Последовательный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ lOIBEPTOP

1

.Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться, например, для питания индукционных плавильных печей.i

Поосновному авт. св. № 797027 известен последовательный инвертор, содержащий связанные с входными выводами через дроссели фильтра две последовательные цепочки, состоящие каждая из двух пар встречно-параллельно, соединенных вентилей, причем точка соединения.пар вентилей каждой цепочки подключена к соответствукяцему выходному выводу, а также коммутирукмдие дроссели и комму тиру- ющие конденсаторы, при этом точки соединения подключенных к одноименному входному выводу фильтровых дросселей с последовательными цепочками связаны собой через соответствующие последовательно соединенные коммутирующий дроссель и коммутирующий коиденсачор

Однако при работе данного инвертора в моменты выключения обратных вентилей на них возникают пики напряжения, способные вызвать пробой вентилей, что вынуждает шунтировать каждый вентиль защитной КС-цепочкой, снижакщей эти пики. Наличие четырех защитных цепочек усложняет схему и снижает ее надежность.

Цель изобретения - повьшение наде кности.

Дпя этой цели последовательный инвертор, содержащий связанные со входными выводами через дроссели фильтра две последовательные цепочки, состоящие, каждая из двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, причем точка соединения пар вентилей каждой цепочки подключена к соответствующему выходному выводу, а также коммутирующие дроссели и коммутирующие конденсаторы, при этом точки соединения подключенных к одноименному входному выводу фильтровых дрос3селей с последовательцыми цепочками свляаш, между собой через соответствующие последовательно соединенйые коммутирующий дроссель и коммутирующир конденсатор, снабжен двумя защитными КС-цепочками, каждая из которых подключена к выводам двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, другие выводы которых соединены между собой. На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг. 2 (а-г) - временные диаграммы токов вентилей пар и напряжений на них. Последовательный инвертор содержит четыре пары встречно-параллельн соединенных вентипей 1и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, дроссели фильтра 9-12 коммутирующие конденсаторы 13 и 14, коммутирующие дроссели 15, 16, нагрузку 17 и две защитные КС-цепочки: резистор 18 - конденсатор 19 и резистор 20 - конденсатор 21. Вентильные пары объединены в депочки по две пары в каждой 1 и 2 7 и 8, а также 5 и 6 - 3 и 4, кажда цепочка через дроссели фильтра 9 и 10, П и 12 подключена к полюсам источника питания, нагрузка 17 п.одключена меходу общими точками вентил ных пар, а последовательные колебательные контуры, образованные конде сатором 13 - дроссеугем 15 и конденсатором 14 - дросселем 16 включены между выводами двух фильтрующих дро селей, другими выводами связанными с одним выводом источника питания. Первая защитйая RC-цепочка (18-19) подключена к выводам последовательной цепочки, состоящей из вентильны пар 1 и 2 - 7 и 8, а вторая (20-21) к выводам последовательной цепочки из вентильных пар 5и 6 - 3 и 4. Инвертор работает следующим образом. Управляющие импульсы поступают поочередно сначала на вентили 1 и 3, а потом на вентили 5 и 7, что приво дит к формированию соответственно положительной и отрицательной полуволн тока нагрузки 17. Величина индуктивности дросселей 9-12 выбрана достаточно большой, поэтому инверто работает в режиме непрерывного вход ного тока, т.е.- ток в фильтрующих дросселях близок к постоянному. На фиг. 2а приведен график ток i вентильных пар 1-2 и 3-4, на фиг. график тока i вентильных пар 5-6 и 7-8, на фиг. 2в,г - график напряжения и соответственно на вентильных парах 4-2, 3-4, и 6-5, 7-8 в установившемся режиме работы инвертора. На графиках (фиг. 2) показано, что в момент tg, когда ток фильтрующий дроссель проходит через управляемые вентили 5 и 7, включаются управляемые вентили 1и 3. Конденсаторы 13 и 14, предварительно заряженные током дросселей 9 и 12 напряжением полярности, показанной на схеме, перезаряжаются, первый - по контуру конденсатор 13 - дроссель 15 вентиль 1- нагрузка 17 вентиль 5 конденсатор 13 второй - по контуру ковденсатор 14 - дроссель 16 - тиристор 7 - нагрузка 17 - вентиль 3 - конденсатор 14. В момент t, когда токи в вентиль11ых парах 5-6 и 7-8 переходят через нуль, вентили 5 и 7 выключаются и вплоть до момента 11}. протекает обратная полуволна тока через вентили 6 и 8, к прямым вентилям 5 и 7 вплоть до момента tj прикладывается напряжение, равное алгебраической сумме мгновенных значений напряхсений на соответствующем коммутирующем контуре и нагрузке (фиг.2в) 17. Б интервале времени tp-t через вентили 1 и 3 протекает ток дросселей 9 и 12, а ток дросселей Пи 10 заряжает конденсаторы 13 и 14 напряжением обратной полярности. В момент ts поступает управляющий ямпульс по вентилям 5 и 7, после чего происходит процесс формирования второй полуволны ТОК4 нагрузки, вследствие симметрии схемы аналогичной процессу формирования первой .полуволны. При этом в момент t прямые вентили 1 и 3 выключаются и в течение времени tj-t проводят обратные вентили 2 и 4. Начиная с момента t,, вновь включаются вентили 1;и 3, и процессы в схеме повторяются. Как ввдно из графиков (фиг. 2в и фиг. 2г), в моменты выключения обратных вентилей 1пИ ty к соответству а1цим прямым вентилям прикладываются импульсы напряжения с высокой скоростью нарастания. Кроме того вследствие немгновенности выключения, свойственной реальным полупроводниковым вентилям - диодам и тиристорам - в момент выключения обратного вентиля ток в нем еще некоторое время протекает в обратном

5

направлении, а после рассасывания из полупроводниковой структуры накопленных носителей заряда - резко спадает до нуля, что приводит к возникновению ЭДС самоиндукции.в коммутируищих дросселях 15 и 16 и прикладыванию к прямым вентилям пиков перенапряжений (см, пунктир на фиг. 2), способных протести к пробою вентилей Для исключения такой возможности в известных устройствах прибегают к шунтированию каждого вентипя защитной кС-цепочкой. В данной схеме защитные цепочки подключены не параллельно каждому вентилю, а к выводам двух пар встречно-параллельно соединенных вентилей, другие выводы которых соединены между собой, т.е. к выводам вентилей 1-2 и 7-8 - цепочка (резистор 18, конденсатор 19-), а к выводам вентилей 5-6 и 3-4 - цепочка (резистор . 20, конденсатор 21).

Специфической особенностью данного инвертора является то, что в любой момент времени одна из указанных пар (верхняя либо нижняя по схеме) находится в проводящем состоянии, чтохорошо видно и из графиков (фиг; 2). Поэтому защитные RC-цепочки всегда оказываются подключенными через про- водящую пару вентилей к непроводящей и эффективно демпфируют перенапряжение, возникающие на последней при выключении ее обратного вентиля. Напри16

мер, в момент tr защитная цепочка (резистор 18, конденсатор 19) ограничивает амплитуду и скорость нарастания напряжения на вентилях 1-2, а защитная цепочка (резистор 20, конденсатор 21} - на вентилях 2-4, поскольку в этот момент вентили 5 и 7 включены.

Использование предложенной схемы позволяет вдвое сократить количество защитных RC-цепочеку что упрощает конструкцию преобразователя и повышает его надежность.

В связи с заменой четырех цепочек двумя упрощается система охлаждения резисторов, что также повьппает надежность устройствб1.

Формула изобретения

Последовательный инвертор по авт. св. № 797027, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен двумя защитными ЯС цепочками, каждая из которых подключена к выводам двух пар встречнопараллельно соединенных вентилей, другие выводы которых соединены между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-ex

Фиг.1 || I Ос .

trt, it