SU1735989A1 - Инвертор - Google Patents

Abstract

Использование в преобразовательной технике дл  индукционного нагрева металлов. Сущность изобретени : устройство содержит мост на тиристорах ( обратными диодами (), два коммутирующих LC-контура 11-14. Фильтровые дроссели 16, 23 снабжены промежуточными отводами и выполнены на магнитных сердечниках, что позвол ет создать оптимальные услови  дл  запирани  тиристоров на интервале восстановлени  их управл емости. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано дл  индукционного нагрева металлов.

Известен инвертор, содержащий подключенные через фильтровые дроссели к входным выводам фильтровый конденсатор , мост тиристоров и мост обратных вентилей, выводы переменного тока которого св заны с выводами переменного тока моста тиристоров через конденсаторы смещени , а к одному выводу переменного тока моста рбрёт- ных вентилей подключен конденсатор последовательного коммутирующего

LC-контура, а также нелинейные дроссели и цепь нагрузки, он снабжен дополнительным LC-контуром, соединенным последовательно с основным через цепь нагрузки и подключенным к друго- му выводу переменного тока моста обрат ньк вентилей, а нелинейные дроссели включены последовательно С тиристорами моста, образу  . выводы переменного тока последнего.

Недостатком известного инвертора  вл етс  то, что напр жение обеспечиваетс  применением дополнительных конденсаторов смещени , емкость каждого из которых соизмерима с емкостью

s|

со ел

со

00

х

фильтрового конденсатора. Такие средства, используемые в инверторе, усложн ют схему и чрезмерно увеличивают мэссогабаритные показатели и се бестоимость инвертора.

Известен резонансный инвертор, содержащий мост обратных диодов, подключенных диагональю посто нного ток встречно к входным выводам, причем диагональ переменного тока упом нутого моста соединена с диагональю переменного тока тиристорного моста, в которую включена последовательна  цепочка из коммутирующего дроссел , конденсатора и цепи нагрузки, он снабжен дополнительным коммутирующим трансформатором, первична  обмотка которого включена в диагональ переменного тока мостов, а каждый тиристор моста подключен к входным выводам через одну из четырех вторичных обмоток коммутирующего трансформатора кажда  из которых включена согласно с первичной обмоткой. Таким образом, известно включение коммутирующего трансформатора дл  повышени  надежности путем создани  обратного напр жени  на тиристорах на интервале восстановлени  управл емости.

Недостатком известного резонансного инвертора  вл етс  то, что применение такого способа повышени  надежности требует применени  специального дополнительного оборудовани  существенно увеличивающего массогабаритные показатели и себестоимость установки.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  инвентор, содержащий фильтровый конденсатор, тле цепочки из двух последовательных тиристоров и две цепочки из двух последовательных обратных диодов, причем обща  точка тиристоров первой тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов первой диодной цепочки, обща  точка тиристоров второй тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов второй диодной цепочки , а общие точки тиристоров первой и второй тиристорных цепочек соединены между собой через последовательно включенные коммутирующий конденсатор коммутирующий дроссель и цепь нагрузки , а соответствующие выводы тири- сторных и диодных цепочек, а также выводы фильтрового конденсатора под1

, 0

15

20

25

359894

ключены через фильтровые дроссели к входным выводам.

Недостатком инвертора  вл етс  то, что напр жение на тиристорах на интервале восстановлени  близко к ; нулю, что увеличивает вдвое их реальное врем  восстановлени  и снижает надежность работы инвертора.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы инвертора путем создани  обратного напр жени  на тиристорах на интервале восстановлени  управл емости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что инвертор, содержащий две цепочки из двух последовательно соединенных тиристоров, к выводам первой из которых подключен фильтровой конденсатор, и две цепочки из двух последовательно соединенных обратных диодов, причем обща  точка тиристоров первой тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов первой диодной цепочки и с первым выходным выводом, обща  точка тиристоров второй тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов диодной цепочки, а также два со- эд единенных с входными выводами Фильтровых дроссел  и основной коммутирующий LC-контур, снабжен дополнительным коммутирующим LC-контуром и дополнительным фильтровым конденсатором, подключенным параллельно второй тиристорной цепочке, обща  точка тиристоров которой соединена с вторым выходным выводом, однопол рные выводы фильтровых конденсаторов соединены через основной и дополнительный коммутирующие LC-контуры, параллельно которым подключены обмотки фильтровых дросселей, снабженных магнитными сердечниками , причем обмотки выполнены со средними выводами, подключенными к входным выводам, а полуобмотки дросселей снабжены промежуточными выводами , подключенными к соответствующим выводам диодных цепочек.

В предлагаемом интервале дл  этих целей используютс  элементы, которые  вл ютс  органическими част ми схемы инвертора - фильтровые дроссели.

Сопоставительный анализ показы- . вает, что в сравнении с прототипом их необходимо снабдить магнитными сердечниками и всего лишь трем  дополнительными промежуточными выводами. . Подбором числа витков частей обмо35

40

45

50

ток фильтровых дросселей, включенных в тиристорно-диодные  чейки инвертора, можно обеспечить оптимальные услови  дл  запирани  тиристоров.I

В схеме используютс  дополнительные фильтровый конденсатор и коммутирующий LC-контур. Однако их использование практически не отражаетс  на массогабаритных показател х и себестоимости инвертора. Действительно, суммы емкостей и реактивных мощностей двух фильтровых конденсаторов за вл емого инвертора соответственно равны емкости и реактивной мощности фильтрового конденсатора прототипа. Это же относитс  и к соотношению емкостей и реактивных мощностей коммутирующих конденсаторов, т.е. сумма емкостей и реактивных мощностей двух коммутирующих конденсаторов предлагаемого инвертора равны соответственно емкости и реактивной мощности коммутирующего конденсатора .прототипа .

Таким образом, в предлагаемом инверторе представл етс , возможным обеспечить оптимальные услови  дл  запирани  тиристоров, что п овышает надежность работы инвертора, без применени  специального оборудовани , увеличени  массогабаритных показателей и себестоимости инвертора.

На фиг. 1 изображена принципиальна  электрическа  схема инвертора; , на фиг. 2 - то же, но с иным способом включени  цепи нагрузки.

Инвертор содержит две цепочки из последовательно соединенных тиристомутирующего конденсатора 11 и коммутирующего дроссел  13, составл ющих основной коммутирующий контур L.C, а . параллельно обмотке дроссел  23 цепочка из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 12 и коммутирующего дроссел  И, состав л ющих дополнительный коммутирующий 10 LC-контур. Обща  точка полуобмоток 17. 18 фильтрового дроссел  16 подключена к положительному выводу источника питани , а обща  точка по- луобмотбк , 25 фильтрового дрос- 15 сел  23 - к отрицательному выводу источника питани . Промежуточные дополнительные выводы обмоток фильтровых дросселей 16, 23 подключены: полуобмотки 17 - к катоду обратного 20 диода 5, полуобмотки 18 - к катоду обратного диода 7, полуобмотки 2k - к аноду обратного диода 6 и полуобмотки 25 - к аноду обратного диода 8.

25 19, 20, 21, 22 - части полуобмоток 17 и 18 фильтрового дроссел  16 на магнитных сердечниках, а 26, 27 28, 29 - части полуобмоток 2 и 25 фильтw рового дроссел  23 на магнитных сер- 30 дечниках.

Емкости конденсаторов 9 и 10, 11 и 12 соответственно равны. Равны также индуктивности дросселей 13 и И.

На фиг. 2 нагрузка 15 включена в рассечку между тиристорами тиристор- ных цепочек и между обратными диодами диодных цепочек.

Схема, изображенна  на фиг.1,

35

ров 1, 2 и 3, , Две цепочки з посге- работает следующим образом. При вклюдовательно соединенных обратных диодов 5 6 и 7, 8. Обща  точка тиристоров .1, 2 соединена с общей точкой диодов 5, 6, а обща  точка тиристоров 3, - с общей точкой обратных диодов 7, 8. Между общими точками обратных диодов 5, 6 и 7, 8 включена нагрузка 15. Параллельно тиристорам 1, 2 включен фильтровый конденсатор

9,а параллельно тиристорам 3, дополнительный фильтровый конденсатор

10.Обмотка фильтрового дроссел  16 подключена к анодам тиристоров 1,

3, а обмотка фильтрового дроссел  23 - к катодам тиристоров 2, . Фильтровые дроссели 16 и 23 выполнены на магнитных сердечниках. Параллельно об- мотке дроссел  16 включена цепочка из последовательно соединенных ком

45

50

55

чении тиристоров 1, k начинаютс  колебательные зар ды коммутирующих конденсаторов 11 и 12 с одинаковой частотой в контурах 10-13-11-1-15 -10- и 9-1-15- -Н-12-9. К концу первого полупериода собственной частоты основного и дополнительного коммутирующих 1,С-контуров 11, 13 и 12, 1 конденсатор 11 зар жаетс  до напр жени  большего,чем напр жение конденсатора 10, а конденсатор 12 - до напр жени  большего, чем напр жение конденсатора 9, ток тиристоров 1, спадает до нул .

Во второй полупериод происходит частичный разр д коммутирующих ,кон- денсаторов 11 и 12 в контурах

11-13-10-29-8-15-5-19-И и 12-Щ-29-8-15-5-19-12. при этом к

мутирующего конденсатора 11 и комму , тирующего дроссел  13, составл ющих основной коммутирующий контур L.C, а . параллельно обмотке дроссел  23 цепочка из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 12 и коммутирующего дроссел  И, составл ющих дополнительный коммутирующий 0 LC-контур. Обща  точка полуобмоток 17. 18 фильтрового дроссел  16 подключена к положительному выводу источника питани , а обща  точка по- луобмотбк , 25 фильтрового дрос- 5 сел  23 - к отрицательному выводу источника питани . Промежуточные дополнительные выводы обмоток фильтровых дросселей 16, 23 подключены: полуобмотки 17 - к катоду обратного 0 диода 5, полуобмотки 18 - к катоду обратного диода 7, полуобмотки 2k - к аноду обратного диода 6 и полуобмотки 25 - к аноду обратного диода 8.

5 19, 20, 21, 22 - части полуобмоток 17 и 18 фильтрового дроссел  16 на магнитных сердечниках, а 26, 27 28, 29 - части полуобмоток 2 и 25 фильтw рового дроссел  23 на магнитных сер- 0 дечниках.

Емкости конденсаторов 9 и 10, 11 и 12 соответственно равны. Равны также индуктивности дросселей 13 и И.

На фиг. 2 нагрузка 15 включена в рассечку между тиристорами тиристор- ных цепочек и между обратными диодами диодных цепочек.

Схема, изображенна  на фиг.1,

5

работает следующим образом. При вклю

чении тиристоров 1, k начинаютс  колебательные зар ды коммутирующих конденсаторов 11 и 12 с одинаковой частотой в контурах 10-13-11-1-15 -10- и 9-1-15- -Н-12-9. К концу первого полупериода собственной частоты основного и дополнительного коммутирующих 1,С-контуров 11, 13 и 12, 1 конденсатор 11 зар жаетс  до напр жени  большего,чем напр жение конденсатора 10, а конденсатор 12 - до напр жени  большего, чем напр жение конденсатора 9, ток тиристоров 1, спадает до нул .

Во второй полупериод происходит частичный разр д коммутирующих ,кон- денсаторов 11 и 12 в контурах

11-13-10-29-8-15-5-19-И и 12-Щ-29-8-15-5-19-12. при этом к

част м обмоток 20, 21, 22 фильтрово- го дроссел  16 прикладываетс  на- пр жение первого дополнительного фильтрового конденсатора 10 плюс напр жение на нагрузке 15 и части обмоток 29 фильтрового дроссел  23, а к част м обмоток 26, 27, 28 фильтрового дроссел  23 прикладываетс  напр жение фильтрового конденсатора 9 плюс напр жение на нагрузке 15 и части обмотки 19 фильтрового дроссел  16. Напр жени , прикладываемые к част м обмоток 20, 21, 22 и 26, 27, 28, трансформируютс  в части обмоток 19 и 29 и прикладываютс  к тиристорам 1 и k в запирающей пол рности в контурах 19-5-1-19 и 8-29. К концу второго полупериода частичный разр д коммутирующих конденсаторов 11, 12 прекращаетс  и обратные диоды 5, 8 закрываютс . В третий полупериод включаютс  тиристоры 2, 3 и происходит перезар д конденсаторов 11 и 12 до пол рности, указанной в схеме в скобках в контурах 11-13-3-15-2-9-11 и 12-14-10-3- 15-2-51. Пол рность напр жени  на обмотках фильтровых дросселей 16, 23 мен ет свой знак, чем обеспечиваетс  работа магнитных сердечников с полным циклом перемагничивани . К концу третьего полупериода коммутирующий конденсатор 11 перезар жаетс  до напр жени  большего, чем напр жение на фильтровом конденсаторе 9, а коммутирующий конденсатор 12 - до напр жени  большего, чем напр жение на- дополнительном фильтровом конденсаторе 10, ток тиристоров 2, 3 спадает до нул . 8 четвертый полупериод происходит частичный разр д коммутирующих конденсаторов 11, 12 в контурах 11-9-26-6-15-7-22-13- 11 и 12-26-6-15-7-22-10-Й-12. При этом к част м обмоток 19, 20, 21 фильтрового дроссел  16 прикладываетс  напр жение фильтрового конденсатора 9 плюс напр жени  на -нагрузке 15 и на части обмотки 26 фильрового дроссел  23 в контуре 9-19- 20-21-7-15-26-9, а к част м обмоток 27, 28, 29 фильтрового дроссел  23 прикладываетс  напр жение дополнительного фильтрового конденсатора 10 и плюс напр жени  на нагрузке 15 и на части обмотки 22 фильтрового дроссел  16 в контуре 10-22-7-15-6- 27-28-29-10.

0

5

Напр жени , прикладываемые к част м обмоток 19,- 70,21 и 27-28, 29, трансформируютс  в части обмоток 22 и 26 и прикладываютс  к тиристорам 3 и 2 в запирающей пол рности в кон- ч турах 22-7-3-22 и 26-2-6-26. К концу четвертого полупериода частичные разр ды коммутирующих конденсаторов 11 и 12 прекращаютс  и обратные диоды 6, 7 закрываютс .

На этом (|икл работы инвертора заканчиваетс . При необходимости удвоени  частоты на выходе нагрузка 15 может быть включена в рассечку между тиристорами тиристорных цепочек и между диодами диодных цепочек, как это показано на фиг.2. При этом работа инвертора принципиально не 0 мен етс .

Таким образом, благодар  использованию фильтровых дросселей, выполненных на магнитных сердечниках и

снабженных дополнительными промежу- 5 точными выводами, с помощью которых в рассечку каждой тиристорно-диодной цепочки включены части обмоток дросселей , на интервале восстановлени  управл емости создаютс  оптимальные 0 услови  дл  запирани  тиристоров, что существенно повышает надежность работы инвертора.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5 Инвертор, содержащий две цепочки из двух последовательно соединенных тиристоров, к выводам первой из которых подключен фильтровой конденсатор , и две цепочки из двух последо0 вательно соединенных обратных диодов, причем обща  точка4тиристоров первой тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов первой диодной цепочки и с первым выходным

   5 выводом, обща  точка тиристоров второй тиристоррой цепочки соединена с общей точкой обратных диодов второй диодной цепочки, а также два соединенных с входными выводами фильтровых

   0 дроссел  и основной коммутирующий LC-контур, отли.чающийб-  тем, что, с целью повышени  надежности путем создани  обратного на- . пр жени  на тиристорах на интервале .

   5 восстановлени  управл емости, он снабжен дополнительным коммутирующим LC-контуром и дополнительным фильтровым конденсатором , подключенным

   параллельно второй тиристорной цепочке , обща  точка тиристоров которой соединена с вторым выходным выводом, однопол рные выводы фильтровых конденсаторов соединены черед основной и дополнительный коммутирующие LC-кон- туры, параллельно которым подключены обмотки Фильтровых дросселей, снаб

   - 10

   женных магнитными сердечниками, при-v чем обмотки выполнены со средними выводами, подключенными к входным выводам, а полуобмотки дросселей снабжены промежуточными выводами, подключенными к соответствующим выводам диодных цепочек.

   9