Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение .при создании источников повышенной частоты с широкими функциональными возможностями.

Известны тиристорные инверторы, состоящие из нескольких ячеек, подключенных к источнику питания через входной дроссель Cl3,2l и з.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является инвертор,содержащий тиристорные ячейки с обратными диодами, каждая из которых подключена к источнику питания через входной дроссель, а к выходному зажиму - через последовательный колебательный контур. Управляющие электроды тиристоров инвертора соединены с задакицим генератором f 3 .

Недостатками известного инвертора являются узкие функциональные возможности. Это связано с трудностями.

возникающими при регулировании мощности инвертора.

При работе на нагрузку, представляющую собой параллельный колебательный контур, регулирование мощности осуществляют изменением частоты выходного тока инйертора. При этом диапазон регулирования мощности зависит от добротности нагрузочного контура и допустимого диапазона изменения частоты. JUJH многих нагрузок требуется производить регулирование мощности при постоянной частоте выходного тока инвертора. В этих случаях известный инвертор не может быть использован.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что инвертор, содержащий тиристорные .ячейки с обратными диодами, анодная группа каждой из которых через соответствующий входной дроссель связана с положительным входным выводом и через LC-контур соединена с первым выходным вьгаодом, а катодные группы соединены со вторым выходным выводом и отрицательным входным выводом, причем управляющие электроды тиристоров ячеек соединены с задающим генератором, снабжен дополнительными тиристорами и диодами, каждый из которых включен последовательно со входным дросселем и соединен встречно-параллельно с одним из дополнительных тиристоров, управляющие электроды которых через элементы.задержки подключены к задающему генератору, На фиг.I показана принципиальная схема инвертора; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия инвертора. Инвертор (фиг.1) выполнен на двух тиристорных ячейках. Ячейки содержат тиристоры 1 и 2, параллельно которым включены обратные диоды 3 и 4, и подключены к источнику питания через входные дроссели 5 и 6 и к выходному выводу через последовательные колебательные LC-контуры, образованные конденсаторами 7 и 8 и дросселями 9 и 10. Нагрузка 11 пред ставлена в виде параллельного колебательного контура, образованного компенсирующим конденсатором 12, индуктивностью нагрузки 13, ее активным сопротивлением 14. Управляющие элект ды тиристоров 1 и 2 подключены к задакщему генератору 15. В цепи вход ных дросселей 5 и 6 включены Диоды 16 и 17, встречно-параллельно которы включены тиристоры 18 и 19, Управляю щие электроды тиристоров 18 и 19 через элементы 20 и 21 задержки подключены к задающему генератору 15. На фиг.2 диаграммы, показанные сплошной линией, относятся к первой ячейке, штриховой - ко второй ячейке На фиг.20 приведена временная диагра ма распределения импульсов управлени на тиристор 1 (сплошная линия) и тиристор 2 (штриховая линия). На фиг.2 показаны управляющие импульсы на тиристоры 18 и 19; на фиг.2й - токи вентилей 1,3 и 2,4; на фиг.2г - токи входных дросселей 5 и 6; на фиг.2 напряжения на конденсаторах 7 и 8; на фиг.2е - ток нагрузки П. Ячейки инвертора работают поочере но, со сдвигом друг относительно дру га на период тока нагрузки (й)иг.2 . 8 74 , Пусть в момент на тиристор 1 поступает очередной управляющий импульс (фиг.2с|). Тиристор 1 открывается, и по цепи 1-11-9-7-1 течет ток разряда конднесатора 7. Параметры указанной цепи выбраны так, что этот ток носит колебательный характер (фиг.2Ь,е), В момент ток тиристора 1 равен нулю, и он выключается. В течение времени, ток проводит диод 3, при этом к тиристору 1 прикладывается запирающее напряжение, равное прямому падению напряжения на открытом диоде, и тиристор 1 восстанавливает управляющие свойства. В момент времени , подают управляющий импульс на тиристор 2 второй ячейки. При этом процессы, протекающие в инверторе, аналогичны указанным. Входные дроссели 5 и 6 выбраны так, что инвертор работает в режиме прерывистого входного тока. За время проводящего состояния тиристора 1 и диода 3, т.е. в течение О , ток дросселя нарастает по цепи 5-19 (или 17-3(или 1) - источник питаниядроссель 5 , (см.фиг.2г.). В момент . выключается диод 3, и ток дросселя протекает по цепи 5-17-7-9-11источник питания - дроссель 5. В момент ток через дроссель 5 равен нулю. Конденсатор 7 к моменту времени t( заряжается до напряжения больчем напряжение источника питашегония. В течение времени tp;- t вентиЛИ 1,3,19 и 17 закрыты, поэтому напряжение на конденсаторе 7 постоянно. В момент с элемента 20 задержки на управляющий электрод тиристора 19 поступает импульс управления /фиг.25j После включения тиристора 19 конденсатор 7 по цепи 7-19-5 - источник питания - I1-9-7 разряжается на источник питания и возвращает ему запасенную энергию. При этом ток дросселя 5 отрицателен и нарастает по абсолютной величине (фиг.. В момент на тиристор 1 с задающего генератора 15 поступает очередной зшравляющий импульс и указанные процессы повторяются. Мощность, отдаваемая в нагрузку тиристорной ячейкой за время О-йьравнагде Uj - напряжение источника питания;

Зн среднее значе ше тока дрос селя 5 за время О-,. Q зависит от -fcg- момента включения тиристора 19 по отношению к моменту включения тиристора 1. В случае, когда момент совпадает с t, (случай, когда время .задержки между импульсами на тиристоры 1 и 19 равно периоду) , ток /t(.j дросселя 5 всегда положителен, поэтому Лс1со зл симален и инвертор выдает в нагрузку максимально возможную мощность.

При задержке импульсов на тиристоры 1 и 19 меньшей, чем период, ток ij дросселя 5 в течение времени (фиг.22)отрицателен, что приводит к снижению тока 3dcp мощности инвертора. В случае, когда момент tg совпадает с моментом Ьл,ток отрицателен в течение времени .-t, , ток Лс1ср равен минимально возможному, и мощность инвертора близка к нулю.

Регулируя с помощью элементов 20 и 21 задержки задержку импульсов управления на тиристоры 19 и 18 по отношению к импульсам управления тиристоров 1 и 2 регулируют мощность инвертора. Частота выходного тока инвертора не зависит от задержки импульсов управления на тиристоры 19 и 18, поэтог1у возможно регулировать мощность инвертора при постоянной частоте выходного тока. Это расширнет функциональные возможности инвертора, так как позволяет регулировать мощность и частоту инвертора независимо друг от друга.

Формула изобретения

Инвертор, содержащий тиристорные ячейки с обратными диодами, анодная группа каждой из которы с через соответствующий входной дроссель связана с положительным входным вьгаодом и черед LC-контур соединена с первым выходным вьгоодом, а катодные группы соединены со вторым выходным выводом и отрицательным, входным выводом, причем управляющие электроды тиристоров ячеек соединены с задающим генератором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен дополнитeль {ыми тиристорами и диодами, каждый из которых включен последовательно со входным дросселем и соединен встречно-параллельно с одним из дополнительных тиристоров, управляющие электроды которых через элементы задержки подключены к задающему генератору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР К 155222, Н 02 М 7/515, 1956.

2.Беркович Е.И. и др. Тиристорные преобразователи высокой частоты. Л., Энергия, 1973, с.95-101.

3.Кощеев Л.Г. Преобразователи повьшенной частоты для индукционного нагрева. М., Электротехника, 1970, № 12, с.23-25.