Резонансный последовательно-параллельный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) РЕЗОНАНСНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ

ИНВЕРТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть применено при разработке источников питания для электротермических установок. Известна схема последовательно-параллельного инвертора тока 1, которая работает в режиме непрерывного входного тока. Однако последовательно-параллельный инвертор имеет ряд недостатков, таких как: высокая скорост нарастания анодного тока в момент включения вентилей, существенная зависимость параметров загрузки вентилей от коэффициента нагрузки, что приводит к ограничению диапазона изменения эквивалентного сопротивления нагрузки как в сторону ум-еньшения, так и увеличения. Первый недостаток устраняется при переводе инвертора в колебательный режим с прерывистым входным током путем уменьшения входного дросселя. Однако при этом возрастает уровень переменной составляющей во входном токе, поэтому на входе необходимо устанавливать заградительный LC-фильтр. Второй недостаток характерен и для последовательно-параллельного инвертора, работающего в колебательном режиме. Наиболее близким техническим рещением является инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам через фильтровые дроссели две последовательные цепочки, состоящие каждая из фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя, и вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включено два коммутирующих конденсатора, соединенных через дополнительный коммутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного тока моста встречных вентилей, соединенного анодной группой с общей точкой конденсатора и дросселя первой последовательной цепочки, конденсатор которой подключен к анодной группе вентильного моста 2. В этой схеме нагрузка вынесена из моста инвертора и включена последовательно с фильтровым конденсатором, что позволяет удвоить выходную частоту по отношению к частоте работы прямых вентилей. При этом высокочастотная составляющая тока моста инвертора замыкается через нагрузку и фильтровой конденсатор, а сброс избыточной реактивной энергии, накопленной в коммутирующих дросселях, осуществляется на

дополнительный конденсатор, энергия которого не используется для формирования импульса тока через вентильный мост, что ведет к недостаточно эффективному использованию фильтровых конденсаторов. Кроме того, при резко переменном характере нагрузки схема является недостаточно надежной.

Целью изобретения является повышение надежности за счет обеспечения устойчивой коммутации вентилей и повышение эффективности использования оборудования.

Для достижения поставленной цели в инверторе 2 анодная группа вентильного моста подключена к дросселю второй цепочки, а его катодная группа - к дросселю первой и конденсатору второй цепочек, причем точка соединения конденсатора с дросселем второй цепочки соединена с катодной группой моста встречных вентилей, а дополнительный коммутирующий дроссель выполнен в виде двух обмоток, соединенных последовательно с выходными выводами.

Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей при использовании выходного трансформатора он снабжен дополнительным конденсатором и обратным вентильным мостом, а фильтровые дроссели выполнены с отпайками, подключенными к обкладкам дополнительного конденсатора и к выводам постоянного тока обратного вентильного моста, в диагональ переменного тока которого включена первичная обмотка выходного трансформатора, выполненная с отпайками, подключенными к выходным выводам.

На фиг. 1 и 2 представлен предлагаемый инвертор.

Инвертор содержит вентильный мост, собранный на тиристорах 1-4, подключенный через фильтровые дроссели 5, 6 к входным зажимам. Параллельно вентильному мосту включены последовательные цепочки, состоящие из фильтровых конденсаторов 7, 8 и коммутирующих дросселей 9, 10. Выводы переменного тока вентильного моста подключены к выходным выводам через цепочки, состоящие из коммутирующих конденсаторов 11, 12 и дополнительного коммутирующего дросселя, состоящего из двух обмоток 13, 14. К общим выводам коммутирующих конденсаторов и обмоток коммутирующего дросселя подключена диагональ переменного тока моста встречных вентилей на диодах 15-18. К выходным выводам может быть подключен нагрузочный контур, состоящий из индуктора 19 и компенсирующего конденсатора 20, либо непосредственно, либо через выходной трансформатор 21, к отпайкам которого подключена диагональ переменного тока обратного вентильного моста на диодах 22-25. Зажимы постоянного тока моста обратных вентилей подключены к обкладкам дополнительного конденсатора 26.

Схема инвертора работает следуюшим образом.

При отпирании вентилей 1, 2 импульс тока, близкий к синусоидальному, протекает по

контурам: 7-9-1 -11 -1зС 14-12-2-7

и 8-1 - 11 - 13.5.14-12-2-10-8. Ток фильтровых конденсаторов суммируется в диагонали моста инвертора, следовательно. ив нагрузке. Выбор индуктивности дросселей

Ц,,,-0,251,,,о исключает протекание тока по контурам:

/Ч

13-15-9-8-16-14 13 и 13-15-7-

.19.

-10-16-14 13 при включении вентилей

20/

1,2. Во второй половине импульса тока, когда напряжение на коммутирующих дросселчх 9, 10, 13, 14 принимает полярность, указангную на фиг. 1 и 2, и сумма этих напряжений превосходит напряжение на фильтровых конденсаторах 7, 8, открываются встречные вентили 15, 16 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, накопленной в коммутирующих дросселях по

контурам: 14-17-9-8-18-13 14 и 14-

.ч

-17-7-10-18-13 14. С этого момента гсГ

прекращается перезаряд конденсаторов 11, 12, а ток сброса протекает по нагрузке в том же направлении, что и ток моста инвертора.

Во втором такте открываются вентили 3, 4 и ток протекает вначале по контурам:

-9

8-3-12-14 13-11-4-10-8 и 7-9-

-3-12-14 13-11-4-7, а затем по

турам: 13-15-9-8-16-14- 13 и 13-

.

15-7-10-16-l-f 3. йк

За два такта работы инвертора формируется полный период выходного тока. Напряжение на коммутирующих конденсаторах, даже при коротком замыкании нагрузки ограничивается на уровне, равном питающему напряжению. Для ограничения выходного напряжения при возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки в инверторе осуществляется рекуперация в источник питания избыточной энергии, накопленной в нагрузочном контуре посредством вентилей обратного моста. В случае применения выходного трансформатора путем регулирования отпайки первичной обмотки возможно ограничение выходного напряжения на любом заданном уровне. При этом ток рекуперации протекает по следующим контурам (см. фиг. 2): 21-23-26-22-21 и 21-24-26-25-21. Таким образом, инвертор может работать в широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки (от О до. Наряду с этим стабилизируются параметры загрузки оборудования, что позволяет существенно повысить эффективность его использования при работе инвертора на резко переменную нагрузку. Формула изобретения 1. Резонансный последовательно-параллельный инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам через фильтровые дроссели две последовательные цепочки, состоящие каждая из фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя, и вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включено два комм-утирующих конденсатора, соединенных через дополнительный коммутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного тока моста встречных вентилей, соединенного анодной группой с общей точкой конденсатора и дросселя первой последовательной цепочки, конденсатор которой подключен к анодной группе вентильного моста, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности за счет обеспечения устойчивости коммутации вентилей и повыщения эффективности использования оборудования, анодная группа вентильного моста подключена к дросселю зторой цепочки, а его катодная группа - к дросселю первой и конденсатору второй цепочек, причем точка соединения конденсатора с дросселем второй цепочки соединена с катодной группой моста встречных вентилей, а дополнительный коммутирующий дроссель выполнен в виде двух обмоток, соединенных последовательно с выходными выводами. 2. Инвертор, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей при использовании выходного трансформатора, он снабжен дополнительным конденсатором и обратным вентильным мостом, а фильтровые дроссели выполнены с отпайками, подключенными к обкладкам дополнительного конденсатора и к выводам постоянного тока обратного вентильного моста, в диагональ переменного тока которого включена первичная обмотка выходного трансформатора, выполненная с отпайками, подключенными к выходным выводам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Беркович Е. И. и др. Тиристорные преобразователи высокой частоты. М., «Энергия, 1973, рис. 3-5. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2730527/07, кл. Н 02 М 7/515, 21.02.79. е. 1

.2