Резонансный последовательно-параллельный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

(54) РЕЗОНАНСНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ.ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразо|вательной технике.

По основному авт. св. 886096 известен резонансный инвертор, работающий на активную или комплексную нагрузку. Это устройство содержит вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включена цепочка, образованная, последовательно соединенными двумя коммутирующими конденсаторами и включенн 1ми между ними коммутирующими дросселями и первичной обмоткой выходного трансформатора с вольТодобавочными отпайками. Вентильный мост, в свою очередь, подключен через фильтровые дроссели к входным зажимам и зашунтирован двумя цепочками, каждая из которых состоит из фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя. К отпайкам фильтровых дросселей подключен дополнительный конденсатор и зажимы постоянного тока обратного вентильного моста, а его диагональ переменного тока соединена с вольтодобавочньами отпайками первичной обмотки выходного трансформатора. Общие выводы фильтровых конденсаторов и коммутирующих дросселей соединены с зажимами постоянного тока моста встречных

вентилей, диагональ переменного тока которого подключена к общим выводам коммутирующих конденсаторов и коммутирующих дросселей 1.

Недостатком этого инвертора явля- ется то, что при высоких значениях эквивалентного сопротивления теряется устойчивость его запуска из-за уменьшения времени, предоставляемого

10 для восстановления управляемости прямых вентилей инвертора. В том случае, когда инвертор является источником . питания сварочных установок, как правило его пуск осуществляется в режи 5 ме холостого хода нагрузки. Снижение времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых вентилей при пуске в режиме холостого хода нагрузки происходит из-за того, что,

20 во-первых, в начальный момент отсутствует энергия в коммутирук)щем контуре; во-вторых, если и будут применены устройства предварительного заряда коммутирующих конденсаторов,

25 то из-за отсутствия тока в фильтровых дросселях, в начсше расходуется энергия, накопленная в фильтровых конденсаторах, что приводит к увеличению мгновенного значения коэффициента нагрузки инвертора, определяемого соотношением амплитуды выходного напряжения и напряжения на фильтровых конденсаторах, поскольку ограничение напряжения на отпайках первиЧной обмотки выходного трансформатора происходит на уровне равном питающему напряжению, до которого заряжен дополнительный конденсатор. Целью изобретения является обеспечение запуска на холостом ходу. Поставленная цель достигается тем что резонансный последовательно-пара лельный инвертор снабжен двумя допол нительными встречными вентилями, вкл ченными, каждый, между отпайкой соот ветствующего фильтрового дросселя и точкой соединения дополнительного конденсатора с выводом постоянного тока обратного вентильного моста. На чертеже приведена схема предла гаемого инвертора. Устройство содержит вентили 1-4 (тиристоры) прямого моста, в диагональ которого включены коммутирующие конденсаторы 5,6 и дополнительные коммутирующие дроссели 7,8, коммутирующие дрбссели 9,10, фильтровые кон денсаторы 11/ 12, мост встречных вен тилей (диодов) 13-16, мост обратных вентилей (диодов) 17-19, 20, в диагональ которого включен выходной трансформатор 21, подключенной вторичной обмоткой к нагрузке 22, фильтровые дроссели 23, 24, дополнительный конденсатор 25, а также дополнительные встречные вентили (диоды) 26, 27. В исходном состоянии фильтровые конденсаторы 11, 12 заряжены до напряжения источника питания, на дополнительном конденсаторе 25 отсутствует напряжение, так как диоды 26 27 заперты обратным напряжением,ком мутирующие конденсаторы разряжены. При пуске инвертора, в режиме колостого хода Нагрузки в первом такте открываются вентили 1,2 и под деист вием положительного напряжения на первичной обмотке трансформатора 21 отпираются диоды 17,18. В этом случае ток протекает по контуру: тирис тор 1, конденсатор 5, дроссель 7, трансформатор 21, диод 17, конденсатор 25, диод 18, трансформатор 21 дроссель 8, конденсатор 6, тиристор 2, конденсатор 12, дроссель 9, дрос сель 10, конденсатор 11, тиристор 1 Во второй половине полупериода тока, когда напряжение на коммутиру ющих дросселях сменит знак и сумма напряжений на дросселях 7, В, 9 и 7, 8, 10 превысит напряжение .на фил тровых конденсаторах 11, 12, открываются встречные диоды 15, 16 и про текает ток сброса избыточной реакти ной энергри, накопленной в коммутирующих дросселях по контуру: дроссе 7, трансформатор 21, диод 17, конденсатор 25, диод 18, трансформатор 21, дроссель 8, диод 15, дроссель 9, конденсатор 11, конденсатор 12, дроссель 10, диод 16, др оссель 7. Во втором такте открываются вентили 3, 4 и на первичной обмотке выходного трансформатора скачкообразно увеличивается напряжение до уровня, равного напряжению на конденсаторе 25, заряженного током инвертора в пре;цздущем такте работы. При этом отпираются вентили 19, 20 и ток ViHBepTopa протекает по контуру: тиристор 3,, конденсатор 6, дроссель 8, трансформатор 21, диод 19, конденса- тор 25, диод 20, трансформатор 21, дроссель 7, конденсатор 5, тиристор 4, конденсатор 12, дроссель 9, дроссель 10, конденсатор 11, тиристор 3. Во второй половине полупериода тока под действием напряжения на коммутирующих дросселях открываются встречные вентили 13, 14. При этом прекращается перезаряд к л 1мутирующих конденсаторов 5,6 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, накояленной в коммутирующих дросселях по контуру: дроссель 8, трансформатор 21, диод 19, конденсатор 25, диод 20, трансформатор 21, дроссель 7, диод 13, дроссель 9, конденсатор 11, конденсатор 12, дроссель 10, диод 14, дроссель 8. Ток инвертора во втором такте подзаряжает конденсатор 25 до более высокого напряжения, в последую111ИХ тактах работы инвертора поднаряд конденсатора будет происходить до тех пор, пока его напряжение не станет больше напряжения источника питания. С этого момента отпираются диоды 26, 27 и энергия, накопленная в конденсаторе 25 возвращается в источник питания, а уровень ограничения напряжения на отпайках первичной обмотки выходного трансформатора будет равен питающему напряжению. Таким образом в первых тактг1Х работы инвертора разряженный конденсатор 25 оказывается подключенным параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, что позволяет осуществить запуск инвертора в режиме с малым эквивалентным сопротивлением нагрузки. При этом в первом же такте работы заряжаются коммутирующие конденсаторы и обеспечивается процесс коммутации прямых вентилей. Величину емкости дополнительного конденсатора следует выбирать такой, чтобы отношение напряжений на дополнительном и фильтровых конденсаторах в момент минимального значения напряжения на фильтровых конденсаторах в переходном процессе пуска не превышало допустимого для инвертора значения коэффициента нагрузки. Выполнение это-, го требования обеспечивает устойчивый пуск инвертора в режиме холостого хода нагрузки.

Для устранения начального заряда дополнительного конденсатора за счет утечек тока через дополнительные диоды возможно его шунтирование сопротивлением.

Применение данного инвертора для питания сварочных установок, где имеет место резкопеременный характер иагрузки с изменением эквивалентного сопротивления от О до«, позволит создать источники питания с более высокими технико-экономическими показателями, в частнЬс«1 , приведет к сокращению 1,5-2 раза расхода активных материалов, поскольку преобразование постоянного напряжения в по-Стояииое происходит с использова|1ием .промежуточного звена повышенной частоты, что дает возможность снизить

массо-габаритные показатели согласующих трансформаторов.

изобретения

Резонансный последовательно-параллельный инвертор по авт. св. 886096, отличающийся тем, что, с целью обеспечения запуска на холостом ходу, он снабжен двумя дополнительн1Л4И встречными вентилями, включенными, каждый, между отпайкой соответствующего фильтрового дросселя и точкой соединения дополнительного конденсатора с выводом постоянного тока обратного вентильного моста.

Источники информа1р1И, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 886096, кл. Н 02 М 7/5.15, 1979.