SU1032568A1 - Автономный инвертор - Google Patents

Abstract

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содертсащий тиристорный мост с коммути рующим конденсатором в диагонали, коммутирующий дроссель, первична  обмотка . которого соединена последовательно с мостом, а вторична  - с катодом диода. / 4 fff s %f 4 f9 D л анод которого подключен к обшей точке соединени  нагрузки, катодной группы тиристоров моста и одного из полюсов источника питани , другим полюсом источник питани  св зан с входным дросселем, а нагрузка соединена последовательно с разделительным конденсатором, о т л и - ч ающийс  тем, что, с целью повьпиени  надежности путем снижени  коммутационных потерь за счет уменьщени  скорости спада тока тиристоров и тока в открытом состо нии перед началом процесса выключени , введен дроссель насыщени , первична  обмотка которого выполнена из двух последовательно и встречно соединенных полуобмоток, концы которых подключены к разделительному конденсатору, а начала - соответственно к первичной обмотке комму тиру- ющегю дроссел  и к входному дросселю, причем вторична  обмотка дроссел  насыщени  концом подключена к вторичной обмотке коммутирукнцего дроссел , а началом - к общей точке соединени  разделительного конденсатора и концов первичной обмотки дроссел  насыщени .

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может найти широкое применение в технике инцукционного нагрева и плэзки металлов.

Известен поспецовательный инвертор, содержащий два поспедовательно соединенных конденсатора фильтра, подключенных К. выходам дл  источника питани , преобразовательные 51чейки, содержащие кажда  ова тиристора последовательно соейиненных через первичные обмотки двух коммутирующих насыщающихс  дросселей. Коммутирующие конденсаторы, одни из йб1а1адок которых подключены к общим точкам последовательного соединени  yjKa занных первичных обмоток, а другие обкладки подключены к одному из выводов первичной обмотки выходного 1рансформатора , другой вьшод которой подсоединен к общей точке соединени  конденсаторов фильтра, причем из коммути)рующих дросселей содержит вторичную обмотку, подключенную одним выводом к одному из выводов дл  источника питани , а другой вывод каждой из вторичных обмоток через диод подключен к общей точке соединени  коммутирующих конденсаторов с П€5рВИЧНОЙ обмоткой ВЫХОДНОГО

трансформатора и 2.

Данна  схема обеспечивает зат гива- ние тока тиристоров при H3t включении, но не обеспечивает снижение скорос ти тока при спаде. В то врем , как ум;еньщение скорости спада пр мого тока приводит к снижению величины остаточных зар дов, а следовательно, и к уменьще- нию коммутационных потерь при выключении , изменению величины обратного тока и его формы, а также уменьщению величины обратного напр жени  на тирис- торе.

Известен автономный поспедова:гельный инвертор, содержащий по крайней мере две преобразовательные  чейки, кажда  из которых имеет фильтровый

дроссель и вентильную пару, образованну встречно-параллельно соединенными тиристором и диодом, первый вьшод обмотк каждого фильтрового дроссел  соединен с входным выводом, а второй св з,ан с соответствующей вентильной парой и через коммутирующий контур - с выходным выводом, двухобмоточные насыщающес  дроссели по числу  чеек, причем в каждой  чейке одна из обмоток дроссел  включена последовательно с вентильной парой, а друга  - последовательно в цеп коммутирующего контура Ез и 14}.

Указанное схемное рещение обеспечивает снижение скорости нарастани  и спада тока тиристоров, причем по амплитуде величина тока при включении и перед выключением практически одинакова, что вызьшает дополнительные коммутационные потери. Следует также заметить, что врем  выключени  тиристора зависит от тока в открытом состо нии перед началом процесса выключени  и от скорости спада, а так как этот ток равен величине тока при включении, то врем  выключени  зат гиваетс , ограничива  частотный диапазон работы инвертора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, коммутирующий дроссель, перу вична  обмотка которого соединена последовательно с мостом, а вторична  с катодом диода, анод которого подключен к общей точке соединени  нагрузки, катодной группы тиристоров моста и одного из полюсов источника питани  , другим полюсом источник питани  св зан с входным дросселем, а нагрузка соединена послецовательно с разделительным конденсатором друга  обкладка которого с входным дросселем и вторичной обмоткой коммутирукн. щего дроссел  образует общую точку С 5.

К недостаткам известной схемы инвертора следует отнести пониженную надежность работы и повьшенные коммутационные потери, вызванные высокой скоростью нарастани  и спада тока тиристоров.

Цель изобретени  - повьпнение надежности путем снижени  коммутационных потерь за счет уменьщени  скорости спада тока тиристоров и тока в открытом состо нии перед началом процесса выключени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в схему автономного инвертора, содержащего тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, коммутирующий дроссель, первична  обмотка которого соединена последовательно с мостом, а вторична  - с катодом диода, анод которого подключен к общей точке соединени  нагрузки, катодной группы тиристоров моста и одного из полюсов источника питани , другим полюсом источник питани  св зан с входным дросселем , а нагрузка соединена последовательно с разделительным конденсатором, введен дроссель насыщени , первична  обмотка которого вьтолнена из двух поQ3 .103 спецовательно и встречно соеаиненных полуобмоток, концы которых подключены к разделительному конденсатору, а начапа - соответственно к первичной обмочи ке коммутирующего дроссел  и к входному дросселю, причем вторична  обмотка дроссел  насыщени  концом подключена к вторичной обмотке коммутирующего дроосел , а началом - к общей точке соединени  разделительного конденсатора и концов первичной обмотки дроссел  насыщени . На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого ин- вертора; на фиг. 2 и 3 - диаграммы его работы. Автономный инвертор содержит тиристорный мост 1 (тиристоры 2-5) с коммутирующим конденсатором 6 в диагонали, коммутирующий дроссель 7, первична  обмотка 8 которого соединена последовательно с мостом 1, а вторична  обмотка 9-0 катодом диода 10, анод которого подключен к общей точке соединени  нагрузки 11, катодной группы тиристоров 4 и 5 моста 1 и одного из полюсов источника 12 питани , другим полюсом источник 12 питани  св зан с входным дросселем 13, а нагрузка 11 соединена последовательно с разделитель- ным конденсатором 14, дроссель 15 насьщ1ени , первична  обмотка которого выполнена из двух последовательно и встречно соединенных полуобмоток 16 и 17, концы которых подключены к разделительному конденсатору 14, а начала - соответственно к первичной обмот ке 8 коммутирующего дроссел  7 и к входному дросселю 13, причем вторична  обмотка 18 дроссел  насыщени  15 концом подключена к вторичной обмотке 9 коммутирующего дроссел  7, а началом - к общей точке соединени  разделительног конденсатора 14 и концов первичной обмотки 16 и 17 дроссел  15 насыщени . Автономный инвертор в квазиустановивщемс  режиме работает следующим образом. Разделительный конденсатор 14 нормально зар жен через входной дроссель 13, полуобмотку 17 дроссел  15 насьщхени  и нагрузку 11 до напр жени  источника 12 питани . Пусть коммутирующий конденсатор 6 имеет пол рность напр жени , указанную на фиг. 1. При включении очередных тиристоров 2 и 4 начинаетс  колебательный про цесс перезар да коммутирующего кон84 ценсатора б по цепи разцелительный кон- денсатор 14 - полуобмотка 16 дроссе- л  15 насыщени  - первична  обмотка 8 коммутирующего дроссел  7 - тиристор 2 коммутирующий конденсатор 6 - тирис- тор 4 - нагрузка 11 - разделительный конденсатор 14. Перец включением тиристоров 2 и. 4 через обмотку 17 дроссел  15 насыщени  протекает входной ток Л, , создающийМДС D , ij (где число витков полуобмотки 17) отрицательного направлени . В момент включени  тиристоров 2 и 4 рабоча  точка по характеристике В(Н) (фиг. 2) занимает положение О. По мере увеличени  тока тиристоров 2 и. 4 i , растет МДС полуобмотки 16 дроссел  15 насыщени  и в точке 19 (фиг. 2) наступит равенство (промежуток времени О- t на фиг. 3): Kta)W,(1) где : J - ток тиристоров на участке перемагничивани ; Э - входной ток инвертора; V,- число витков полуобмотки 16 дроссел  15 насыщени ; - число витков полуобмотки 17 дроссел  15 насыщени . При дальнейщем увеличении тока тиристоров 2 и 4 И .. d%7 и Н результат становитс  больше нул . Это соответствует перемещению точки на характеристике В(Н) (фиг. 2) из положени  19 в положение 2О. Когда -fb где i цд- величина тока коэрцитивной си- лы дроссел  15 насыщени  по полуобмотке 16, точка на характеристике В (Н) займет положение 20. С этого момейта начнетс  основное перемагничивание, которое будет продолжатьс  до тех пор, пока рабоча  точка перемешаетс  из положени  20 в положение 21 (фиг. 2), Это врем  перемещени  (фиг. 3), когда й./сЗ-Ь Ои дроссель насьш1ени  в этот промежуток времени обладает большим индуктивным сопротивлением. Врем  перемагничивани  Т, определ - етс  из выражени  С4 , WS4B где W - число ВИТКОВ дроссел  насьпцени ; 5 площадь сечени  сердечника; ЛВ - общее изменение индукции; Up- напр жение на обмотке дроссел  насыщени .

Напр жение на дросселе Up Ц опрвм г дергаетс  из слепуюшего уравнени , со. ставленного дл  контура 16-8-2-6-411-14-16 по П закону Кирхгофа (, 1) при допущении идеальности ти- s ристоров и большой величине емкости разделительного конденсатора 14:

Цыо).(4)

где UI/YQI - напр жение на полуобмотке 16 дроссел  15 насы- Ю щени  при включении тиристоров 2 и 4; и.. - входное напр жение 1шве(тора .;

U - напр жение на нагрузке 11} 15 и - напр жение на коммутирующем конденсаторе 6, В конце основного перемагничивани  начинаетс  криволинейный участок характеристики В(Н), на котором сопротивпе- 20 дроссел  насыщени  падает и начинаетЬ  нарастание тока i по колебательному закону. В момент достижени  то«к Лл )| максимального значени  рабоча  точка на характеристике В (Н) 25 зйвимает положение 22 (фиг. 2). Далее тек ij спадает, мен ет знак и в момент 15 (фиг. 3 ), когда U 3 U -t- CJ Т.0. когда напр жение на вторичной обмотке 9 коммутирующего дроссел  7зо станет равным суммарному напр жению разделительного конденсатора 14 и наг рузки 11, включаетс  диод 1О., сбрасыва  излишнюю реактивную энергию с коммутирующего дроссел  7 на раздели- j тельный конденсатор 14 и нагрузку 11. Тфк диода iO л (фиг. 3), протека  по обмотке .18 дроссел  IS насыщени , создает МДС положительного направлени , котора  складываетс  с МДС полуобмор- до ки 16. Благодар  действию обмотки 18 дроссел  15 насьпцени , в момент времени t(фнг. 3) достижени  током.д своего максимального значени  3 равенство нупю результирующей МДС в сердечHtiKe проосел  15 насыщени  будет иметь место при следующем соотношении МДС обмоток 16 18, рабоча  точка характеристики В(Н), пройд  через положение 23, займет положение 24 ( фиг. 2):

KiB)W,. (5)

где n(Q) - ток тиристоров 2 и4 при их выключении. Далее при уменыиении токов j и 1 результирующа  МДС становитс  отрицательной и, начина  с положени  точки 25 (фиг. 2) характеристики В(Н)| начнет перемагничивание дроссел  15 насыщени , во врем  которого сопротивление его будет больщим. В токе t ,f при этом по витс  ступенька с величиной тока чко), котора  будет, как это видно из равенства (5), меныие величины 1ц(оу1 которб1Я была при включении тиристоров 2 и 4.

Следует отметить, что при отсутствии обмотки 18 дроссел  15 насыщени  процесс выключени  тиристоров 2 и 4 происходил бы с образованием ступеньки с большим по величине током 3,.., как и при включении тиристоров 2,4 и большой (щительностью, так как напр жение на полуобмотке 16 будет равно (фиг. 4)

i6--Uc.. б)

Из сравнени  (4) и (6) видно, что величина напр жени  на полуобмотке 16 дроссел  15 насьш1ени  в момент включени  тиристоров 2 и 4 будет меньше, чем при включении, а поэтому согласно (3) врем  перемагничивани  при выклю ченив будет больше. Это вызовет зат гивание процесса перемагничивани  дроссел  насьпцени  и соответственно выклк чени  тиристоров 2 и 4.

Введение же обмотки 18 уменьшает величину тока задержки jvCa),

При выключении тиристоров 2 и 4 включаютс  очередные тиристоры 3,5 и процесс продолжаетс  аналогично описанному вьш1е.

Теисим образом, использу  предлагаемо техническое решение удаетс  существенно снизить скорость спада тока тиристоров .инвертора, что, вон1ервых, позвол ет по- вьюить надежность его работы, во фторых снизить коммутационные потери.

Oi

Bi

г

(pus.Z

Claims (1)

1. АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали, ком— мутирующий дроссель, первичная обмотка < которого соединена последовательно с мостом, а вторичная — с катодом диода, анод которого подключен к общей точке соединения нагрузки, катодной группы тиристоров моста и одного из полюсов источника питания, другим полюсом источник питания связан с входным дросселем, а нагрузка соединена последовательно с разделительным конденсатором, о т л и — ч ающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения коммутационных потерь за счет уменьшения скорости спада тока тиристоров и тока в открытом состоянии перец началом процесса выключения, введен дроссель насыщения, первичная обмотка которого выполнена из двух последовательно и встречно соединенных полуобмоток, кон- g ды которых подключены к разделительно—' му конденсатору, а начала — соответственно к первичной обмотке коммутирующего дросселя и к входному дросселю, причем вторичная обмотка дросселя насыщения концом подключена к вторичной обмотке коммутирующего дросселя, а началом — к общей точке соединения разделительного конденсатора и концов первичной обмотки дросселя насыщения.

   SU ,..,1032568

   ΦΜ.Ι