Последовательный инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 H01F27/24 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в высокочастотных регулируемых электротерг шческих установках.

Известны инверторы, содержащие последовательные колебательный цепи, встречно-параллельные пары вентилей и входные фильтры 1.

Недостатком этих инверторов явля- , ется ограниченный снизу диапазон регулирования мощности.

Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий последовательные LC-цепи, связанные с выходными зажимами, встречно-параллельные пары вентилей, подключенные к входным,выводам через фильтровый дроссель, и дроссель насыщения 2.

Недостатками инвертора являются сложность и большие габариты, обусловленные наличием дросселя насыщения, и высокий уровень искажений в сети при работе инвертора в промежуточном между режимами малой и максимальной входной мощности. Последнее обусловлено тем, что амплитуда переменной составляющей входного тока при насыщенном дросселе, т.е. во всех режимах, кроме режима малой мощности.

не зависит от величины входной мощности и имеет величину

С-% где и - напряжения источника питания;

L - динамическая индуктивность дросселя фильтра;

f - частота выходного тока;

q - скважность выходного тока.

10 Причем динамическая индуктивность линейного дросселя не зависит от уровня постоянной составляющей входного тока. Индуктивность линейного дросселя фильтра ограничивается его

15 габаритами и велччиной тока насыщения, т.е. величиной входного тока в режиме максимальной мощности. При снижении мощности от максимальной величины постоянная составляющая

20 входного тока снижается, что приводит к увеличению отношения lyy, / . Вместе с тем дроссель не используется полностью, поскольку величина тока, протекающего в нем, значительно

25 ниже номинального уровня, что составляет резерв для увеличения индуктивности.

Целью изобретения является упрощение и снижение искажений в питаю-

30 щей сети. Цель достигается тем, что в инверторе, содержащем подключенные ко входньом выводам через фильтровый дроссель встречно-параллельную пару вентилей и последовательную LC-цепочку, соединенную с выходными выводами, фильтровый дроссель выполнен нелинейным с убывающей в рабоче диапазоне входных токов генри-ампер ной характеристикой с максимальной отрицательной крутизной при величине тока, соответствующей режиму малой входной мощности. Использование дросселя фильтра с падающей генри-амперной характеристикой позволяет без увеличения габаритов относительно габаритов дрос селя фильтра в линейном исполнении снизить переменную составляющую вход ного тока при регулировании мощности от максимального значения вниз. Уве личение индуктивности дросселя филь тра с уменьшением уровня тока, причем с максимальной отрицательной кру тизной при малых токах, позволяет также отказаться от дросселя насыще ния, вносящего добавочную индуктивность лишь в режиме малой мсадности. Для получения постоянного отношения fyvi/Jf как видно из (1), необходимо реализовать генри-амперную характеристику дросселя вида (i; где С 2±ф отношение /Oy„ в режиме максимальной мощности. Убывающую генри-амперную характеристику дросселя фильтра можно получить, выполнив дроссель с магнитньм сердечником с магнитным зазором, при чем индукция насыщения материала маг нитного зазора меньше индукции насыщения материала сердечника, либо зазор заполнить ферромагнитным материалом с убывающим по длине зазора сечением. На фиг. 1 приведена схема последо вательного инвертора; на фиг. 2 падающая генри-амперная характеристи ка дросселя фильтра; на фиг. 3 участок магнитопровода с зазором, за полненным ферромагнитным материалом на фиг. 4 - участок магнитопровода с зазором, заполненным ферромагнитным материалом с переменным сечением по длине зазора. Схема (фиг. 1) содержит основной вентиль 1 (тиристор), обратный вентиль 2 (диод), коммутирующий конденсатор 3, коммутирующий дроссель 4, нагрузку 5, дроссель фильтра б с падающей генри-амперной характеристикой, где Lg - динамическая индуктивность дросселя фильтра 6,Dg- постоянная составляющая входного тока. Магнитопровод содержит стержни 7 и 8, зазор 9. Инвертор работает следующим образом. В исходном состоянии конденсатор 3 заряжен с полярностью, указанной на чертеже. При подаче импульса управления на тиристор 1 конденсатор 3 разряжается через коммутирующий дроссель 4, сопротивление нагрузки 5 и вентили 1 и 2. Параметры этого контура подбираются такими, -чтобы ток разряда имел колебательную форму. Тогда обратная полуволна этого тока создает прямое напряжение на диоде 2, которое является запирающим для тиристора 1, поэтому по окончанию периода .колебательного тока вентили 1 и 2 запираются. После этого входной ток через фильтровый дроссель подзаряжает конденсатор 3. При пода- че следующего импульса управления процессы повторяются. При регулировании мощности вниз постоянная составля)ощая входного тока падает, динамическая индуктивность дросселя фильтра растет, что приводит к снижению переменной составляющей входного тока. При достижении уровня малой входной мощности индуктивность возрастает еще блоее круто, что снижает нижний порог регулирования мсяцности. При выполнении дросселя с зазором по фиг. 3 генри-амперная характеристика определяется материалом зазора, при выполнении по фиг. 4 его конфигурацией. Использование изобретения позволяет упростить преобразователь, поскольку исключает необходимость в дросселе насыщения, что достигается за счет повышения величины динамической индуктивности дросселя фильтра при уменьшении входных токов, т.е. в режиме малой мсядности. Увеличение величины динамической индуктивности также дает возможность снизить величину искажений в питающую сеть. Снижение искажений пропорционально отношению приращения динамической индуктивности на малых токах к индуктивности ненасыщенного дросселя насыщения известного устройства и составляет, например, при заполнении зазора ферритом величину 2-3. Это отношение определяет также и снижение нижнего предела регулирования. Следовательно, достигается снижение искажений и нижнего предела регулирования в 2-3 раза. Формула изобретения 1. Последовательный инвертор, содержащий подключенный к входным выводам через фильтровый дроссель встречно-параллельную пару вентилей и последовательную LC-цепочку, соединённую с выходными выводами, о т л ичающийся тем, что, с целью упрощения и снижения искажений в питающей сети, фильтровый дроссель выполнен нелинейным с убывающей в рабочем диапазоне входных токов генри-амперной характеристикой, обладающей максимальной отрицательной круТД13НОЙ при величине тока, соответствующей режиму малой входной мощности 2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что фильтровый дроссель снабжен магнитным сердечником с магнитным зазором, причем индукция насыщения материала магнитного

зазора меньше индукции насыщения материала сердечника.

3. Инвертор по п. 1, о т л-и ч аю щ и и с я тем, что фильтровый дроссель снабжен магнитным сердечником с зазором, заполненным ферромагнитным материалом с убывающим по длине зазора сечением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 155222, кл. Н 02 М 7/48, 1962.

2.Авторское свидетельство СССР № 687547, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

/т