RU104400U1 - AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION - Google Patents

AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION Download PDF

Info

Publication number
RU104400U1
RU104400U1 RU2011101983/07U RU2011101983U RU104400U1 RU 104400 U1 RU104400 U1 RU 104400U1 RU 2011101983/07 U RU2011101983/07 U RU 2011101983/07U RU 2011101983 U RU2011101983 U RU 2011101983U RU 104400 U1 RU104400 U1 RU 104400U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inverter
switching
chokes
bridge
capacitor
Prior art date
Application number
RU2011101983/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Михайлович Силкин
Original Assignee
Евгений Михайлович Силкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Михайлович Силкин filed Critical Евгений Михайлович Силкин
Priority to RU2011101983/07U priority Critical patent/RU104400U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU104400U1 publication Critical patent/RU104400U1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение направлено на повышение надежности работы автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией. Указанный технический результат достигается тем, что в автономном согласованном инверторе с резонансной коммутацией, содержащем подключенный к входным выводам инвертора через магнитосвязанные дроссели 1, 2 фильтра, включенные согласно, однофазный мост на управляемых вентилях 3-6 с встречно-параллельными диодами 7-10, выводы постоянного тока моста зашунтированы конденсатором 11 фильтра, выводы переменного тока моста зашунтированы последовательной цепью из резистора 12 и конденсатора 13 и соединены с выходными выводами инвертора через последовательные цепи из коммутирующих дросселей 14, дросселей насыщения 15 и, соответственно, 16, 17, коммутирующие дроссели магнитосвязаны и включены согласно, выходные выводы инвертора зашунтированы компенсирующим конденсатором 18. Нагрузка 19 подключена к выходным выводам инвертора. 1 илл. The invention is aimed at improving the reliability of a stand-alone matched inverter with resonant switching. The specified technical result is achieved by the fact that in a self-contained matched inverter with resonant switching, containing connected to the input terminals of the inverter through magnetically connected inductors 1, 2 of the filter, connected according to, a single-phase bridge on controlled valves 3-6 with counter-parallel diodes 7-10, conclusions DC bridge are shunted by the filter capacitor 11, the AC terminal of the bridge is shunted by a serial circuit from the resistor 12 and the capacitor 13 and connected to the output terminals of the inverter after serial circuits from switching chokes 14, saturation chokes 15 and, respectively, 16, 17, switching chokes are magnetically connected and connected according to, the output terminals of the inverter are shunted by a compensating capacitor 18. The load 19 is connected to the output terminals of the inverter. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к преобразовательной технике и может быть использована при проектировании источников питания для индукционных нагревателей различного назначения и других электротехнологических нагрузок. Полезная модель повышает надежность работы автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией.The utility model relates to converting technology and can be used in the design of power sources for induction heaters for various purposes and other electrotechnological loads. The utility model improves the reliability of a stand-alone matched inverter with resonant switching.

Известен автономный инвертор тока с квазирезонансной коммутацией, содержащий подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссели фильтра однофазный мост на управляемых вентилях, выводы постоянного тока моста зашунтированы встречным диодом, выводы переменного тока моста соединены с выходным выводам инвертора через коммутирующий дроссель, выходные выводы инвертора зашунтированы компенсирующим конденсатором (А.с. 1683150 СССР, МКИ Н02М 5\45. Преобразователь частоты \ Силкин Е.М. - Заявл. 03.03.89, Опубл. 07.10.91, Б.И. №37).A self-contained current inverter with quasi-resonant switching is known, which contains a single-phase bridge connected to the input terminals of the current inverter through filter inductors on controlled gates, the bridge DC terminals are bridged with a counter diode, the bridge AC terminals are connected to the output terminals of the inverter via a switching inductor, the output terminals of the inverter are bridged with compensating capacitor (A.S. 1683150 USSR, MKI N02M 5 \ 45. Frequency converter \ Silkin EM - Decl. 03.03.89, Publ. 07.10.91, B.I. No. 37).

Недостатком автономного инвертора тока с квазирезонансной коммутацией является низкая надежность работы. Это обусловлено высокими уровнями перенапряжений на управляемых вентилях и встречном диоде, что может привести к выходу их из строя, а также высокими уровнями электромагнитных помех, возникающих при выключении встречного диода, что может вызывать сбои в системе управления инвертора и выход всего устройства из строя.The disadvantage of a stand-alone current inverter with quasi-resonant switching is its low reliability. This is due to high levels of overvoltage on the controlled valves and the oncoming diode, which can lead to their failure, as well as high levels of electromagnetic interference that occur when the oncoming diode is turned off, which can cause malfunctions in the inverter control system and the entire device can fail.

Известен автономный инвертор тока с квазирезонансной коммутацией, содержащий подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссель фильтра однофазный мост на управляемых вентилях с встречно-параллельными диодами, выводы переменного тока моста соединены с выходными выводами инвертора через коммутирующий дроссель, выходные выводы инвертора зашунтированы компенсирующим конденсатором (А.с. 1742961 СССР, МКИ Н02М 5\45. Преобразователь частоты \ Силкин Е.М. - Заявл. 02.08.89, Опубл. 23.06.92, Б.И. №23).A self-contained current inverter with quasi-resonant switching is known, which contains a single-phase bridge connected to the input terminals of the current inverter through a filter choke on controlled valves with counter-parallel diodes, the bridge AC pins are connected to the output terminals of the inverter via a switching choke, the output terminals of the inverter are shunted by a compensating capacitor (A S. 1742961 USSR, MKI N02M 5 \ 45. Frequency converter \ Silkin EM - Announcement 02.08.89, Publ. 23.06.92, B.I. No. 23).

Недостатком автономного инвертора тока с квазирезонансной коммутацией является низкая надежность работы. Это обусловлено высокими уровнями перенапряжений на управляемых вентилях и встречно-параллельных диодах, что может привести к выходу их из строя, а также высокими уровнями электромагнитных помех, возникающих при выключении встречно-параллельных диодов, что может вызывать сбои в системе управления инвертора и выход всего устройства из строя.The disadvantage of a stand-alone current inverter with quasi-resonant switching is its low reliability. This is due to high levels of overvoltage on controlled valves and on-parallel diodes, which can lead to their failure, as well as on high levels of electromagnetic interference that occurs when off-parallel diodes are turned off, which can cause malfunctions in the inverter control system and the output of the entire device out of service.

Известен автономный согласованный инвертор с резонансной коммутацией, содержащий, содержащий подключенный к входным выводам инвертора через дроссели фильтра однофазный мост на управляемых вентилях с встречно-параллельными диодами, выводы постоянного тока моста зашунтированы конденсатором фильтра, выводы переменного тока моста соединены с выходными выводами инвертора через коммутирующий дроссель, выходные выводы инвертора зашунтированы компенсирующим конденсатором (П. 61964 РФ, МКИ Н02М 7\00. Автономный согласованный резонансный инвертор \ Силкин Е.М. - Заявл. 13.11.06, Опубл. 10.03.07, БИМП. №7).A self-contained matched inverter with resonant switching is known, comprising comprising a single-phase bridge connected to the input terminals of the inverter through filter inductors on controlled gates with counter-parallel diodes, DC bridge terminals are shunted by the filter capacitor, the bridge AC terminals are connected to the inverter output terminals through a switching inductor , the output terminals of the inverter are shunted by a compensating capacitor (P. 61964 RF, MKI N02M 7 \ 00. Autonomous matched resonant invert or \ Silkin E.M. - Declaration of 11/13/06, Publ. 10.03.07, BIMP. No. 7).

Указанный автономный согласованный инвертор с резонансной коммутацией является наиболее близким по технической сущности к полезной модели и выбран в качестве прототипа.The specified autonomous matched inverter with resonant switching is the closest in technical essence to a utility model and is selected as a prototype.

Недостатком автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией является низкая надежность работы. Это обусловлено недостатками в конструкции коммутирующих и фильтровых дросселей, высокими уровнями коммутационных перенапряжений на управляемых вентилях и встречно-параллельных диодах из-за резкого обрыва тока при выключении, что может вызвать электрический пробой управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов, а также высокими уровнями электромагнитных помех, что может приводить к выходу управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов из строя из-за перегрева структуры и сбоям в системе управления инвертора, приводящих к системному отказу, то есть, выходу из строя всего устройства в целом.The disadvantage of a stand-alone matched inverter with resonant switching is the low reliability. This is due to deficiencies in the design of switching and filter chokes, high levels of switching overvoltages on controlled valves and on-parallel diodes due to a sharp break in the current when turned off, which can cause electrical breakdown of controlled valves and on-parallel diodes, as well as high levels of electromagnetic interference , which can lead to the output of controlled gates and counter-parallel diodes malfunctioning due to overheating of the structure and malfunctions in the control system of the inverter, leading to system failure, that is, failure of the entire device as a whole.

Полезная модель направлена на решение задачи повышения надежности работы автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of improving the reliability of an autonomous matched inverter with resonant switching, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в автономном согласованном инверторе с резонансной коммутацией, содержащем подключенный к входным выводам инвертора через магнитосвязанные дроссели фильтра, включенные согласно, однофазный мост на управляемых вентилях с встречно-параллельными диодами, выводы постоянного тока моста зашунтированы конденсатором фильтра, выводы переменного тока моста зашунтированы последовательной цепью из резистора и конденсатора и соединены с выходными выводами инвертора через последовательные цепи из коммутирующих дросселей и дросселей насыщения, коммутирующие дроссели магнитосвязаны и включены согласно, выходные выводы инвертора зашунтированы компенсирующим конденсатором.This goal is achieved by the fact that in a self-contained matched inverter with resonant switching, containing connected to the input terminals of the inverter through magnetically coupled filter chokes, connected in accordance with a single-phase bridge on controlled gates with counter-parallel diodes, the DC terminals of the bridge are shunted by the filter capacitor, AC terminals bridges are shunted by a serial circuit of a resistor and a capacitor and connected to the output terminals of the inverter through serial circuits from the commutator boiling chokes and chokes saturation, commutating reactors magnetically and included under, the inverter output terminals are shunted compensating capacitor.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение надежности работы автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией, что достигается оптимизацией конструкции коммутирующих и фильтровых дросселей, комплексным снижением максимальных уровней токов элементов за счет уменьшения общих электрических потерь и перенапряжений на управляемых вентилях и встречно-параллельных диодах, снижением уровней электромагнитных помех, исключением режимов перегрева структуры управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов и сбоев в системе управления инвертора.A significant difference characterizing the utility model is an increase in the reliability of an autonomous matched inverter with resonant switching, which is achieved by optimizing the design of commuting and filter chokes, by comprehensively reducing the maximum current levels of elements by reducing the total electrical losses and overvoltages on controlled valves and counter-parallel diodes, reduced levels of electromagnetic interference, with the exception of overheating modes of the structure of controlled valves and oncoming pairs allelic diodes and faults in the inverter control system.

Повышение надежности работы согласованного инвертора с резонансной коммутацией является полученным техническим результатом, обусловленным новыми элементами в схеме инвертора, порядком их включения, новыми связями и новыми конструктивными решениями, то есть отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией являются существенными.Improving the reliability of a matched inverter with resonant switching is the technical result due to new elements in the inverter circuit, the order of their inclusion, new connections and new design solutions, that is, the hallmarks of a utility model. Thus, the distinguishing features of the claimed autonomous matched inverter with resonant switching are essential.

На рисунке приведена схема автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией.The figure shows a diagram of an autonomous matched inverter with resonant switching.

Автономный согласованный инвертор с резонансной коммутацией содержит подключенный к входным выводам инвертора через магнитосвязанные дроссели 1, 2 фильтра, включенные согласно, однофазный мост на управляемых вентилях 3-6 с встречно-параллельными диодами 7-10, выводы постоянного тока моста зашунтированы конденсатором 11 фильтра, выводы переменного тока моста зашунтированы последовательной цепью из резистора 12 и конденсатора 13 и соединены с выходными выводами инвертора через последовательные цепи из коммутирующих дросселей 14, дросселей насыщения 15 и, соответственно, 16, 17, коммутирующие дроссели магнитосвязаны и включены согласно, выходные выводы инвертора зашунтированы компенсирующим конденсатором 18. Нагрузка 19 подключена к выходным выводам инвертора.The self-contained matched inverter with resonant switching contains an inverter connected to the input terminals through magnetically coupled chokes 1, 2 of the filter, connected in accordance with one-phase bridge on controlled valves 3-6 with counter-parallel diodes 7-10, the bridge DC outputs are bridged by the filter capacitor 11, the conclusions AC bridge are shunted by a serial circuit from a resistor 12 and a capacitor 13 and connected to the output terminals of the inverter through serial circuits from switching inductors 14, inductors saturation and 15, respectively, 16, 17, commutating reactors magnetically and included under, the inverter output terminals are shunted compensating capacitor 18. The load 19 is connected to the output terminals of the inverter.

Автономный согласованный инвертор с резонансной коммутацией в установившемся режиме работает следующим образом. Импульсы управления на управляемые вентили 3, 6 и 4, 5 поступают поочередно с частотой, равной частоте выходного сигнала инвертора. Значения индуктивностей дросселей 1, 2 фильтра выбраны достаточными для качественной фильтрации тока и напряжения на входе однофазного моста. Выполнение дросселей 1, 2 фильтра магнитосвязанными и согласное их включение оптимизируют конструкции, снижают общее число их витков, сопротивление обмоток и электрические потери в дросселях 1, 2 и элементах устройства в целом. Компенсирующий конденсатор 18 обеспечивает параллельную компенсацию реактивной мощности индукционного нагревателя (нагрузки) 19 и последовательную компенсацию реактивной мощности коммутирующих дросселей 14, 16. Коммутирующие дроссели 14, 16 могут выполняться в виде самостоятельных элементов или представлять собой индуктивность нагрузки (части нагрузки) и(или) соединительных отводящих шин (кабелей). Выполнение коммутирующих дросселей 14, 16 магнитосвязанными и согласное их включение, аналогично дросселям 1, 2 фильтра, оптимизируют конструкции, снижают общее число их витков, сопротивление обмоток и электрические потери в дросселях 14, 16 и элементах устройства в целом. Работа дросселей 15, 17 насыщения ограничивает скорости нарастания и спада токов через вентили и встречно-параллельные диоды и снижает коммутационные потери в них. Снижение коммутационных потерь и перенапряжений осуществляется также последовательной цепью из резистора 12 и конденсатора 13, шунтирующей выводы переменного тока моста инвертора.Autonomous matched inverter with resonant switching in steady state operates as follows. The control pulses to the controlled valves 3, 6 and 4, 5 arrive alternately with a frequency equal to the frequency of the output signal of the inverter. The inductances of the chokes 1, 2 of the filter are selected sufficient for high-quality filtering of current and voltage at the input of a single-phase bridge. The implementation of the chokes 1, 2 of the filter magnetically coupled and their consonant inclusion optimize the design, reduce the total number of turns, winding resistance and electrical losses in the chokes 1, 2 and the elements of the device as a whole. The compensating capacitor 18 provides parallel compensation of the reactive power of the induction heater (load) 19 and sequential compensation of the reactive power of the switching reactors 14, 16. The switching reactors 14, 16 can be implemented as independent elements or represent the inductance of the load (part of the load) and (or) connecting discharge tires (cables). The implementation of the commutating chokes 14, 16 magnetically coupled and their consistent inclusion, similarly to the chokes 1, 2 of the filter, optimize the design, reduce the total number of turns, winding resistance and electrical losses in the chokes 14, 16 and the elements of the device as a whole. The operation of saturation chokes 15, 17 limits the rate of rise and fall of currents through gates and anti-parallel diodes and reduces switching losses in them. Reducing switching losses and overvoltages is also carried out by a series circuit of a resistor 12 and a capacitor 13, which shunts the AC inverter bridge outputs.

Полный цикл (период) выходного сигнала автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией состоит из двух равных временных интервалов (полупериодов), соответствующих различным сочетаниям включенного и выключенного состояния управляемых вентилей 3-6 и встречно-параллельных диодов 7-10. В каждом полупериоде, в общем случае, можно выделить три различных по характеру электромагнитных процессов временных интервала (одновременной работы двух управляемых вентилей однофазного моста, двух смежных встречно-параллельных диодов, а также паузы в работе управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов). Основной интервал соответствует интервалу одновременной проводимости двух управляемых вентилей однофазного моста 3, 6 или 4, 5. Два других интервала целесообразно устанавливать малой длительности выбором параметров элементов, что обеспечивает высокие энергетические показатели устройства. На интервале одновременной проводимости двух смежных встречно-параллельных диодов к выключившимся управляемым вентилям прикладывается небольшое обратное (отрицательное) напряжение, равное падению напряжения на встречно-параллельном диоде, и управляемые вентили могут восстанавливать свои управляющие свойства (при использовании однооперационных вентилей). В этом случае длительность второго интервала устанавливается исходя из требуемого времени выключения используемых управляемых вентилей 3-6.The full cycle (period) of the output signal of a self-contained matched inverter with resonant switching consists of two equal time intervals (half-periods) corresponding to various combinations of on and off state of controlled gates 3-6 and counter-parallel diodes 7-10. In each half-period, in the general case, three different time intervals can be distinguished by the nature of electromagnetic processes (simultaneous operation of two controlled valves of a single-phase bridge, two adjacent counter-parallel diodes, as well as a pause in the operation of controlled valves and anti-parallel diodes). The main interval corresponds to the simultaneous conduction interval of two controlled valves of a single-phase bridge 3, 6 or 4, 5. It is advisable to set the other two intervals to short duration by selecting the parameters of the elements, which ensures high energy performance of the device. In the interval of simultaneous conductivity of two adjacent counter-parallel diodes, a small reverse (negative) voltage equal to the voltage drop across the counter-parallel diode is applied to the switched-off controlled valves, and the controlled valves can restore their control properties (using single-operation valves). In this case, the duration of the second interval is set based on the required shutdown time of the used controlled valves 3-6.

В момент включения (начало полупериода), например, управляемых вентилей 3, 6 напряжение на компенсирующем конденсаторе 18 имеет условно отрицательную полярность (положительный потенциал на нижней по схеме обкладке компенсирующего конденсатора 18). Напряжение на компенсирующем конденсаторе 18 изменяется по колебательному закону. Уровень напряжения на компенсирующем конденсаторе 18 в момент включения управляемых вентилей 3, 6 ниже уровня амплитудного значения этого напряжения. Включение управляемых вентилей 3, 6 осуществляется с опережением относительно момента перехода мгновенного значения напряжения на компенсирующем конденсаторе 18 относительно нулевого уровня. Ток через параллельный нагрузочный контур, образованный индукционным нагревателем 19 и компенсирующим конденсатором 18, начинает протекать от конденсатора 11 фильтра автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией по цепи: 11-3-14-15-(18, 19)-17-16-6-11. Конденсатор фильтра 11 имеет достаточную емкость для качественного сглаживания напряжения на входе однофазного моста. Заряд конденсатора фильтра 11 осуществляется от источника питания автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией по цепи: +-1-11-2--. Компенсирующий конденсатор 18 разряжается и колебательно перезаряжается до напряжения условно положительной полярности (положительный потенциал на верхней по схеме обкладке). Параметры цепи 11-3-14-15-(18, 19)-17-16-6-11 и угол опережения выбираются такими, чтобы электромагнитные процессы в ней также имели колебательный характер. То есть, указанная цепь представляют собой последовательный колебательный контур, образованный коммутирующими дросселями 14, 16 и нескомпенсированной частью емкости компенсирующего конденсатора 18. Ток управляемых вентилей 3, 6 вначале возрастает, а затем спадает по квазиколебательному закону. В момент равенства тока управляемых вентилей 3, 6 нулю они выключаются. В момент выключения управляемых вентилей 3, 6 заканчивается первый интервал полупериода (одновременной проводимости управляемых вентилей однофазного моста). После выключения управляемых вентилей 3, 6 включаются встречно-параллельные диоды 7, 10. Возникает колебательный ток разряда компенсирующего конденсатора 18 по цепи: (18, 19)-15-14-7-11-10-16-17--(18, 19). Одновременно компенсирующий конденсатор 18 продолжает перезаряжаться через нагрузку 19. На интервале одновременной проводимости двух смежных встречно-параллельных диодов 7, 10 к выключившимся управляемым вентилям 3, 6 прикладывается небольшое обратное (отрицательное) напряжение, равное падению напряжения на соответствующем встречно-параллельном диоде 7, 10, и управляемые вентили 3, 6 могут восстанавливать свои управляющие свойства (при использовании однооперационных вентилей). К моменту выключения встречно-параллельных диодов 7, 10 заканчивается второй интервал полупериода. Далее через интервал паузы (третий интервал полупериода) с опережением относительно момента перехода мгновенного значения напряжения на компенсирующем конденсаторе 18 через нуль включаются управляемые вентили 4, 5. Компенсирующий конденсатор 18 в указанный момент времени заряжен с условно положительной полярностью напряжения и колебательно перезаряжается до напряжения противоположной полярности (отрицательный потенциал на нижней по схеме обкладке). С момента включения управляемых вентилей 4, 5 заканчивается первый полу период в работе инвертора. Во втором полупериоде, при работе управляемых вентилей 4, 5 и встречно-параллельных диодов 8, 9, электромагнитные процессы в автономном согласованном инверторе с резонансной коммутацией протекают аналогично, но токи через нагрузочный контур (18, 19) с индукционным нагревателем 19 на временных интервалах второго полупериода имеют противоположное направление. По окончании второго полупериода снова включается управляемые вентили 3, 6. Далее электромагнитные процессы в инверторе (новый период выходного сигнала) полностью повторяются.At the time of switching on (the beginning of the half-period), for example, of the controlled valves 3, 6, the voltage at the compensating capacitor 18 has a conditionally negative polarity (positive potential at the lower lining of the compensating capacitor 18). The voltage at the compensating capacitor 18 varies according to the oscillatory law. The voltage level at the compensating capacitor 18 at the moment of switching on the controlled valves 3, 6 is lower than the level of the amplitude value of this voltage. The inclusion of controlled valves 3, 6 is carried out ahead of time relative to the instant of transition of the instantaneous voltage value on the compensating capacitor 18 relative to the zero level. Current through a parallel load circuit formed by an induction heater 19 and a compensating capacitor 18 begins to flow from the filter capacitor 11 of an autonomous matched inverter with resonant switching in a circuit: 11-3-14-15- (18, 19) -17-16-6- eleven. The filter capacitor 11 has sufficient capacity for high-quality smoothing of the voltage at the input of a single-phase bridge. The filter capacitor 11 is charged from the power source of an autonomous matched inverter with resonant switching along the circuit: + -1-11-2--. The compensating capacitor 18 is discharged and vibrationally recharged to a voltage of conditionally positive polarity (positive potential on the upper lining according to the scheme). The parameters of the circuit 11-3-14-15- (18, 19) -17-16-6-11 and the lead angle are chosen so that the electromagnetic processes in it also have an oscillatory character. That is, this circuit is a sequential oscillatory circuit formed by commutation chokes 14, 16 and the uncompensated part of the capacitance of the compensating capacitor 18. The current of the controlled valves 3, 6 first increases and then decreases according to a quasi-oscillatory law. At the moment of equal current control valves 3, 6 to zero, they turn off. At the moment of switching off the controlled gates 3, 6, the first half-period interval (simultaneous conduction of controlled gates of a single-phase bridge) ends. After turning off the controlled valves 3, 6, counter-parallel diodes 7, 10 are turned on. An oscillating discharge current of the compensating capacitor 18 occurs along the circuit: (18, 19) -15-14-7-11-10-16-17-17 - (18, 19). At the same time, the compensating capacitor 18 continues to recharge through the load 19. On the interval of simultaneous conductivity of two adjacent counter-parallel diodes 7, 10, a small reverse (negative) voltage equal to the voltage drop across the corresponding counter-parallel diode 7, 10 is applied to the switched-off controlled valves 3, 6 , and controlled valves 3, 6 can restore their control properties (when using single-operation valves). By the time the off-parallel diodes 7, 10 are turned off, the second half-period interval ends. Then, after a pause interval (the third half-period interval), leading relative to the moment when the instantaneous voltage value across the compensating capacitor 18 passes through zero, controlled valves 4, 5 are turned on. The compensating capacitor 18 is charged at a specified time with a conditionally positive voltage polarity and is recharged vibrationally to a voltage of opposite polarity (negative potential on the lower lining according to the scheme). From the moment the controlled valves 4, 5 are turned on, the first half period in the inverter operation ends. In the second half-cycle, during operation of controlled valves 4, 5 and counter-parallel diodes 8, 9, electromagnetic processes in a self-contained matched inverter with resonant switching proceed similarly, but currents through the load circuit (18, 19) with an induction heater 19 at time intervals of the second half-periods have the opposite direction. At the end of the second half-cycle, the controlled valves 3, 6 turn on again. Next, the electromagnetic processes in the inverter (a new period of the output signal) are completely repeated.

Управляемые вентили 3-6 при реализации автономного согласованного резонансного инвертора могут быть выполнены как однооперационными симметричными или не имеющими обратной блокирующей способности (тиристоры различных типов, реверсивно-включаемые динисторы, газоразрядные вентили), так и двухоперационными, то есть полностью управляемыми симметричными или несимметричными (запираемые тиристоры, транзисторы различных типов, комбинированные ключи). Двухоперационные вентили также могут быть включены только в два плеча или в одну из групп (анодную или катодную) однофазного моста инвертора. При этом в двух других плечах или другой группе однофазного моста могут быть использованы однооперационные вентили.Controlled valves 3-6, when implementing an autonomous matched resonant inverter, can be either single-operation symmetrical or without reverse blocking ability (thyristors of various types, reversibly-switched dynistors, gas-discharge valves), or two-operation, that is, fully controlled symmetric or asymmetric (lockable thyristors, transistors of various types, combination keys). Two-operation valves can also be included in only two arms or in one of the groups (anode or cathode) of a single-phase inverter bridge. Moreover, in the other two shoulders or another group of the single-phase bridge, single-operation valves can be used.

Дроссели 1, 2 фильтра могут не иметь магнитной связи, либо может быть использован один дроссель (1 или 2) фильтра. Аналогично коммутирующие дроссели 14, 16 также могут не иметь магнитной связи и может быть использован один коммутирующий дроссель (14 или 16) и один дроссель насыщения (15 или 17). В общем случае коммутирующий дроссель (14, 16) может иметь совмещенную конструкцию с дросселем насыщения (15, 17). Принцип работы инвертора при этом не изменяется. Заявляемая симметричная схема обеспечивает повышенную надежность работы устройства. Дроссели насыщения 15, 17 выполняются, например, в форме замкнутых сердечников из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, охватывающих части соединительных (отводящих) шин или кабелей устройства.The chokes 1, 2 of the filter may not be magnetically coupled, or one choke (1 or 2) of the filter may be used. Similarly, switching chokes 14, 16 may also not be magnetically coupled, and one switching choke (14 or 16) and one saturation choke (15 or 17) can be used. In the general case, the switching choke (14, 16) can have a combined design with a saturation choke (15, 17). The principle of the inverter does not change. The inventive symmetrical circuit provides increased reliability of the device. Saturation chokes 15, 17 are made, for example, in the form of closed cores of ferromagnetic material with a rectangular hysteresis loop, covering parts of the connecting (outlet) busbars or cables of the device.

По сравнению с прототипом существенно повышается надежность работы автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией. Это достигается комплексным снижением величин токов управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов за счет использования параллельной компенсации реактивности индукционного нагревателя (нагрузки), уменьшения электрических потерь, уровней перенапряжений на управляемых вентилях и встречно-параллельных диодах, возникающих при их коммутациях, уровней электромагнитных помех, возникающих при выключении управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов, за счет работы дросселей насыщения и последовательной цепи из резистора и конденсатора, обеспечением симметричного ограничения тока источника питания инвертора при аварийных замыканиях выходных выводов инвертора на корпус нагрузки за счет дросселей фильтра и коммутирующих дросселей. Повышается устойчивость работы автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией и уменьшается вероятность срывов инвертирования при работе на изменяющуюся в широких пределах электротехнологическую нагрузку (индукционный нагреватель), а также сбоев в системе управления инвертора.Compared with the prototype, the reliability of the autonomous coordinated inverter with resonant switching is significantly increased. This is achieved by a comprehensive reduction in the values of the currents of controlled valves and counter-parallel diodes due to the use of parallel compensation of the reactivity of the induction heater (load), reduction of electric losses, levels of overvoltage on controlled valves and counter-parallel diodes arising from their switching, levels of electromagnetic interference arising when turning off controlled gates and counter-parallel diodes, due to the operation of saturation chokes and a series circuit from the resistor and the capacitor, by providing a symmetrical limitation of the current of the inverter power source in the event of emergency circuits of the inverter output terminals to the load casing due to filter chokes and switching chokes. The stability of the autonomous coordinated inverter with resonant switching is increased and the likelihood of inversion failures when working on a widely varying electrotechnological load (induction heater), as well as failures in the inverter control system, is reduced.

Повышение надежности автономного согласованного инвертора с резонансной коммутацией оценивается по времени наработки устройства на отказ. Согласно экспериментальных исследований и экспертных оценок время наработки на отказ заявляемого инвертора может быть увеличено на 20-25%.Improving the reliability of a stand-alone matched inverter with resonant switching is estimated by the time between which the device fails. According to experimental studies and expert estimates, the MTBF of the inventive inverter can be increased by 20-25%.

По сравнению с прототипом, дополнительно, повышается коэффициент полезного действия инвертора за счет уменьшения коммутационных потерь энергии в управляемых вентилях и встречно-параллельных диодах (снижение уровней коммутационных перенапряжений, начальных скоростей нарастания и скоростей спада тока при включениях и выключениях управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов, рекуперация части энергии перенапряжений в нагрузку) и снижения потерь в магнитосвязанных дросселях.Compared with the prototype, the inverter’s efficiency is also increased by reducing switching energy losses in controlled gates and counter-parallel diodes (lowering levels of switching overvoltages, initial rise and fall rates of currents when turning on and off controlled gates and counter-parallel diodes , recovery of part of the energy of overvoltages into the load) and reduction of losses in magnetically coupled chokes.

Дополнительно (по сравнению с прототипом) может быть существенно упрощена конструкция энергетической (силовой) части инвертора и снижена цена устройства за счет обеспечения возможности использования управляемых вентилей и встречно-параллельных диодов со сниженными требованиями к их параметрам и более низкой ценой.Additionally (in comparison with the prototype), the design of the energy (power) part of the inverter can be significantly simplified and the price of the device can be reduced due to the possibility of using controlled valves and counter-parallel diodes with reduced requirements for their parameters and lower price.

Claims (1)

Автономный согласованный инвертор с резонансной коммутацией, содержащий подключенный к входным выводам инвертора через магнитосвязанные дроссели фильтра включенные согласно однофазный мост на управляемых вентилях с встречно-параллельными диодами, выводы постоянного тока моста зашунтированы конденсатором фильтра, выводы переменного тока моста зашунтированы последовательной цепью из резистора и конденсатора и соединены с выходными выводами инвертора через последовательные цепи из коммутирующих дросселей и дросселей насыщения, коммутирующие дроссели магнитосвязаны и включены согласно, выходные выводы инвертора зашунтированы компенсирующим конденсатором.
Figure 00000001
A self-contained matched inverter with resonant switching, containing connected to the input terminals of the inverter through magnetically coupled filter chokes that are connected according to a single-phase bridge on controlled valves with counter-parallel diodes, the bridge DC outputs are bridged by the filter capacitor, the bridge AC pins are bridged by a series circuit from the resistor and capacitor and connected to the output terminals of the inverter through serial circuits from switching chokes and saturation chokes, to mutating chokes are magnetically coupled and switched on according to the inverter output terminals are shunted by a compensating capacitor.
Figure 00000001
RU2011101983/07U 2011-01-19 2011-01-19 AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION RU104400U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101983/07U RU104400U1 (en) 2011-01-19 2011-01-19 AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101983/07U RU104400U1 (en) 2011-01-19 2011-01-19 AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU104400U1 true RU104400U1 (en) 2011-05-10

Family

ID=44733236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011101983/07U RU104400U1 (en) 2011-01-19 2011-01-19 AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU104400U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577535C1 (en) * 2014-12-24 2016-03-20 Открытое Акционерное Общество "Воронежский Завод Полупроводниковых Приборов-Сборка" Phase-shifting inverting converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577535C1 (en) * 2014-12-24 2016-03-20 Открытое Акционерное Общество "Воронежский Завод Полупроводниковых Приборов-Сборка" Phase-shifting inverting converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150180350A1 (en) Resonant bidirectional converter, uninterruptible power supply apparatus, and control method
JP2008092745A5 (en)
CN113783435B (en) Inductance coil charging and discharging power supply with low harmonic output
RU104400U1 (en) AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION
RU2341002C1 (en) Method of inverter control
RU61964U1 (en) AUTONOMOUS AGREED RESONANCE INVERTER
CN204707055U (en) A kind of Novel photovoltaic grid-connected inverter
RU2449459C1 (en) Stand-alone matched inverter with resonant commutation
RU115132U1 (en) AUTONOMOUS INVERTER VOLTAGE CONVERTER
RU90275U1 (en) AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION
RU2453976C2 (en) Stand-alone harmonica inverter with quazi-resonance switching
RU2454782C1 (en) Frequency converter control method
RU2399145C1 (en) Converter of frequency with explicit dc link
Mary et al. Design of new bi-directional three phase parallel resonant high frequency AC link converter
CN103956929B (en) Inverter
RU60810U1 (en) AGREED RESONANT FREQUENCY CONVERTER WITH INDIVIDUALLY EXPRESSED DC LINK
RU2398346C1 (en) Autonomous matched inverter with quasi-resonant commutation and method for control of autonomous matched inverter with quasi-resonant commutation
RU89306U1 (en) AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH QUASI-RESONANCE COMMUTATION
CN110153535A (en) A kind of novel Inverter Welder power conversion circuit
RU63135U1 (en) QUASI-RESONANCE COMMUTATION CURRENT INVERTER
RU68808U1 (en) AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION
RU89307U1 (en) INDEPENDENT VOLTAGE INVERTER WITH QUASI-RESONANCE COMMUTATION
RU2215361C1 (en) Bridge inverter
RU2394347C1 (en) Thyristor frequency converter
CN104779943B (en) One kind bypass controllable silicon is forced shutdown circuit

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20130120