Автономный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

(5) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к статичёс КИМ преобразователям частоты, являющимся источниками питания установок для высокочастотного нагрева металлов и ультразвуковых технологических установок.

Известны .автономные инверторы, содержащие подключенную ко входным выводам последовательную цепь из нагрузки и конденсатора фильтра, параллельно которой подключен тиристорный мост с, коммутирующим LC-контуром 13 и С2 .

Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам через дроссель фильтра последовательную цепь из нагрузки и конденсатора фильтра, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключены тиристорные мосты с коммутирующими LC-контурами, а также два дополнительных диода, один из которых подключен встречнопараллельно последовательной цепи

ИЗ нагрузки и конденсатора фильтра, а другой - встречно-параллельно конденсатору фильтра и коммутирующему дросселю 3.

Недостатком известного инвертора является отсутствие демпфирования коммутационных перенапряжений на тиристорах схемы, которое обычно осуществляется подключением параллельно тиристорам цепочек из конденсаторов

10 диодов и резисторов.

Цель изобретения - повышение надежности демпфирования коммутационных перенапряжений с одновременной стабилизацией при изменяющейся на1-

15 рузке.

Для достижения поставленной цели автономный инвертор, содержащий подключенную ко входным выходам через дроссель фильтра последовательную

20 цепочку из конденсатора фильтра и выходных выводов, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключен тиристорный мост с коммутирующим LC-контуром в диагонали, а также два диода, снабжен двумя резисторами двумя конденсаторами и двумя дополнительными диодами, соединенными последовательно и подключенными встречно-параллельно мосту, один конец диагонали переменного тока которого через последовательно соединенные резистор и конденсатор соединен с общей точкой двух дополнительных диодов, а другой ее конец через другие резистор и конденсатор с общей точкой двух указанных диодов соединенных последовательно и подключенных встречно-параллельно мосту. На чертеже представлена схема инвертора. Инвертор содержит дроссель фильтра 1, через который ко входным выводам подключена последовательная цепь из конденсатора 2 фильтра и нагрузки 3 . Параллельно этой цепи через коммутирующий дроссель k подключен мост, состоящий из тиристоров . 8диагональ моста включен LC-контур из коммутирующего конденсатора 9и второго коммутирующего дросселя 10. Параллельно мосту подключены две цепи из диодов 11 и 12 и дополнитель ных диодов 13 и И. Точки соединения каждой пары диодов через конденсатор 15 и 16 и резисторы 17 и 18 соединен с диагональю переменного тока моста. Инвертор работает следующим образом. При отпирании очередной пары тиристоров моста, например, 7 и 8 происходит колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 9 по контуру 9-8-3-2-4-7-10-9. Одновременно с этим разряжаются конденсаторы демпфи рующих цепей по контурам 15-17-8-12и 16-13-7-18-16, зарядившиеся в предыдущем полупериоде. К концу полупериода собственной частоты контура перезаряда коммутирующего конденсато ра 9 ток в контуре спадает до нуля, а напряжение на коммутирующем конден саторе 9 изменяет свою полярность, в результате чего тиристоры 7 и 8 запираются. В течение короткого промежутка времени, пока запираются тиристоры 7 и 8, через них по контуру протекает обратный ток. В момент запирании тиристоров 7 и 8 ток в контуре резко прерывается и, благодаря наличию в нем индуктивностей 4 и 10, на тиристорах могут возникнуть большие импульсы перенапряжений. Наличие демпфирующих ORC-цепей исключает эти перенапряжения, так как в момент запирания тиристоров 7 и 8 ток в Контуре с индуктивностями спадает не скачкообразно, а плавно по мере заряда конденсаторов 15 и .16 по контуру 9-10-18-16-13- 2-3-12-15-17-9,. Далее следует пауза, равная полупериоду собственной частоты контура коммутации, в течение которой электрическое состояние всех элементов схемы не изменяется, за исключением того, что по контуру (+) - 1-2-3-.(-) протекает постоянный входной ток инвертора, причем направление этого тока в нагрузке противоположно полуволне тока, сформированной в интервале проводимости тиристоров 7 и 8. В следующий полупериод отпирается другая пара тиристоров моста 5 и 6, происходит обратный перезаряд коммутирующего конденсатора 9 по контуру 9-10-6-3-2- -5-9. Одновременно с этим разряжаются конденсаторы 15 и 16 демпфирующих цепей по контурам 15-11-5-17-15 и ,16-18-6-1 -16, подготавливая цепи к демпфированию. Через полупериод напряжение на конденсаторе 9 изменит полярность, ток в контуре спадет до нуля, стремясь изменить свое направление. После запирания тиристоров 5 и 6 демпфирование перенапряжений осуществляется по контуру 9-17-15-11- 2-3-1 -16-18-10-9. Далее процессы в схеме повторяются. В расчетном режиме работы параметры элементов выбираются такими, чтобы амплитуда суммарного напряжения на дросселе 4 и нагрузке 3 не превышала напряжение на фильтрювом конденсаторе 2. Под действием последнего напряжения цепи из диодов 11, 12 и 13, 1 находятся в запертом состоянии. При снижении сопротивления нагрузки добротность растет, растут напряжения на элементах, в том числе и на дросселе . Как только амплитуда суммы напряжений на дроссе ле и нагрузке 3 превысит напряжение на конденсаторе 2 фильтра, отпираются цепи из диодов 11, 12 и 13-,

образуя дополнительные контуры коммутации ;

/2-1Ч

9-8-3-2-i -7-10-9

Дополнительные цепи, шунтируя дроссель уменьшают результирующую индуктивность, а следовательно, и добротность коммутирующего контура. При увеличении сопротивления нагрузки 3 напряжение на ней возрастает, и, как только амплитуда суммы этого напряжения с напряжение на дросселе превысит напряжение фильтрового конденсатора 2, опять будут отперты диодные цепи, образующие те же дополнительные контуры коммутации. Образование этих контуров, в принципе, обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора вплоть до обрыва нагрузки.

Таким образом, в предлагаемом инверторе одно и то же устройство осуществляет и стабилизацию режима при изменении параметров нагрузки и демпфирование перенапряжений на тиристорах инвертора.

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий подключенную ко входным выводам

через дроссель фильтра nocj-едовательную цепочку из конденсатора фильтра и выходных выводов, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключен тиристорный мост с коммутирующим LC-контуром в диагонали, а также два диода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет демпфирования коммутационных перенапряжений с одновременной стабилизацией при изменяющейся нагрузке, он снабжен двумя резисторами, двумя конденсаторами и двумя дополнительными диодами, соединенными .последовательно и подключенными встречно-параллельно мосту, один конец диагонали переменного тока которого через последовательно соединенные резистор и конденсатор соединен с общей точкой двух дополнительных диодов, а другой ее конец через другие резистор и конденсатор - с общей точкой двух указанных диодов, соединенных последовательно и подключенных встречно-параллельно мосту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № «89186, кл. Н 02 М 7/515, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 515228, кл. Н 02 М 7/515, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР № 700905, кл. Н 02 М 7/515, 1978.