Последовательный автономный инвертор Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательноС технике и может быть использовано для индукционного нагре ва металлов, а также в различных ультразвуковых технологических уста новках в качестве источников питания Известна схема последовательного инвертора, которря содержит вентильный мост с коммутируюьоим конденсатором в диагонали, подключенный через дроссели фильтра к входным зажимам и зашунтированный цепочкой, состоящей из последовательно соединенных конденсатора фильтра, коммутирующего дросселя и индуктора-нагрузки. Рассматриваемая схема способ на работать в широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки, при этом к вентилю прикладывается .значительное обратное напряжение, способствующее снижению вре мени, необходимого для восстановления управляемости этих вентилей ,1J Однако весь коммутирующий дроссел вынесен из моста, а это значит, что в момент включения прямых вентилей к противофазным вентилям прикладывается полное напряжение коммутирующего конденсатора. . Наиболее близким к предлагаемому является последовательный автономный инвертор, содержащий прямой вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены два коммутирующих конденсатора, последовательно соединеннных между собой через коммутирукндай дроссель, включенный в диагональ переменного тока кюста встречных вентилей, а также две последовательные цепонки, подключенные параллельно прямому вентильному мосту и состояйше каждая из дросселя, конденсатора и первичной обмотки выходного трансформатора, выполненной с вопьтодобавочной обмоткой, причем указанная первичная обмотка совместно с вольтодобавочной обмоткой и конденсатором зашунтирована обратным вентилем 2. Недостатком известного инвертора является то, что в нем не обеспечивается надежная работа в перехол;ных режимах. Действительно в технологических установках имеют место не только установившиеся режимы, но также переходные и сверхпроводные, когда параметры нагрузочного контура не только изменяются в широких пределах, но и очень быстро во времени. Бели инвертор раббтает на зашунтированной компе-нсирующей емкостью ин дуктор с нагреваемой деталью, такой сверхпере.ходный режим может воз никнуть при быстром выталкивании детали из индуктора, что иногда тре буется по условиям выполнения электротехнологического процесса, при этом чем меньше деталь, тем выше скорость выталкивания. В таком режи ме известная схема одномостового ин вертора уже не обеспечивает ограничение положительной полуволны в течение каждого периода выходного нап 15яжения, тем самым не обеспечиваетс в течение каждого периода поддержан времени, предоставляемого для восстановления управляемости прямых ве тилей на заданном уровне и происхо дит срыв инвертирования. Еще более сложные переходные режимы возникают при работе инвертора на магнитостри ционные излучатели, которые вызывают очень резкое и быстрое во времени изменение параметров нагрезочного контура при изменении механической нагрузки нА излучатели (например, при ультразвуковой механическо обработке твердых материалов или пр ультразвуковой сварке и т.д.) или при изменении частоты их возбуждени I например, нри частотном управлении режимом) Цель изобретения - повышение надежности в переходных режимах при резких изменениях параметров нагрузочного контура. Для достижения поставленной цели последовательный автономный инвертор, содержащий соединенный с входны ми выводами через дроссели фильтра прямой вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены два коммутирующих конденсатора, пос ледовательно соединенных между собой через коммутирующий дроссель, включенный в диагональ переменного тока моста встречных вентилей, дйе после довательные цепочки,, подключенные параллельно прямому вентильному мос ту и состоящие каждая из конденсато ра, дросселя и первичной обмотки выходного трансформатора, выполненной с вольтодобавочной обмоткой, соединенной крайним своим выводом с соответствующим одним электродом одного из двух обратных вентилей, причем конденсатор одной последовательной цепочки соединен крайней обкладкой с анодами вентилей анодной группы прямого моста, а другой своей обкладкой - с анодами венти-. лей анодной группы моста встречных, -вентилей, конденсатор другой последовательной цепочки соединен крайней обкладкой с катодами вентилей, катодной группы прямого моста, а другой своей обкладкой - с катодами вентилей катодной группы моста -встре чных вентилей, другой электрод обратного вентиля каждой последовательной цепочки подключен к точке соединений конденсатора и дросселя другой цепочки. .На чертеже представлена схема инвертора. Инвертор содержит подключенный к клеммам питания через дроссели фильтра 1 прямой вентильный мост на тиристорах 2 .- 5 с .включенными в его диагональ и последовательно соединенными конденсаторами 6 и 7 и дросселем 8, который подключен к диагонали переменного тока моста, встречных вентилей 9 - 12, а к зажимам постоянного тока тиристорнрго моста подключены цепочки, состоящие из конденсато/PQB 13 и 14 фильтра коммутирующих дросселей 15 и 16 и перв ичных обмоток 17 и 18 выходного трансформатора, выполненных с вольтодобавочными обмот.ками 19 и 20, которые через обратные вентили (диоды) 21 и 22 подключены к общим выводам конденсаторного фильтра и коммутирующего дросселя другой цепочки, к этим же точкам подключены выводы постоянного тока встречных вентилей 9 - 12, а вторичная обмотка 23 подключена к цепи нагрузки. Схема работает следующим обравом. При отпирании тиристоров 2 и 5 ток протекает по контурам: конденсатор 13 - дроссель 15 - обмотка 17 тиристор 2 - конденсатор б -дроссель 8 - конденсатор 7 - тиристор 5 - конденсатор 13, а также конденсатор 14тиристор 2 - конденсатор 6 - дроссель 8 - конденсатор 7 - тиристор 5 -. обмотка 18 - дроссель 16 - конденсатор 14. При отпирании тиристоров 3 и 4 ток протекает по контурам: конденсатор 7 - дроссель 8 - конденсатор б тиристор 4 - конденсатор 13, а-также конденсатор 14 - тиристор 3 - конденсатор 7 - дроссель 8 - конденсатор 6 - тиристор 4 - обмотка 18 - дроссель 16 - конденсатор 14, при этом Б нагрузочной обмотке 23 трансформатора формируется два периода напряжения выходной частоты. При уменьшении нагрузочного сопротивления растет напряжение на элементах ин- . вертора и во второй части протекания прямого тока, когда на коммутирующих дросселях 8, 15 и 16 напряжение меняет знак и по величине превосходит напряжение на конденсаторах 13 и 14 фильтра и первичных обмотках 17 и 18 отпираются встречные вентили 9, 12 или 10, 11, ток моста прекращается и начинает протекать ток рекуперации (лишней электромагнитной энергии коммутирующих дросселей 8, 15 и 16 по контурам: конденсатор 13 - обмотка 18 - дроссель 16 - вентиль 11 - дроссель 8 - вен