Способ управления последовательным инвертором Советский патент 1982 года по МПК H02P13/18 

Изобретение относится к преобразо вательной технике и может быть ис- . пользовано в установках для индукционного нагрева, плавки металлов, непрерывного литья алюмин-ия в электр магнитном поле и термообработки изделий. Известен способ управления мостовым последовательным инвертором с обратными диодами, заключающийся в поочередном отпирании тиристоров противофазных плеч моста с опережением относительно момента окончания естественного интервала проводимости обратных диодов предыдущих плеч 1 . Однако при известном способе упра ления создается.высокая крутизна нарастания анодного тока тирист:сэров при их включении, что приводит к большим коммутационным потерям, ограничивающим номинальную токовую загрузку вентилей и предельную выход ную частоту инвертора. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления последова тельным инвертором, выполненным по мостовой схеме на тиристорах, згинунт рованных обратными диодами, заключаю щийся в поочередном переключении тиристоров противофазных плеч моста, при котором обеспечивается длительный интервал совместной проводимости тиристоров и диодов взаимно противофазных плеч инверторного моста. Это достигается путем затягивания интервала коммутации инвертированного тока с обратных диодов на тиристоры очередных плеч. При этом крутизна нарастания тока тиристоров ограничивается за счет вынесения частей коммутирукицей индуктивности во входную цепь инверторного моста, а также в его вентильные плечи. Полупериод работы инвертора включает в себя интервал совместной проводимости включившихся тиристоров и еще не включившихся обратных диодов противофазных плеч, интервал проводимости тиристоров и интервал проводимости только обратных диодов, подключенных .встречно-параллельно тиристорам, проводившим инвертированный ток в предыдущем интервале. В последнем интервале инвертированный ток протекает через входную цепь инвертора и замыкается через фильтровой конденсатор, подключенный параллельно к источнику. Во входной цепи инверторного моста протекают как прямая, так и обратная полуволна тока, переменн составляющая которого имеет возможность замыкаться через фильтровой конденсатор 2 . Однако амплитуда указанной переменной составляющей тока оказывается соизмеримой с амплитудой инверти рованного тока. В связи с этим при традиционном выборе величины емкости фильтрового конденсатора вдвоевтрое больше емкости коммутирующего конденсатора их установленные реактивные мощности также соизмеримы, что является существенным недостатком при реализации способа в мощных инверторах повьииенной частоты. Цель изобретения - снижение установленной мощности реактивных элементов при получении выходного тока с улучшенной фррмой кривой. Поставленная цель достигается тем, что при управлении последовате ным инвертором, выполненным по мостовой схеме на тиристорах, зашунтированных обратными диодами, по спос бу, заключающемуся в том, что пооче редно отпирают тиристоры противофаз ных плеч моста, указанные тиристоры плеча моста, вступающего в работу, отпирают с опережением относительно моментов отпирания обратных диодов плеча моста, выходящего из работы. На фиг. 1 приведена схема устрой ства для реализации способа; на фиг. 2 - диаграммы его работы. Инвертор содержит конденсатор 1 фильтра, дроссель 2 фильтра, инверторный мост на тиристорах 3-5 и не управляемых обратных диодах 7-10. Нагрузка 11 включена в диагональ мо ти последовательно с коммутирующим конденсатором 12 и коммутирук)щим дросселем 13. Способ осуществляется следующим образом. Пусть в квазиустановившемся режи ме перед включением очередных тири торов , например 3 и 5, ток сглажи вгцощего дросселя 2 проводят тирист ры 4 и б (полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе 12 и на равление протекание тока нагрузки 11 показаны на фиг. 1). При включе ние тиристоров 3 и 5 начинается ра конденсатора 12 по двум контур м, один из которых содержит еще не выключившийся тиристор 4, нагру ку 11, коммутирующий конденсатор 1 коммутируюгаий дроссель 13 и уже включившийся тиристор 3, а другой еще не включившийся тиристор б, нагрузку 11, конденсатор 12, дроссель 13 и уже включившийся тиристор 5. .Тиристоры 4 и 6 могут быть открыты до тех пор, пока ток разря да конденсатора 12 (ток тиристоров 3 и 5) не станет равным току вх&дного дросселя 2, В момент равенства этих токов результирующий ток тиристоров 4 и 6 равен нулю, и они выключаются. При этом изменяется на противоположное указанному стрелкой и направление протекания тока нагрузки 11 (фиг. 2а) . Далее следует интервал совместной проводимости тиристоров 3 и 5 И неуправляемых диодов 8 и 10, причем ток разряда конденсатора 12, достигнув своего максимального значения, начинает падать. Поскольку ток сглаживающего дросселя 2 должен быть равен разности токов тиристоров 3 и 5 и соответствующих диодов 8 и 10, то последние могут быть открыты до тех пор, пока ток тиристоров 3 и 5 не станет равным току дросселя 2. по мере уменьцдения тока тиристоров 3 и 5 уменьшается и ток неуправляемых диодов 8 и 10, ив момент, когда ток указанных тиристоров становится равным току дросселя 2, диоды 8 и 10 выключаются. При этом ток сглаживающего дросселя 2 продолжает протекать через тиристоры 3 и 5 (направление его протекания в нагрузке и полярность напряжения на конденсаторе 12 обратны показанным на фиг. 1). Через некоторый интервал времени включаются тиристоры 4 и 6, и процесс в инверторе протекает аналогично описанному выше, т.е. сначала происходит выключение проводивших ранее ток тиристоров 3 и 5 и перехват тока соответствующими встречными неуправляемыми диодами 7 и 9, а затем следует интервал совместной проводимости тиристоров 3 и 5 и диодов 7 и 9. После выключения неуправляемых диодов 7 и 9 ток продолжает проводить тиристоры 3 и 5, и с момента включения тиристоров 4и б начинается следующий период квазиустановившегося процесса. Таким образом, за полный цикл работы всех вентилей моста в нагрузке 11 получают полный период тока, близкого по форме к синусоидальному, причем включение тиристоров происходит без каких-либо скачков их анодного тока, начальная крутизна нарастания которого определяется параметрами соединенных последовательно нагрузки 11 и коглмутирующего дросселя 13. Наличие на входной цепи инверторного моста сглаживающего дросселя при предлагаемом способе управления обеспечивает существенное снижение уровня переменной составляющей, что позволяет сделать ток фильтрового конденсатора малым по сравненик) с инвертированным током и эффективным образом уменьшить установленную реактивную мощность фильтрового конденсатора.

Формула изобретения Способ управления последовательным инвертором, выполненным по мостовой схеме на тиристорах, зашун- . тированных обратными диодами, заключающийся в том, что поочередно отпирают тиристоры противофазных плеч моста, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности реактивных элементов при получении выходного тока с улуч(иенной формой кривой, тиристоры

2

плеча моста, вступакицего в работу, отпирают с опережением относительно моментов отпирания обратных диодов плеча моста, выходящего из работы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И.М. Чиженко, Киев. Техника, 1978, с. 124,

рис. 3-ЗЗа..

2.Там же, рис. 3-ЗЗд.