Последовательный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

Описание патента на изобретение SU964922A1

Изобретение относится к вентильной преобразовательной технике и предназначено длянеобратимого преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока высокой частоты на выходе. Устройство может найти применение для питания то ком высокой частоты однофазной переменной нагрузки, например скомпенсированной индукционной нагревательной установки для стали. Известны различные инверторы,предназначенные питать однофазные нагрузки, но имеющие относительно низкое выходное напряжение. Известен автономный последовательный инвертор, содержащий вентильный инвертирующий мост с узлом коммутации из конденсатора и дросселей, .подключенную параллельно мосту последовательную цепь из нагрузки и двух разделительных (фильтровых) конденсаторов, а также двух диодов, причем каждый из диодов подключен между общей точкой нагрузки и разделительного конденсатора и между зажимом другого разделительногб конденсатора. К зажи мам источника постоянного тока мост подключен через дроссели фильтра. В таком инверторе каждый разделительный Конденсатор заряжен лишЬ до половины напряжения источника питания, а напряжение на нагрузке по амплитуде ограничивается на уровне напряжения разделительных конденсаторов, т.е. ни уровне 0,5 от напряжения источника питания tl. Такой инвертор позволяет питать нагрузку, сопротивление которой може меняться от нуля до бесконечности, но имеет низкое выходное напряжение. Известен последовательный инвертор с относительно более высоким выходным напряжением. Инвертор содержит два тирис-50рных моста,- каждый из которых содержит коммутирующий контур из последовательно соединенных конденсатора и дросселя в диагонали 396 переменного тока. Точка соединения анодов тиристоров каждого моста соединена с положительным входным зажимом инвертора через последовательную цепь из двух фильтровых дросселей, а точка соединения катодов соединена с отрицательным входным зажимом через третий фильтровый дроссель Точка соединения первого и второго дросселей одного моста соединена через фильтровый конденсатор с точкой соединения катодов тиристоров другого моста. В каждом из мостов точка соединения анодов тиристоров одного моста соединена через последовательную цепь, образованную конденсатором и дросселем с промежуточным выводом обмотки, с точкой соединения катодов тиристоров другого моста, причем дро сель зашунтирован двумя встречно-по-

следовательно соединенными диодами, точка соединения которых связана с точкой последовательного соединения первого и второго фильтровых дросселей другого моста. Промежуточный вывод дросселя связан через диод с точкой соединения анодов тиристоров этого же моста 2.

Этот инвертор также имеет относительно невысокое выходное напряжение недостаточное, например, для питания выпускаемых промышленностью индукционных нагревательных установок и плавильных печей.Наиболее близким к предлагемому является последовательный инвертор, содержащий подключенные через фильтровые дроссели к входным зажимам два тиристорных моста,в диагонали переменного тока которых включены последовательно по два коммутирующих конденсатора и между ними - коммутирующий дроссель, соединенный с диагональю переменного тока соответствующего обратного вентильного моста. К точкам соединения анодов тиристоро каждого моста присоединена цепь .из последовательно соединенных фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя. Точка соединения катодов тиристоров одного моста соединена с одним выходным зажимом. Параллельно выходным зажимам подключены компенси рующие конденсаторы и нагрузка. Они образуют нагрузочный контур инвертора. Инвертор содержит также две. цепи из последовательно соединенных нелинейного дросселя и вентиля З.

моста присоединен фильтровой конденсатор последовательной цепочки, со стоящей из упомянутого конденсатора и коммутирующего дросселя,точка соединения которых подключена к анодной группе вентилей обратного моста, причем катодная группа тиристоров первого моста соединена с одним выходным выводом, а параллельно выходным выво Недостатком данного инвертора является относительно невысокое выходное напряжение, недостаточное д/)я индукционных нагревательных установок. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет увеличения диапазона изменения выходного напряжения. Для достижения поставленной цели последовательный инвертор, содержащий подключенные через фильтровые дроссели к входным выводам два тиристорных моста, в диагональ переменного тока каждого из которых включены последовательно два коммутирующих конденсатора с коммутирующим дросселем между ними, включенным в диагональ переменного тока соответствующего обратного вентильного моста, а к 20 знодной группе тиристоров каждого дам подключены компенсирующие конденсаторы, а также две цепочки из последовательно соединенных нелинейного дросселя и вентиля и два дополнительных фильтровых конденсатора, снабжен делителем напряжения, состоящим из дву дросселей, зашунтированных конденсаторами, и двумя дополнительными коммутирующими дросселями, образующими совместно с дополнительными фильтровыми конденсаторами две догЮлнительHbie последовательные цепочки, подключенные каждая, параллельно основт ной цепочке, причем точка соединения конденсатора и дросселя дополнительной цепочки подключена к катодной группе вентилей обратного моста и через указанную цепочку из вентиля, включенного в обратном направлении, и нелинейного.дросселя - к атодной группе тиристоров моста, а делитель напряжения подключен к выходным выводам., причем точка соединения его дросселей подключена к -точке соедине- . ния конденсатора дополнительной и дросселя основной последовательных цепочек первого моста и катодной группе тиристоров второго моста, а точка соединения дросселя основной и конденсатора дополнительной последонательных цепочек второго моста соединена с другим выходным выводом. Схема последовательного инвертору приведена на чертеже. Схема содержит тиристоры 1-8, вен тили , коммутирующие конденсаторы , фильтровые конденсаторы 23-26, конденсаторы 27-28 делителя, компенсирующие конденсаторы 29-30, коммутирующие дроссели 31-32 с симметричными промежуточными выводами, коммутирующие дроссели 33-36, фильтрсэвые дроссели , дроссели делителя, активно-индуктивная нагруз ка 3 (индуктор, магнитострикционный преобразователь и т.д.), нелинейные дроссели kk-. . Инвертор содержит два противофазных тиристорных моста соответственно из тиристоров 1-4 и , в диагональ переменного тока которых включены по следовательно соединенные коммутирующие конденсаторы и дроссели соответственно 19, 31, 20 и 2-1, 32, 22. В мостах точки соединения анодов тиристоров 1 и 3, и 7 соответственно через фильтровые дроссели 37 и 38 соединены с положительным входным вы водом, а точки соединения катодов ти ристоров 2 и t, 6 и 8 соответственно через фильтровые дроссели 39 и 40 соединены с отрицательным входным вы водом инвертора. К точкам соединения анодов тиристоров каждого моста присоединены крайними выводами по две последовательные цепочки, состоящие из последовательно соединенных фильт рового конденсатора и дросселя, соединенные параллельно и образующие со ответственно два реактивных моста из элементов 33 и 23, 24 и 3 для первого моста, 35 и 25, 26 и 36 для второго моста. Однотипные элементы в мостах: фильтровые конденсаторы 2326 или коммутирующие дроссели 33-36, находятся в противоположных плечах. Встречнь.1е вентили 9-12 и 13-16 соединены в два обратных моста, которые диагональю переменного тока подключены соответственно к промежуточным выводам дросселей 31 и 32, а диагональю постоянного тока - между точками соединения фильтровых конденсато ров с дросселями в последовательных цепях, соединенных параллельно и образующих реактивные мосты. Между выходными выводами инвертора включен делитель напряжения из последовательно включенных дросселей k и 2, зашунтированных конденсаторами 27 и 28. Точка соединения катодов тиристоров одного моста (например тиристоры 2 и l) соединена с одним выходным выводом инвертора. Точка соединения катодов тиристоров 6 и 8 другого моста соединена с общей точ,ой элементов делителя , k2, 27, 28 и с противоположным выводом первого реактивного моста, образованного точкой соединения элементов 23 и 3. Противоположный вывод второго реактивного моста, образованный точкой |соединёния элементов 25 и 36, соедиЫен с вторым выходным выводом инвертора. Точки соединения катодов тиристоров 2 и , 6 и 8 каждого моста через последовательные цепи из нелинейного дросселя и вентиля соответственно 44 и 17, 45 и 18 соединены с фильтровым конденсатором 23 и 25 соответствующего реактивного моста и через эти конденсаторы - с противоположным выводом этих мостов. Нагрузочный колебательный контур, состоящий из конденсаторов 29 и 30, активно-индуктивной нагрузки 43, подключен к выходным выводам инвертора. Инвертор работает следующим образом. Предварительно от источника питания через фильтровые 37-40 и коммутирующие 33-36 дроссели заряжаются фильтровые конденсаторы 23-26. Тиристоры 1, 4, 5, 8иЗ, 2, 7, 6 отпираются одновременно по четыре поочеред- . но, при этом через коммутирующие контуры и через нагрузку протекают импульсы высокочастотного тока. Так, при отпирании тиристоров 1, 4, 5,, 8 ток протекает по цепи тиристор 1 конденсатор 19 - дроссель 31 - конденсатор 20 - тиристор 4 - (конденсатор 30 и конденсатор 29 - нагрузка 43) - (конденсатор 25 - дроссель 35 и дроссель 36 - конденсатор 2б) тиристор 5 конденсатор 21 - дроссель 32 - кoндeнcatop 22 - тиристор 8 (конденсатор 23 - дроссель 33 и дроссель 34 - конденсатор 24) - тиристор 1 . После прекращения импульса тока и выключения тиристоров отпираются очередные тиристоры 3, 2, 7, 6, и очередной импульс тока протекает по цепи тиристор 3 - конденсатор 20 - дроссель 31 конденсатор 19 - тиристор 2 - (конденсатор 30 и конденсатор 29, i;iaгрузка 43) - (конденсатор 25 дроссель 35 и дроссель 36 - конденсатор 26) - тиристор 7 конденсатор 22 - дроссель 32 - койденсатор 21 - тиристор 6 - {конденсатор 23 дроссель 33 и дроссель З конденсатор 2) - тиристор 3. После прекра щения импульса тока и выклю Уения тиристоров отпираются очередные тиристоры 1, , 5f 8, и электромагнитный процесс в инверторе повторяется аналогично описанному; при этом через контур нагрузки 29, 30, +3 протекает импульс высокочастотного тока, возбуждающий в нем высокочастотные колебания.

Предлагаемый режим работы инвертора имеет место при оптимальном сопротивлении нагрузки. Если сопротив:ление нагрузки станет меньше (что часто бывает в технологических процессах) , то .вследствие увеличения коэффициента раскачки увеличивается напряжение на всех элементах контура коммутации, в том числе и на коммутирующих конденсаторах 19-22 и коммутирующих дросселях 31 и 32 и 3336. Как только суммарное напряжение на внутренних выводах дросселей 31 и 32 и на каждом из дросселей 33-36 превосходит по величине напряжение на фильтровых конденсаторах 23-26, отпираются вентильные мосты обратного тока. Через вентили этих мостов в соответствии с полярностью напряжения на дросселях 31 и 32 начинает протекать ток возврата избыточной реактивной энергии из коммутирующих дросселей в источник питания, в филь ровые конденсаторы 23-26, связанные с источником.

Рассматривается путь обратного тока на примере работы лишь одного моста. Допускается, что открыты вентили Эй 12. Через эти вентили протекает ток по двум цепям: дроссель 31 - вентиль 9 - дроссель 33 - конденсатор 2Ц - вентиль 12 - дроссель 31; дроссель 31 - вентиль 9 - конденсатор 23 дроссель 32 - вентиль 12 - дроссель 31.

Аналогичным образом протекает ток через открытые вентили другого моста обратного тока. При этом ограничивается рост напряжения как на коммутирующих дросселях 31 и 32, 33-36, так и на коммутирующих конденсаторах 19-22, ,что исключает перенапряжение на всех элементах, в том числе и на тиристорах.

Если сопротивление нагрузки возрастает выше номинальной величины, наблюдается снижение времени для восстановления управляемости тиристоров что вызывает срыв инвертирования и последующее короткое замыкание через тиристоры. При этом одновременно наблюдается рост выходного напряжения сверх допустимой величины. Снижение времени для восстановления управляемости тиристоров можно исключить, ограничив величину выходного напряжения инвертора. Для этого применены цпи из воследовательно соединенных вентиля 17 и 18 и нелинейного дросселя j и +5. Как только выходное напряжение на зажимах инвертора окажется выше суммарного напряжения на конденсаторах 23 и 25, так сразу же отпираются вентили 17 и 18, и через них протекает ток по цепи конденсатор 23 - дроссель kS вентиль 18 конденсатор 25 - (конденсатор 30 и нагрузка 3 конденсатор 29) дроссель kk вентиль 17 - конденсатор 23. При этом выходное напряжение ограничивается, по амплитуде на уровне удвоенного напряжения источника питания (конденсаторы 23 и 25 заряжены до напряжения источника питания) .

При работе инвертора высокочастотное выходное напряжение инвертора приложено к делителю напряжения из элементов 1, k2, 27, 28. Индуктивности дросселей 41 и 2 и емкости конденсаторов 27 и 28 равны между собой, т.е. в точке соединения этих элементов напряжение делится пополам. Так как равные элементы делителя шунтируют однотипные вентильные и реактивные мосты, поддерживается принудительное распределение напряжения между последовательно соединенным) тиристорными и реактивными мостами, что повышает надежность инвертора. Применение-в инверторе делителя напряжения целесообразно, так как полупроводниковые вентили не являются идеальными ключами.

Предлагаемая схема позволяет получить на выходе удвоенное выходное напряжение, достигающее по амплитуде двойного напряжения источника питания. Применение нелинейных дросселей kk и Ц при благоприятных режимах позволяет увеличить величину выходного напряжения и, следовательно, выходную мощность, инвертора. Если требуется еще более высокое выходное напряжение, то можно исполь зовать в схеме не две, а три группы вентильных и реактивных мостов, соединив их аналогичным образом последовательно и применив соответственно делитель напряжения из трех частей. Если требуется меньшее по величине выходное напряжение, то можно оставить только одну группу мостов вейтильный и реактивный. Такая схема инвертора представляет собой лишь половину предлагаемой схемы инверточ ра. Формула изобретения Последовательный инвертор, содержащий подключенные через фильтровые др оссели к входным выводам два тирис торных моста, в диагональ переменного тока каждого из которых включены последовательно два коммутирующих конденсатора с коммутирующим дросселем между ними, 1включенным1 в диагональ переменного тока соответствующего обратного вентильного моста, а к анодной группе тиристоров каждого моста присоединен фильтровой конденсатор последовательной цепочки, состоящей из упомянутого конденсатора и коммутирующего дросселя, точка сое динения которых подключена к анодной группе вентилей обратного моста, при чем катодная группа тиристоров первого моста соединена с одним выходным выводом, а параллельно выходным выводам подключены компенсирующие конденсаторь, а также две цепочки из последовательно соединенных нелинейн го дросселя и вентиля и два дополнительных фильтровых конденсатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения диапазона изменения выходного напряжения, он снабжен делителем напряжения, состоящим из двух дросселей, зашунтированных конденсаторами, и двумя дополнительными коммутирующими дросселями, образующими совместно с дополнительными фильтровыми конденсаторами две дополнительные последовательные цепочки, подключенные каждая параллельно основной цепочке, причем точка соединения конденсатора и дрос деля дополнительной цепочки подключена к катодной группе вентилей обратного моста .и через указанную цепочку из вентиля, включенного в обратном направлении, и нелинейного дросселя - к катодной группе тиристоров моста, а делитель напряжения подключен к выходным выводам, причем точка соединения его дросселей подключена к точке соединения конденсатора дополнительной и дросселя основнрй последовательных цепочек первого моста и катодной группе тиристоров второго моста, а точка соединения дросселя основной И конденсатора дополнительной последовательных цепочек второго моста соединена с другим выходным выводом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 535695, кл. Н 02 М 7/515, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР If 647817, кл. Н 02 М 7/515, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2730527/24-07, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

J7

3d

1

Похожие патенты SU964922A1

название год авторы номер документа
Автономный последовательный инвертор 1985
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Ухов Валент Сергеевич
  • Слепухина Ирина Ароновна
  • Чижевский Владимир Александрович
  • Житов Сергей Валерьевич
  • Фаерман Лев Ионович
  • Рачков Сергей Александрович
SU1295493A1
Автономный последовательный инвертор 1981
  • Гутин Леонид Ильич
  • Исхаков Ильфат Ризович
  • Белкин Александр Константинович
SU1029357A1
Последовательный инвертор для питания секционированной нагрузки 1983
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Ухов Валент Сергеевич
  • Новиков Алексей Алексеевич
  • Чижевский Владимир Александрович
  • Ламанов Сергей Леонидович
  • Ушаков Владимир Иванович
SU1138908A1
Резонансный последовательно-параллельный инвертор 1979
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Новиков Алексей Алексеевич
  • Абрамов Анатолий Васильевич
  • Чуркин Дмитрий Васильевич
SU862339A1
Автономный последовательный инвертор 1978
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Рухман Андрей Александрович
  • Новиков Алексей Алексеевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Рудный Виктор Владимирович
  • Антонова Валентина Николаевна
SU750685A1
Последовательный автономный инвертор 1978
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Новиков Алексей Алексеевич
  • Рухман Андрей Александрович
  • Дрягин Вениамин Викторович
  • Абрамов Анатолий Васильевич
  • Кузнецов Олег Леонидович
  • Маричев Федор Николаевич
  • Сафин Виль Готеевич
  • Ягодов Генрих Николаевич
  • Макаров Владимир Николаевич
  • Чуркин Дмитрий Васильевич
SU767919A1
Автономный последовательный инвертор 1987
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Глухих Владимир Архипович
  • Чижевский Владимир Александрович
  • Петров Александр Юрьевич
  • Абрамов Анатолий Васильевич
  • Рухман Андрей Александрович
  • Чуркин Дмитрий Васильевич
SU1527694A1
Последовательный инвертор 1980
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Ухов Валент Сергеевич
  • Новиков Алексей Алексеевич
  • Кропотухин Сергей Юрьевич
  • Насчетников Александр Филиппович
  • Житов Сергей Валерьевич
SU955450A1
Последовательный инвертор 1980
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Ухов Валент Сергеевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Новиков Алексей Алексеевич
  • Кропотухин Сергей Юрьевич
  • Волков Игорь Владимирович
  • Губаревич Владимир Николаевич
SU886172A1
Последовательный автономный инвертор 1979
  • Шипицын Виктор Васильевич
  • Лузгин Владислав Игоревич
  • Новиков Алексей Алексеевич
  • Рухман Андрей Александрович
  • Дрягин Вениамин Викторович
  • Абрамов Анатолий Васильевич
  • Кузнецов Олег Леонидович
  • Чуркин Дмитрий Васильевич
  • Сафин Виль Готеевич
  • Ягодов Генрих Николаевич
  • Макаров Владимир Николаевич
  • Маричев Федор Николаевич
  • Глухих Владимир Архипович
SU836740A1

Иллюстрации к изобретению SU 964 922 A1

Реферат патента 1982 года Последовательный инвертор

Формула изобретения SU 964 922 A1

SU 964 922 A1

Авторы

Шипицын Виктор Васильевич

Лузгин Владислав Игоревич

Ухов Валент Сергеевич

Новиков Алексей Алексеевич

Рухман Андрей Александрович

Дрягин Вениамин Викторович

Глухих Владимир Архипович

Кропотухин Сергей Юрьевич

Житов Сергей Валерьевич

Фаерман Лев Ионович

Даты

1982-10-07Публикация

1981-01-27Подача