SU1515300A1 - Инвертор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке регулируемых источников питани  повышенной частоты дл  электротехнологических установок большой мощности. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона регулировани  выходной мощности. Инвертор содержит четыре тиристорных моста 22-25, соединенных попарно-последовательно через катодный и анодный коммутирующие дроссели 6-9. Каждый дроссель зашунтирован парой диодов 13-20. Общие точки диодов 13-20 св заны соответственно с отрицательным и положительным входными выводами через дроссель фильтра 10. Нагрузка 21 включена между общими точками соединени  дросселей 6-9. Диоды 13-20 обеспечивают снижение мощности, потребл емой от источника, и предотвращают раскачку напр жени  на элементах. При сдвиге в работе мостов 23,25 относительно 22,24 приводит к плавному уменьшению выходной мощности и разгрузке устройства. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке регулн руемых источников пита}1н  повьппенной частоты дл  электротехнологических установок большой мощности о

Целью  вл етс  расширение диапазона регулировани  выходной мощности .

На чертеже представлена принципиальна  схема тиристорного инвертора.

Инвертор содержит четыре инвертор ных моста, каждый из которых состоит из четырех тиристоров 1-А с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали Мосты соединены попарно-последовательно через катодный 6, анодный 7 и катодный 8, анодный 9 коммутирующие дроссели соответственно. Пары, мостов подключены к источнику через дроссель 0 фильтра. Параллельно парам мостов включена цепь из конденсатора 11 фильтра и коммутирующего дроссел  12. Катодные и анодные дроссели зашунтированы парами диодов 13- 20, причем дл  катодных дросселей диоды пар соединены один с другим анодами, а дл  анодных катодами. Общие точки диодов цепей св заны соответственно с отрицательным и положительным входными вьгоодами через дроссель 10 фильтра. Нагрузка 21 включена между общими точками соедине га  катодных и анодных дросселей.

Тиристорный инвертор работает следующим образом.

При работе в режиме максимальной выходной мощности осуществл етс  попарное включение тиристорных мостов 22-25о Полный цикл работы инвертора определ етс  частотой управлени  тиристорами 1-4 всех четырех мостов и состоит из двух тактов (периодов). За цикл работы всех тиристоров в нагрузке 21 получаем два полных периода переменного напр жени , В течение каждого такта работй инвертора разбиваетс  на дев ть интервалов„ При этом в каждом полутакте работы (работают 22, 25 или 23, 24) процессы в инверторе повтор ютс  о

Рассмотрим работу в первом полутакте .

Первый интервал.

Отпираютс  тиристоры 1 и 4 инвер- торных мостов 22-25 и начинаетс  колебательный перезар д коммутирующих конденсаторов 5( пол рность напр жени  на них при отпирании тиристоров 1 и 4 показана на чертеже) по конту ру 5(22)-4(22)-6-21-9-1 (25)-5(25-- 4(25)(22)5(22) (цифры в скобках определ ют принадлежность элемента соответствующему инверторному мосту), Ток через нагрузку протекает в направлении, условно принимаемом

за положительное. Так только сумма напр жений на коммутирующем конденсаторе 5(22), катодном коммутирующем дросселе 6 станет положительной дл  диода 15, а сумма напр жений на анодном коммутирующем дросселе 9 и коммутирующем конденсаторе 5(22) - положительной дл  диода 18, они отпираютс , С момента отпирани  диодов 15 и 18 начинаетс  второй интервал

0 в работе инвертора.

Второй интервал,

Ток перезар да коммутирующих конденсаторов 5(22) и 5(25) кнверторных

5 мостов 22 и 25 замыкаетс  по дополнительным контурам 5(22)-4(22).-6-1 5- 1(22)-5(22) и 5(25)4(25)18-9-)(25)- 5(25). При работе диодов 15 и 18 существуют замкнутые контуры, отделен0 ные от источника питани , в результате чего снижаетс  и потребление энергии от источника питани . Параметры схемы выбираютс  так, чтобы в номинальном режиме работы инвертора

с рассмотренные контуры существовали малое врем , а ток диодов 15 и 18 был незначительным. После запирани  : диодов 15 и 18 начинаетс  третий интервал в работе инвeptopa,

0

Третий интервал.

Ток перезар да 5(22) и 5(25) продолжатс  по основному контуру 5(22)- 4(22)6-21-9-1(25)-5(25тА(25)-12-П- - 1 (22)- 5(22), После того, как колебательный ток перезар да достигает максимума и начинает спадать, измен етс  пол рность напр жени  на катодном 6 анодном 9 - коммутирующих Q дроссел х. Напр жение на указанных дроссел х с уменьщением тока основного контура возрастает. Кик только напр жение на 6 и 7 превысит сумму напр жений на конденсаторе фильтра I 1 и коммутирующем дросселе 12, происходит включение диодов 15, 13 и 18, 20, С этого момеита начинаетс  четвертый интервал в работе инвертора .

Четвертый интервал,

Ток тиристоров 1(22), 4(22) и 1, А(25) быстро спадает до нул , и тиристоры выключаютс . Энерги , н накопленна  в магнитном поле катодного 6 и анодного 9 коммутирующих дросселей, возвращаетс  в источник , что обеспечивает протекание тока по контурам 6-15-11-12-13-6 и 9-20-1i-12-18-9. Ток указанных контуров существует до тех пор, пока не израсходуетс  электромагнитна  энерги , накопленна  в поле дросселей 6 и 9о При этом происходит подзар д конденсатора 11 фильтра током контуров, а также током, протекающим через дроссель 10 фильтра от источника питани . Таким образом пополн етс  израсходованна  в нагрузке энерги . Параметры инвертора таковы, что ток рассмотренных контуров существует малое врем  и амплитуда его невелика в номинальном режиме работы. После выключени  диодов 15, 13 и 18, 20 начинаетс  п тый интервал в работе инвертора .

П тый интервал характеризуетс  бестоковой паузой в работе инвертора , котора  длитс  до включени  тиристоров 1(23), 4(23) и 1(24), 4(24), второго 23 и третьего 24 ти- ристорных мостов. Пауза.обеспечивает увеличение времени, предоставл емого тиристорам дл  восстановлени  управл ющих свойств. Принципиально пауза может отсутствовать , следовательно, будет отсутствовать и п тый интервал в работе инвертора В этом случае сразу после выключени диодов в четвертом интервале включаютс  тиристоры 23 и 24 мостов. В пазе происходит подзар д конденсатора 11 фильтра от источника питани  через дроссель 10 фильтра.

По истечении пауз.ы начинаютс  второй полутакт в работе инвертора и шестой интервал, происход щие в котором процессы полностью повтор ют процессы первого интервала за исключением того, что ток нагрузки 21 протекает в отрицательном направ в седьмом интервале работают диоды 19 и 14, а в дев том интервале - 19, 17 и 14, 16.

Второй такт начинаетс  с момента отпирани  тиристоров 3(22), 2(22 и 3(25), 2(25). Процессы, пр зисход щие в инверторе, полностью лнало- гичны процессам, происход щим в первом такте работы.-Ток через нагрузку 21 снова протекает в положительном направлении.

Цикл работы заканчиваетс  в момент отпирани  тиристоров 1(22), 4(22) и 1(25), 4(25).

Q Таким образом, за полньй инкл работы всех тиристоров 1-4 четырех ин- BepTOpfaix мостов 22-25 в нагрузке получаем два полных периода 1:оремен11о- го напр жени ,

5 габота диодов 13-20 обеспечивает жесткость внешней хар:)ктерис 1мки ти- ристорного инвертора Сстабп.:ип,1чю напр жени  на элемеи -ах) п диапазона изменени  параметров  а0 рузки, вплоть до КЗ.

При регулировании выходной oшнoc- ти ос тцествл юп- сдвиг фазы импульсоп управлени  тиристорами мостов 23 и 21) от- носнтельно 22 и 24 от протинофаэной

5 работы до синфазной. При синфазной работе происходит одновременное пклю- челне мостов 22-25. Сдвиг по фале управл ющих имнульсов менаду тиристорами первой (22,24) и втсфой нары

0 (23, 25) мостов остаетс  посто нным и равным 180 эл.град. во всем диапазоне регулировани  , В интервалах одновременной работы ностотз 22-25 образуютс  внешние контуры переэи- р да коммутирующих конденсаторов, например 5(22)-4(22)-6-7-(23)-5(23)- 4(23)--12--1Ы(22)5(22) илн 5(22)- 2(22)6-7-3(23)5(23)-2(23)-12-11- 3(22)-5(22), мину  нагрузку, в реQ зультате чего снижаетс  иыходнп 

мощность (от 100% до нул ) при регулировании угла сдвига фазы имнульсов управле1к  тиристог ми мостов 23 и 25 относительно 22 и.24 (от противос фазной, т.е. от нул ,., до синфазной, т,е. до 180 эл.град. , подачи)

Режим синфазной работы эквивалентен режиму КЗ инверторных мостов 22- 25. Однако диоды 13-20 оОеспечивсют

Q снижение мощности, потребл емой от источника питани , и предотпращают раскачку напр жени  на элементах. При этом регулирование угла фазового сдвига в работе мостов 23 и 25 о гнос сительно 22 и 24 приводит к плавному уменьщению выходной мощности и р. з- грузке тиристорного инперторл.

В данном инверторе врем , предоставл емое тиристорам дл  пыклю5

чени  инверториых мостов обеих групп с увеличением глубины регулировани  возрастает, так как мосты смещаютс  к режиму КЗ. Известно, что врем , предоставл емое тиристорам дл  восстановлени  управл югцих свойств, дл  последовательных инверторов увеличиваетс  при изменении режима в сторону КЗ, Данные инвертор обеспечивает регулирование выходной мощности от 100% до нул  при сохранении устойчивой работы на повышенных частотах .

Таким образом, диапазон регулировани  расшир етс  в 1,4-1,6 раза. При этом частота инвертора может быть посто нной, что требуетс  в р де технологических процессов. Инвертор при регулировании обеспечивает симметричную загрузку оборудовани  мостов по току и напр жению, а также имеет улучшенный гармонический состав тока нагрузки за счет симмет рии импульсов тока и более жесткую внешнюю характеристику.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Инвертор, содержащий подключенные к положительному входному выводу через дроссель фильтра анодные группы первой пары тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонал х переменного тока и последовательную цепь из конденсатора фильтра и коммутирующего дроссел , соединенную свободным концом с отри

   цатепьным входным выводом, катодные группы второй пары тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонал х переменного тока подключены к отрицательному входному выводу , первый катодный коммутирующий дроссель, соединенный одним концом с катодной группой тиристорного моста первой пары, а другим концом - с первым выходным вьшодом, причем второй выходной вьшод соединен с одним концом первого анодного коммутирующего дроссел , подключенного другим

   концом к анодной группе тиристорного моста второй пары мостов, а также два диода и йторые анодные и катодные дроссели, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  диапазона регулировани  выходной мощности, он снабжен шестью диодами, причем вторые анодный и катодный дроссели подключены аналогично первым дроссел м к соответствующим группам свободных мостов первой и второй пары и соединены последовательно с разноименными первыми дроссел ми, а каждый из указанных дросселей зашунтирован последовательной цепью из двух диодов, причем дл  катодных дросселей диоды соединены друг с другом анодами, соединенными с отрицательным входным выводом, а дл  анодных - катодами, соединенными с положительным входным пьшодом через упом нутый дрос- селЬ фильтра.