Схема содержит подключенную к источнику питания через входной дроссель 1 цепь нагрузки, состоящую из раздели:тельного конденсатора 2, защитного дросселя 3 и нагрузки 4. Параллельно нагрузочной цепи подсоединен тиристорный мост на тиристорах 5-8 со встречно-параллельными диодами 9 - 12, в диагональ переменного тока которого включена коммутирующая LС-цепь/ состоящая из дросселя 13 и конденсатора 14. Дополнительный дроссель 15 включен между нагрузочной цепью и тиристорным мостом и зашунтирован тиристорами 16 и 17, включенными в том же направлении, что и тиристоры моста.

Схема работает следующим образом.

В начальный момент времени разделительный конденсатор 2 большой емкости заряжен до напряжения источником питания, а конденсатор 14 коммутирующей цепи - до некоторого напряжения полярности (фиг.1). В этот момент подаются управляющие импульсы на тиристоры 16, 5, 8, и конденсатор 14 колебательно перезаряжается по цепи тиристор 8 - нагрузка 4 - дроссель 3 - конденсатор 2 - тиристор 16 - тиристор 5 дроссель 13. В момент времени t ток, протекающий по этой цепи, переходит через ноль, и тиристоры 16, 5, 8 выключаются, после чего начинают проводить диоды 9 и 12, пропускающие обратную полуволну тока перезаряда конденсатора 14 (фиг. 2 а , ток тиристорного моста) а вместо тиристора 16 в цепь перезаряда включается дополнительный дроссель 15. В течение интервала проводимости диодов 9 и 12 к тиристорам моста 5 и 8 прикладывается небольшое обратное напряжение способствующее их восстановлению. За счет введения в цепь дополнительной индуктивности время восстановления увеличивается по сравнению с обычной схемой без дополнительного дросселя:

..°bf

bl5JlJjl3lbi.

.гЧСь

время восстановления

где тиристоров моста;

ip(Lc 0j - время восстановления . тиристоров моста в схеме без дополнительного дросселя; индуктивности дросселей

15, 13 и 3.

Дополнительный дроссель также ограничивает крутизну подхода тока встречно-параллельных диодов к нулю, и, следовательно, коммутационные напряжения. Как и в известной схеме, в предлагаемом инверторе возможно регулирование выходной мощности за счет изменения временного сдвига импульсов управления -иристора 16 относительно импульсов , управления тиристоров 5 и 8. В зависимости от величины этого сдвига изменяется среднее за период значение волнового сопротивления колебательного контура инвертора, определяющее мощность, выделяемую в нагрузке.

В течение следующего периода выходного тока, когда проводят сначала тиристоры 7 и 6, а затем диоды и тиристоры работают так же, как и в первом периоде. Затем процессы в схеме повторяются.

Как видно из графика напряжения на дополнительном тиристоре (фиг. 26 период Ц- Ьд, является временем восстановления тиристора 16, которое примерно вдвое меньше времени восстановления тиристоров, но вследствие значительной величины приложенного обратного напряжения и малой скорости нарастания прямого напряжения

,вполне достаточно для надежной ком:мутации дополнительного тиристора.

: Следует отметить, что, если в качестве дополнительных тиристоров используются приборы одного типа с тиристорами моста, то количество дополнительных тиристоров, соединенных параллельно, равно удвоенному количеству параллельно соединенных мостов в инверторе (фиг. 1, показано пунктиром). При этом параллельно соединенные дополнительные тиристоры включаются поочередно, синхронно с соответствующими тиристорами мостов, пропуская соответствующие полуволны тока так, что средняя токовая загрузка дополнительных тиристоров примерно одинакова со средней токовой загрузкой тиристоров мостов. в случае использования в качестве дополнительных более мощных по допустимой токовой загрузке тиристоров может быть достаточным включение одного дополнительного тиристора, вклкзчаемого синхронно с каждым включением тиристоров в мостах. Все дополнительные тиристоры мс(гут быть установлены на одном общем охладителеГ

Формула изобретения Последовательный инвертор, содержащий подключенные к источнику питания через входной дроссель цепь нагрузки с разделительным конденсатором и тиристорный мост со встречнопараллельными диодами и коммутирующе Lc-цепью в диагонали переменного тока, а также дополнительный дроссель, шунтированный тиристорами, о т л ичающийс я тем, что, с целью упрощения, указанный дополнительный дроссель включен между точкой соединения цепи нагрузки со входным дросселем и тиристорным мостом, причем тиристоры, шунтирующие дополнительный дроссель, включены в прямом направлении.

1

15

Источники информации, принятые во внимание при эк.спертизе

1.Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Труды Уфимского авиационного института. Вып. 64, Уфа, 1974, с. 5-11.

2.Авторское свидетельство СССР . 712911, кл. Н 02 М 7/515, 1977.

; 3. Тиристорные преобразователи ;частоты для индукционного нагрева метёшлов. Труды УАИ. Вып; XXI1. Уфа, 1971, с. 52-64.