SU1557654A1 - Автономный последовательный инвертор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных преобразовател х частоты. Цель изобретени  - расширение частотного диапазона и повышение надежности. Инвертор содержит встречно-параллельно включенные пары пр мых 1, 2 и встречных 3, 4 вентилей, средние точки которых св заны через LC-контур смещени  5. Входной фильтр состоит из дросселей 6, 7 и конденсаторов 8, 9, между которыми включены первичные обмотки выходного трансформатора 10. Обща  точка первичных обмоток соединена с общей точкой встречных вентилей 3, 4 через LC-коммутирующий контур 11. Цепи управлени  пр мых вентилей содержат импульсные трансформаторы 13, 14, разв зывающие диодно-резистивные цепи 15 - 18, транзисторные ключи из основных 19, 20 и вспомогательных 21, 22 транзисторов. Трансформаторы тока 29, 30 включены в анодные цепи пр мых вентилей 1, 2. Благодар  сокращению времени выключени  расшир етс  диапазон рабочих частот и повышаетс  надежность инвертора. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных генераторах и преобразовател х частоты, примен емых в системах электропитани  технологических установок.

Целью изобретени   вл етс  расширение частотного диапазона и повышение надежности.

На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы автономного последовательного инвертора; на фиг. 3 - диаграммы напр жени  на элементах инвертора-, на фиг. 4 - примеры схем исполнени  инвертора.

Автономный последовательный инвер- тор (фиг.1) содержит встречно-парал- лельно включенные пары пр мых 1,2 и встречных 3,4 вентилей,средние точки которых св заны через LC-контур 5 смещени , входной фильтр,состо щий из дросселей 6,7 и конденсаторов 8,9 между которыми включена первична  обмотка выходного трансформатора JO, средн   точка которой через коммутирующий LC-контур 11 соединена с общей точкой встречных вентилей вторич- на  обмотка выходного трансформатора св зана с нагрузкой 12. Цепи управлени  пр мых вентилей содержат импульсные трансформаторы 13 и 14, разв зывающие диодно-резистивные цепи 15-18, транзисторные ключи, состо щие из основных 19, 20 и вспомогательных 21, 22 транзисторов, ограничительных резисторов 23-26, отсекающих диодов 27 и 28 и трансформаторов 29 и 30 тока и источников питани  31 и 32 Вентили 33 , соедин ющие обмотки трансформатора 10 с выводами дросселей 6 и 7, осуществл ют ограничение напр жени  на нагрузке в случае . резкого увеличени  ее сопротивлени .

На фиг. 2 источники 31 и 32 выполнены в виде выпр мителей, подсоединенных к вторичным обмоткам трансформатора 35 тока.

На фиг. 3 приведены диаграммы импульсов управлени  iij,,, j поступающих на вентили 1,2 тбкэ управл ю

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щего перехода lunp,, тока 14 в коммутирующей LC-цепи и напр жени  U, на вентиле 1.

На фиг, 4 изображен пример реализации изобретени  в инверторе без контура смещени ; на фиг. 5 - то же, в мостовом инверторе на Фиг. 6 - схема подключени  цепей управлени  при использовании комбинированно включаемых тиристоров.

Инвертор работает следующим образом .

В первом такте при подаче импульса управлени  на первичную обмотку импульсного трансформатора 13 происходит отпирание вентил  1 (верхн   первична  обмотка трансформатора 13). При этом по контуру 8-29-1-5-11-10 (верхн   полуобмотка выходного трансформатора 10) - 8 протекает близкий по Форме к синусоидальному импульс пр мого тока, при этом конденсаторы контуров коммутирующего 11 и смещени  5 зар жаютс  в сумме до напр жени  UI, которое примерно равно двойному напр жению на фильтровом конденсаторе 8. Это напр жение распредел етс  между конденсаторами контуров обратно пропорционально их емкости, причем левые обкладки будут иметь знак -, правые Ч, что обеспечивает выключение основного вентил  1.

Одновременно с управл ющим переходом вентил  1 импульс управлени  за счет нижней вторичной обмотки импульсного трансформатора 13 подаетс  на эмиттерно-базовый переход основного транзистора 19, смеща  его в обратном направлении, на врем , равное длительности управл ющего импульса, тем самым разрыва  цепь протекани  обратного управл ющего тока через управл ющий переход вентил  1 (плюс источника 31 питани - эмиттерно-кол- лекторный переход транзистора 19 - резистор 23 - катод-управл ющий переход вентил  1 - импульс источника 31 питани ). Кроме того, с началом формировани  импульса пр мого инвертированного тока через вентиль 1 и в течение всего времени его протекани с помощью трансформатора 29 через эмиттерно-базовый переход вспомогательного транзистора 21 протекает ток, смеща  его в пр мом направлении При этом по цепи: плюс источника питани  31 - эмиттерно-коллекторный переход транзистора 21 - резистор 25 - минус источника 31 питани  протекает импульс тока с длительностью, равной длительности импульса тока через пр мой вентиль 1, причем открытый и насыщенный транзистор 21 шунтирует эмиттерно-коллекторным переходом эмиттерно-базовый переход транзистора 19, тем самым удержива  его в закрытом состо нии, т.е. с момента подачи управл ющего импульса на вентиль 1 и в течение всего времени протекани  импульса пр мого инвертированного тока транзистор 19 выключен и разрывает цепь протекани  обратного управл ющего тока через управл ющий переход вентил  1.

При включении обратного вентил  3 по контуру 11-3-8-10 (верхн   полуобмотка выходного трансформатора 10) - 11 протекает близкий по форме к синусоидальному импульс обратного тока, при этом конденсатор коммутирующего контура 11 частично разр жаетс , а конденсатор контура смещени  не перезар жаетс  и обеспечивает повышенное обратное напр жение на пр мом вентиле 1 в течение всего времени протекани  тока через встречный вентиль 3. Длительность тока через встречные вентили при этом равна длительности тока через основные вентили .

Одновременно с окончанием импульса пр мого тока через вентиль 1 выходит из насыщени  транзистор 21 , а эмиттерно-базовый переход транзистора 1 9 смещаетс  в пр мом направлении по цепи: плюс источника 31 питани  - эмиттерно-базовый переход транзистора 19 - резис тор 25 - минус источника 31 питани , удержива  его во включенном и насыщенном состо нии. При этом по цепи: плюс источника питани  - эмиттерно- коллекторный переход транзистора 19 - резистор 23 - катод управл ющий электрод вентил  1 - минус источника 31 питани  протекает ток, запирающий вентиль 1 до момента прихода очередного управл ющего им

10

5576546

пульса в первичную обмотку импульсного трансформатора 13. Величина этого тока определ етс  величиной ограничительного резистора 23.

Во втором такте с приходом управл ющего сигнала на импульсный трансформатор 14 и вентиль 2 происход т электромагнитные процессы, аналогичные описанным в первом такте, при этом ток пр мого вентил  2 протекает по контуру 9, 10 (нижн   полуобмотка выходного трансформатора 10)- 11-5- -2-30-9,конденсаторы контуров 5 смещени  и коммутирующего контура перезар жаютс , причем амплитуда напр жени  на конденсаторах обратно пропорциональна их емкости. Транзистор 20 запираетс  сначала управл ющим импульсом с помощью нижней вторичной обмотки трансформатора 14, а затем вспомогательным транзистором 22 на период протекани  тока через пр мой вентиль 2. По окончании пр мого тока вентил  2 с включением встречного вентил  4 протекает импульс встречного тока по контуру 11-10 (нижн   полуобмотка выходного трансформатора 10)- 9-4-11, при этом конденсатор коммутирующего КЪнтура 1 1 частично

15

20

25

30

5

0

5

0

5

разр жаетс , а конденсатор контура смещени  не перезар жаетс  и обеспечивает повышенное обратное напр жение на пр мом вентиле 2 в течение всего времени протекани  тока через встречный вентиль 4. Одновременно с окончанием импульса тока через вентиль 2 включаетс  ключ на транзисторах 20, 22 и подключает источник 32 питани  к управл ющему переходу вентил  2 йо встречном направлении по контуру: плюс источника питани  32 - эмиттерно-коллекторный переход транзистора 20 - ограничительный резистор 24 - катод-управл ющий переход вентил  2 - минус источника 32 питани .

Таким образом, дополнительные цепи позвол ют организовать протекание отрицательного тока через управл ющий переход пр мого вентил , что дает возможность сократить врем  выключени  вентил  на 10-12% и, как следствие, повысить надежность и расширить частотный диапазон. При этом запирающий ток формируетс  путем включени  источника посто нного напр жени  через ограничительный резистор , величина которого может

быть выбрана исход  из типа вентил  и его особенностей, непосредственно к управл ющему переходу вентил , а выключение запирающего тока осуще- ствл етс  на врем  работы пр мого вентил  током самого вентил .

Claims (1)

1. Автономный последовательный ин- вертор, содержащий встречно-параллельно включенные последовательные пары пр мых и обратных вентилей, средние точки которых соединены через LC-контур смещени , и фильтр, состо щий из двух последовательно соединенных LC-цепей, конденсатор каждой из которых свободным выводом соединен с разноименными выводами первичных обмоток выходного трансфер матора, другие выводы которых через LC-коммутирующий контур соединены с общей точкой встречных вентилей,причем обгоне точки пр мых и встречных вентилей соединены через дроссели соответствующих LC-цепей фильтра с входными выводами, отличающийс  тем, что, с целью расширени  частотного диапазона и повышени  надежности, он снабжен дополни- тельными трансформаторами тока, первична  обмотка каждого из которых включена в цепь силового тока соответствующего пр мого вентил , и вспомогательными узлами по числу пр мых вентилей,при этом каждый вспомогательный узел состоит из импульсного трансформатора с двум  вторичными обмотками , последовательно с каждой из которых включена соответствующа  по-

следовательна  резистивно-диодна  цепочка , двух транзисторов, двух резисторов , одного диода и вспомогательного источника питани , начало первой вторичной обмотки через пр мовключен- ную соответствующую резистивно-диод- ную цепочку св зано с управл ющим выводом соответствующего пр мого вентил , а ее конец - с катодом того же вентил , начало второй вторичной обмотки через свою пр мовключенную ре- зистивно-диодную цепочку св зано с общей точкой, образованной базой первого и коллектором второго транзисторов и подключенной через первый резистор к управл ющему выводу упом нутого пр мого вентил  и отрицательному выводу вспомогательного источника питани , а конец вторичной обмотки подключен к эмиттерам упом нутых транзисторов и положительному выводу вспомогательного источника питани , вторична  обмотка трансформатора тока зашунтирована диодом во встречном направлении и подключена к эмиттерно- базовому переходу второго транзистора началом к эмиттеру, коллектор первого транзистора через второй резистор соединен с катодом упом нутого пр мого вентил .

2, Инвертор по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что вспомогательный источник питани  выполнен в виде выпр мител , выводы переменного тока которого подключены к вторичной обмотке дополнительного трансформатора, первична  обмотка которого включена последовательно с LC-коммутирующим контуром .

vo

фигЗ

je-TW-v

8

rv-Hj

Л Г

зч

7 f -VA-A r

Фие -

ILJL I

-J

Фиа.6