Автономный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено для питания током высокой частоты раз- личного вида нагрузок, в частности маг- нитострикционных излучателей. Известен многоячейковый последовательный инвертор, в котором разделительные конденсаторы подключены параллельно каждому из вентильных мостов через цепь нагрузки l.. ,0

В этой схеме ограничение напряжения на элементах схемы осуществляется за счет присоединения диодов, включаемых встречно основным тиристорам, и только в режиме, близком к короткому замыка- J5 нию. При увеличении сопротивления нагрузки мер, обеспечивающих надежную работу схемы, не предусмотрено.

Известна схема, содержащая два моста, состоящих из нескольких ячеек, при- 20 чем один мост подключен к крайним выводам емкостного делителя, а другой мост - к. промежуточным точкам емкост- , ного делителя с целью расширения диапа-,.

зона плавного регулирования выходного напряжения L2J.

В этой схеме регулирование выходного напряжения возможно лишь топько в том случае, если реактивная мощность емкостного делителя будет намного больше мощности нагрузки, что не всегда возможно сделать из-за чрезмерного удорожания преобразовательной установки.

Известны схемы инверторов, в которых, с целью ограничения напряжения на нагруа- ке, каждый из диодов подключен между бщей точкой нагрузки и разделитепьного конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора 1,3J.

Подобное схемное решение позволяет ограничивать напряжение на нагрузке, на уровне 0,5 и (гае U - напряжейяе источника питания), но-Такая величина на- .пряжения является слишком большой япя схем с последовательным соединением инвертирующих мостов.

Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, состоящий из пвух парап- пепьных цепочек, образованных, каждая сиповым тиристором, коммутирующим дросселем и коммутирующим конденсатором, одна рбкпадка которого соединена с входным, а другая-с выходным выводами |4, Допопнитепьно инвертор снабжен двумя вспомет ательными цепочками, каждая из которых подключена параллельно коммутирующему конденсатору и состоит из сглаживающего дросселя и фильтрового кондеН сатора, причем общая точка последних через диод соединена с соответствующим силовым тиристоре. Недостатком схемы является ограниченный частотный диапазон инвертирования, так как в схеме нет инвертирующих мостов. В рассматриваемой схеме не предусмотрено ограничения напряжения на нагрузке при ее изменении, что, безуслов- лено, снижает надежность схемы. Цель изобретения - повьпнение надежности путем ограничения и стабилизации напряжения на тиристорах инвертора при широком диапазоне изменения нагрузки. Поставленная цель достигается тем, .что автономный инвертор, содержащий две цепочки, состоящие, каждая,, из последовательно соединенных тиристорной ячейки, коммутирующего дросселя, разделительного конденсатора и дополнительного коммутирующего дросселя и подключенные, первая, тиристорной ячейкой через дроссель фильтра к положительному входно.му выводу, соединенному с первой обкладкой дополнительного конденсатора, а вторая - тиристорной ячейкой через другой дроссель фильтра - к отрицательному входному выводу, соединенному с первой обкладкой второго дополнительного конден сатора, к одному концу коммутиру ющего дросселя первой цепоч1 ;и, соединенному с тиристорной ячейкой, подкйючен катод одного встречного днода, а к друго му его концу - первый выходной вьгаод, к одному концу коммутирующего дросселя второй цепочки, соединному с тиристорной ячейкой, подключен анод второго встречного двода, а к другому его концу -второй выходной вывод, сш снабжен четырьмя дополнительными диодами и дополнительной идентичной тиристорной ячейкой, выполненной в внДе моста с коммутирующем LC -контуром в диагонали, соеднненжэй анодной группой с дополнительным , коммутирующим дросселем второй цепочки R через один из дополнительных диодов с анодной группой тиристорной ячейки пер5ОЙ цепочки, дополнительный коммутируюий дроссель которой погжпючен к катодной группе долопнитепьной ячейки в к катоду второго дополнительного диода, соединенного анодом с анодом встречного диода.и с первой обкладкой второго допоянительного конденсатора, подключенного второй своей о&ладкой к точке соединения разделительного конденсатора с дополнительным коммутирующим дросселем первой цепочки, причем указанная точка соединения подключена через третий дополнитель ный диод ко второму выходному выводу, а первый выходной вывод через четвер: тый допопнитеяьный диод соединен с точкой разделительного конденсатора д дополнительного коммутирующего дрос второй це почки и со второй обкпадкой первого дополнительного конйенсатора. На чертеже показана схема многрмостового автономного инвертора. Схема давертора включает дроссели фильтра 1 и 2, силовые тиристоры 3-14 инверторнйх мостов, коммутирующие конденсаторы 15-17, разделительные конденсаторы 18 и 19, коммутирующие дроссели 2О-24, дополнитепьные кондйюаторы 25 и 26, дополнительные коммутирующие дроссеян 27 и 28, встречные диоды 29 и ЗО| дополнительные диоды 31-34, нагрузку 35. При работе схемы, т.е. при включении очередной пары тиристоров, например 3 и 4, ToKf имеющий колебательный характер, протекает по цепи: 3-15-20-4- 3-3519-26. Ре льтирукяций ток через нагрузку равен на интервале проводимости тиристоров 3 и 4 величине где 3 входиой ток инвертора в установившемся режиме. Причем, если на каком-то интервале времени ни одна пара тиристоров не включена, то ток 3 проходит по цепи 1-26-19-35г18-25-2. При резонансном характере тока тиристоров 3 и 4 напряжение на дросселе 23 на второй половине интверала проводимости становится больще суммы напряжений на конденсаторах 18 и 25 (напряжение на каждом равняется 0,25 (Jj ) и диод 29 открывается. Ток проходит по цепи 23-1в-25-29 и происходит сброс реактивной энергии, запасенной в дросселе и конденсаторы. Тем самым ограничивается рост входного тока при малом сопротивлении нагрузки. Если же сопротивление нагрузки велико 0 напряжение на ней становится бопь- ще напряжения на конденсаторе (0,251)), то включается диод 34 и 33, ток проходит по цепи 18-О4 и 33-19 подзаряжая конденсатор 18 и 19.Таким образом, напряжение на нагрузке, практически, не поднимается больше чем 0,25 Uj. что яв ляется очень важным дгш многоячейковой схемы инвертора. При включении очередной пары тиристоров другого моста, например 7 и 8 про исхойит анапогичный процесс протекания резонансного тока через нагрузку. Цепь тока 7-17-22-8-25-18-35-24. Сброс р активной энергии с дросселя 24 осуществляется в конденсаторы 19 и 26 через диод 30. Диоды 33 и 34 включаются при повышении напряжения на нагрузке и ограничивают его рост. Для того, чтобы напряжение на конден саторах 19 и 18 чрезмерно не увеличивалось {а оно может увеличиться до 0,5 Uj на каждой за счет уменьшения напряжения на конденсаторах 25 и 26) включается через коммутирующие дроссели 27 и 28 дополнительный мост (мосты) параллельно конденсаторам 19 и 18. При включении тиристоров, например 11 и 12 этого моста, ток протекает по цепи 11-16-21-12-27-18-35-19-28. Сброс ,реактивной энергии с дросселей 27 и 28 происходит соответственно через диоды 31 и 32 в конденсаторы 26 и 25. Наиболее оптимальным режимом работы инвертора будет режим одновременного включения пары тиристоров моста 3 и 4 или 5 и 6 и пары тиристрров дополнительного моста 11 и 12 или 13 и 14, что составляет один такт работы. В другой такт одновременно включается пара тиристоров моста 7 и 8 или 9 и 1О и пара тиристоров дополнительного моста 11 и 12 или 13 и 14. При таком порядке работы тиристоров в нагрузке кривая тока будет симметричной. Схема может работать в широком диапазоне изменения нагрузки (практически от короткого замыкания до холостся о. хода), причем в многрячейковом исполнении, что особенно важно для получения вы окой частоты в нагрузке, со стабиниза- пией напряжения на всех элементах схемы Формула изобретения Автономный инвертор, содержащий 1Шё цепочки, состоящие, каждая, из последовательно соединенных тиристорной ячейк0, коммутирующего дросселя, разделительно- го конденсатора и до по пня тельного KOMN «тирующего дросселя, и подключенные, первая, тиристорной ячейкой через дроссель фильтра к положительному входному выводу, соединенному с, первой о&сладкой первого дополнительного конденсатора, а вторая - тиристорной ячейкой через другой дроссель фильтра - к отрицательному входному выводу, соединенному с первой обкладкой второго дополнительного конденсатора, причем к одному концу коммутирукядего дросселя первой цепочки, соединенному с тиристорной ячейкой, подключен катод одного встречного диода, а к другому кскнцу - первый выходной вывод., к одному концу коммутирующего дросселя второй цепочки, соединенному с тиристорной ячейкой, подключен анод второго встречного диода, а к другому его концу второй выходной вывод, отличающийся тем, что, с целью повышеьгая надежности, он снабжен четырьмя дополнительными диодами и допопнитеяьной идентичной тиристорной ячейкой, вьшолненной в виде моста с коммутирующим tiC -контуром в диагсб1алн и соединенной анодной группой с дополнительным коммутирующим дросселем второй цепочки н через один из дополнительных диодов с анодной группой тиристорной ячейки первой цепочки, дополнительный коммутирующий дроссель которой подключен к катодной группе дополнительной ячейки н к катоду второго дополнительного диода, соединенного анодом с анодом встречного диода и с первой отладкой вторскго дополнительного конденсатора, подключенного второй своей отладкой к точке соединения разделительногоКонденсатора с дополнительным коммутирующим дросселем первой цепочки, причем указанная точка соединения подключена через третий дополнительный диод ко второму выходному вътоду, а первый выходной вывод через четвертый дополнительный диод соединен с общей точкой разделительного конденсатора дополнительного коммутирукидего дроселя второй цепочки и со второй обкладкой первого дополнительного конденсатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 355716, кл. Н 02 М 5/42, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 424284, кл. Н О2 М 5/42, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР 535695, кл Н О2 М 7/515, 1973. 4.Авторское свидетельство СССР 584414, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

3/

±: гв S3

УО

л

/9

Ud