Автономный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в качестве источника питания потребителей с широким диапазоном изменения частоты и мощности потребляемого тока, например, для питания индукционных плавильных печей, в которых используется эффект электромагнитного перемешивания расплава током низкой частоты.

Известны автономные инверторы, содержащие инвертирующие мосты с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного -foKa, а также диодно-дроссельные цепочки, образующие с коммутирующими конденсаторами разрядные контуры, не содержащие нагрузку. Предварительный разряд коммутирующих конденсаторов через диодно-дроссельные цепочки позволяет регулировать выходную мощность инверторов 1 и 2.

Однако диапазон регулирования выходной мощности известных инверторов ограничен глубиной предварительного -разряда коммутирующего конденсатора, при которой сохраняется коммутационная устойчивость инвертора.

Наиболее близким к изобретению по технической сути является преобразователь частоты, содержащий тиристорный инвертирующий мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенный параллельно с цепочкой из последовательно соединенных коммутирующего дросселя, фильтрового конденсатора и выходных зажимов к зажимам постоянного тока мостового выпрямителя через входные дроссели в анодной и катодной цепях, а также автотрансформатор, включенный в диагональ переменного тока моста, причем средняя точка обмотки автотрансформатора соединена с нулевым выводом вторичной обмотки J5 питающего трансформатора.

В этом преобразователе коммутирующий конденсатор предварительно разряжается через автотрансформатор на последовательные диодно-дроссельные цепочки, элементами которых являются диодь выпрямителя и входные дроссели, а затем перезаряжается через цепь нагрузки 3.

Однако глубина предварительного разряда коммутирующего конденсатора влияет на коммутационную устойчивость инвертора

(с увеличением глубины разряда конденсатора коммутационная устойчивость падает), что ограничивает глубину регулирования выходной мощности преобразователя. Диапазон регулирования выходной частоты известного преобразователя ограничен установленной мощностью реактивных элементов коммутирующего контура и номинальной частотой автотрансформатора.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей инвертора за счет увеличения глубины регулирования выходной мощности и частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в инверторе, содержащем тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенный параллельно с цепочкой из последовательно соединенных коммутирующего дросселя и разделительного конденсатора к зажимам источника постоянного тока через входной дроссель, автотрансформатор, крайние выводы обмотки которого включены в диагональ переменного тока моста, а средний вывод связан с общей точкой двух последовательных диодно-дроссельных цепочек, соединенных последовательно и подключенных параллельно мосту, выходные выводы образованы средним выводом обмотки автотрансформатора и общей точкой диоднодроссельных цепочек.

При таком подключении нагрузки предварительный разряд коммутирующего конденсатора происходит через цепь нагрузки, а основной перезаряд через цепь фильтрового конденсатора, не содержащую нагрузку. Изменяя время предварительного разряда коммутирующего конденсатора можно регулировать выходную мощность инвертора. При этом нулевому времени предварительного разряда коммутирующего конденсатора соответствует нулевая мощность в нагрузке.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулируемого автономного инвертора; на фиг. 2 - осциллограммы импульсов управления ij, подаваемых на тиристоры инвертора (а), тока тиристоров ц (б) и тока в нагрузке i (в), в режиме регулирования выходной мощности; на фиг. 3 - осциллограммы импульсов управления, подаваемых на тиристоры инвертора iy (а) и тока в нагрузке 1„ (б) в режиме регулирования выходной частоты

Регулируемый автономный инвертор содержит инвертирующий мост, выполненный на тиристорах 1-4 с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали переменного тока, подключенный параллельно с цепочкой из последовательно соединенных разделительjHoro конденсатора б и коммутирующего дросселя 7 к зажимам источнику постоянного тока через входной дроссель 8, автотрансформатор 9, крайние выводы обмотки которого включены в диагонали переменного тока моста, две последовательные диодно-дроссельные цепочки, состоящие из диодов 10 и 11 и разрядных дросселей 12 и 13, включенные последовательно между верщинами моста, при этом выходные зажимы образованы средней точкой обмотки автотрансформатора и общей точкой диодно-дроссельных цепочек и к ним подключена нагрузка 14. Инвертор работает следующим образом. В установивщемся режиме к начальному моменту времени включения тиристора 1

разделительный конденсатор 6 заряжен до напряжения источника питания, а коммутирующий конденсатор 5 заряжен до напряжения, полярность которого показана на фиг. I. Напряжение конденсатора 5 равномерно делится по полуобмоткам автотрансформатора 9. При включении тиристора 1 в момент времени Ijo под действием напряжения на левой по схеме полуобмотке автотрансформатора 9 в контуре 1-9-14-10- 12-1 протекает импульс тока в направлении

указанном на фиг. 1 стрелкой. При этом конденсатор 5 разряжается цо цепи 5-9-5. В момент времени t с задержкой t|-1 включается тиристор 3 и происходит коммутация тока с нагрузки 14 на тиристор -3

в интервале времени ti-t и далЬнейщий перезаряд конденсатора 5 по цепи 5-3-7- 6-1-5. Процесс перезаряда конденсатора 5 носит колебательный характер. В момент времени tj импульс тока перезаряда конденсатора 5 происходит через нуль и тиристоры 1 и 3 включаются. Затем в момент времени t включается тиристор 2, а в момент времени t - тиристор 4. При этом.происходит аналогичный процесс перезаряда коммутирующего конденсатора 5 и через нагрузку 14 в направлении, указанном на фиг. 1

.стрелкой протекает очередной импульс тока. К моменту времени te очередного включения тиристора 1 заканчивается полный цикл работы инвертора, в течение которого в нагрузке сформировалось два полных периода выходного тока.

Мощность в нагрузке определяется величиной интервалов времени t,-to и tg-t предварительного разряда коммутирующего конденсатора 5 через нуль нагрузки 14. Изменяя время задержки включения тиристора

3 относительно тиристора 1 и тиристора 4 относительно тиристора 2 можно регулировать мощность в нагрузке от номинального значения до нуля, когда тиристоры 1 и 3, 2 и 4 включаются одновременно.

В инверторе можно изменить направление тока в нагрузке 14, включая предварительно тиристор 3 по отнощению к тиристору 1, а затем тиристор 4 по отнощению к тиристору 2. При этом ток в нагрузке 14 протекает в направлении, обратном указанному на фиг. 1 стрелкой, замыкаясь через дроссель 13 и диод 11.

Изменяя очередность предварительного включ1ения тиристоров 1, 2 и 3, 4 периодически с низкой частотой можно сформировать в нагрузке кривую тока низкой частоты из полуволн тока номинальной частоты коммутирующего контура инвертора, а также улучшить гармонический состав кривой тока низкой частоты, изменяя по гармоническому закону время предварительного разряда коммутирующего конденсатора в пределах каждого периода выходного тока низкой частоты, как показано на фиг. 3.

Использование предлагаемого инвертора позволяет создать источники питания с mHj роким диапазоном регулирования выходной частоты и мощности, которые найдут применение для питания индукционных плавильных печей с использованием эффекта электромагнитного перемешивания расплава, а также других потребителей переменного тока.

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенный параллельно с цепочкой из последовательно соединенных разделительного конденсатора и коммутирующего дросселя к зажимам источника постоянного тока через входной дроссель, автотрансформатор, крайние выводы обмотки которого включены в диагональ переменного тока моста, а средний вывод связан с общей точкой двух последовательных диодно-дроссельных цепочек, соединенных последовательно и подключенных параллельно мосту, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет увеличения глубины регулирования выходной мощности и частоты, его выходные выводы образованы средним выводом обмотки автотрансформатора и общей точкой диодно-дроссельных

цепочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 489186, кл. Н 02 М 7/515, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке № 2872595/07, кл. Н 02 М 7/515, 1980.

Авторское свидетельство СССР по

о.

заявке № 2702735/07, кл. Н 02 М 7/515, 1978.

S

- II -1V

0/

7 f

р1/г. f f J 2 4 141

Фиг. Г J 2 37 2 J r 4 г f 4Z Ц1 HHt|t|t|t .