SU760355A1 - Последовательный инвертор 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобра-;; эовательной технике.

Известны схемы последовательных инверторов, в которых для уменьшения 5 пределов изменения напряжений на элементах схемы прямые вентили моста вашу нтированы встречными диодами р] .

Недостатком таких схем является 10 то, что отсутствие обратного напряжения на прямых вентилях увеличивает время восстановления управляемости этих вентилей, что сужает частотный диапазон таких инверторов. -5

Известны также схемы последовательных инверторов, в которых для ограничения напряжения на элементах схемы инвертора при обеспечении обратного 20 напряжения на прямых вентилях осуществляется рекуперация излишней электромагнитной энергии с индуктивностей коммутирующих контуров в источник питания или на конденсатор, заряженный 25 до напряжения источника питания £2].

Недостатком таких схем является

то, что при резком снижении сопротивления нагрузки напряжение на венти- зо

2

лях инвертора все-таки существенно

возрастает.

Наиболее близким к изобретению является Инвертор, содержащий два вентильных моста с контурами коммутации, подключенные через дроссели фильтра к выводам питания, последовательные цепи, соединяющие общую точку дросселя.' фильтра с мостом и противоположный выходной вывод и состоящие из конденсатора фильтра и коммутирующего дросселя, который зашунтирован двумя встречно-последовательно соединенными диодами, точка объединения которых присоединена к вспомогательному противофазному конденсатору. Последнее из описанных соединений и обеспечивает возврат излишней электромагнитной энергии коммутирующего дросселя в источник питания [3_] .

Однако в мощных высокочастотных преобразователях указанными мерами можно ограничить перенапряжения на уровне лишь 2,5-3 , а если доля

неохваченной сбросом индуктивности коммутирующего контура составит значительную часть от индуктивности коммутирующего дросселя, то напряжения на элементах инвертора возраста760355

ют еще больше, что ведет к самовключению или пробою вентилей и срыву инвертирования.

Цель изобретения - повышение надежности.

Для достижения поставленной цели инвертор, содержащий связанные со входными выводами, причем, с положительным - Через пары фильтровых дросселей, тиристорные мосты с коммутирующими ЬС-контурами в диагоналях,

Схема работает следующим образом. При поочередном отпирании тиристоров 1-4, 5-8, 2-3, 6-7, через нагрузку протекают высокочастотные импульсы переменного тока по соответствующим цепям

16-1-9-11-4-36

последовательные цепочки, связывающие выходные выводы с соответствующими общими точками фильтровых дросселей и мостов и состоящие, каждая, из фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя, параллельно кото- ¹⁵ рому подключена цепочка из двух встречно-последов ат ель но включенных диодов, точка соединения катодов которых соединена с общей точкой пары фильтровых дросселей другого моста, . 20

связанной с одним выходным выводом через вспомогательный фильтровой кондейсатор, снабжен двумя вспомогательными диодами, шестью дополнительными дио'дами, двумя вспомогатель- 25 ными дросселями и двумя дополнительны—'•ми коммутирующими дросселями, причем точка соединения коммутирующего дросселя и фильтрового конденсатора каждой последовательной цепочки соеди- -эд йена с соответствующим выходным выводом через вспомогательный дроссель и дополнительную последовательную цепочку из первого дополнительного диода, включенного в обратном направлении, и дополнительного коммутирующего дросселя, общая точка которых соединена через второй дополнительный диод с коммутирующим дросселем и катодом третьего дополнительного дио17-5-10-12-8-36

16-2-11-9-3-36

17-6-12-10-7-36

да, включенного между выходным выводом и упомянутым коммутирующим дросселем, а выходные выводы подключены к отрицательному входному выводу через вспомогательные диоды.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-5 варианты схемы устройства..

Устройство (фиг. 1) состоит из двух коммутирующих мостов с тиристорами 1-8, коммутирующими дросселями 9 и 10 и конденсаторами 11 и 12, подключенными ко входным выводам через фильтровой дроссель 13 и вспомогательные щиоды 14 и 15, последовательных цепей, содержащих конденсаторы фильтра 16 и 17 и коммутирующие дроссели 18 и 19, дополнительные коммутирующие дроссели 20 и 21, причем указанные дроссели выполнены в виде согласно-последовательно соединенных через

40

45

50

55

дополнительные диоды 22 и 23 двух ка- 60 тушек, диоды 24-27, дополнительные диоды 28-31, вспомогательные, дроссели 32 и 33, вспомогательные фильтровые конденсаторы 34 и 35 и нагрузку 36 . 65

Во вторую часть полуперйода выходного тока происходит смена полярности на коммутирующих дросселях 18, 20 (или 9, 21), пропускавших до этого момента ток моста параллельно. При этом запираются диоды 28, 29 (или 30, 31 в другом мосту), отпирается диод 22 (или 23), дроссели 18, 20 (или 19, 21) включаются последовательно и дозаряд коммутирующего конденсатора 11 (10) Происходит с более низкой частотой. Когда на цепочке, состоящей из Нагрузки 36, дросселей 20, 18 (или 9, 21) и диода 22 (23), напряжение превысит напряжение питания, до которого заряжен противофазный фильтровый конденсатор 35 (или 34), опирается диод 24 (или 25) и энергия, запасенная в магнитном поле коммутирующих дросселей 20, 18 (или 9, 21) расходуется на подзаряд конденсатора фильтра 35 (или 34) и в нагрузке 36, выделяя полезную мощность. Если сопротивление нагрузки возрастает выше номинального и приближается к бесконечности (например, когда индуктор нагревательной установки пуст), то возникают перенапряжения на нагрузке, которые ограничивают с помощью диодов 26, 27, и В этом случае подзаряжаются конденсаторы фильтра 34 и 35, связанные с источником питания.

Аналогичным образом работают и схемы, приведенные на,фиг. 2-5. Эти схемы, элементы которых имеют аналогичное назначение, обозначены одинаковыми номерами, состоят из тиристоров мостов 1-8, дросселей·9-18 и конденсаторов 19 и 20 и совместно с диодами рекуперации энергии в источник питания 21-36, участвующих в процессе коммутации, вспомогательных дросселей 37-40, обеспечивающих через фильтровые дроссели 41 и 42 заряд конденсаторов 43-47 фильтра, диодов 48-51 ограничения напряжения на нагрузке 52 с помощью реакторов 53 и 54.

6

5 760355

Поставленная цель во всех схемах достигается аналогичными средствами, точнее, жесткое ограничение перенапряжений на элементах инвертора в режимах малых эквивалентных сопротивлений нагрузки, а, следовательно, и повышенная устойчивость работы инвертора достигается тем, что введены до- $ полнительные диоды и дроссели, причем каждый включенный последовательно конденсатору фильтра коммутирующий дроссель состоит из двух соединенных согласно-последовательно через дополни- 10 тельный диод катушек индуктивности, каждая из которых вместе с диодом зашунтирована встречным дополнительным диодом, а к крайним выводам катушек подключен дополнительный дроссель. Од-15 нако каждая из приведенных схем обладает существенными отличиями.

Схема, приведенная на фиг. 2, представляет предельно упрошенный вариант и работает следующим образом. При поочередном отпирании вентилей 1 и 2 по нагрузке 52 протекают переменные высокочастотные импульсы тока по цепям 10-23 —

43-1-19-52 /Г 2^ ⁴³

21-9

20

25

12-23

52-19-2-46

•26-11

30

Рекуперацию энергии из коммутирующего контура в конденсаторы 44 и 45 фильтра осуществляют через диоды 24 и 25 и нагрузку 52 с выделением в ней полезной мощности. Ограничение пере-г напряжений на нагрузке 52 обеспечивают с помощью диодов 48 и 49 на уровне половины питающего напряжения. Схема выгодно отличается малым количеством .оборудования, низким напряжением на прямых вентилях мостов и применима для создания маломощных, относительно низкочастотных преобразователей частоты.

Для питания высокочастотной, энергоемкой нагрузки более подходяща схема (фиг. 3), в которой применено подробное разделение нагрузки элемейтов схемы на несколько частей, что позволяет упростить реализацию схемы, снизить трудоемкость элементов. Так, например, каждая фильтровая емкость состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов, а излишней энергией коммутирующего контура и нагрузки загружают дополнительный конденсатор фильтра, соединяющий средние точки дросселей фильтра. Коммутирующий дроссель каждого моста также разделен на два и разнесен в разные цепи постоянного тока. Работа схемы аналогична вышеописанной и обеспечивает так же, как и во всех предлагаемых схемах, в режиме, близком к короткому

35

40

45

50

55

жения на элементах инвертора на уровне двойного питающего, а на нагрузке ' на холостом ходу - не более напряжения питания.

Для более глубокого ограничения выгодного напряжения в с-хеме (фиг. 4} применено шунтирование нагрузки 52 при разной полярности, конденсатором фильтра 44 (или 46) через дополнительный диод 48 (или 49) и реактор 53 (или 54). Изменение величины реактора 53 и 54 позволяет регулировать задержку в протекании тока по контурам 52-48-53-44-52 и 52-46-54-49-52, следовательно, и уровень ограничения напряжения на нагрузке. Уровень ограничения напряжения на коммутирующих.....

дросселях 11-14 задается напряжением конденсатора 46. Причем коммутирующие дроссели 11-14 обоих мостов включены последовательно между конденсаторами фильтра одной цепи постоянного тока.

На фиг. 5 изображена схема инвертора, свободная от дополнительных конденсаторов 47 фильтра (фиг. 3 и 4) и 45, 46 (фиг. 1). Инвертор снабжен дополнительными диодами 21-32 и дросселями 37 и 38, причем в одной из двух цепей, соединяющих объединенные аноды вентилей одного моста с объединенными катодами вентилей другого моста и состоящих из двух последовательно соединенных конденсаторов 43-46 фильтра, включены последовательно соедйненные коммутирующие дроссели, каждый из которых состоит из двух соединенных согласно-последовательно через дополнительные дйоды 24 й 28 катушек 11-14 индуктивности, каждая из них вместе с диодами 24 и 28 зашунтирована встречными Дополнительными диодами 23, 25, 27 и 29 и имеет промежуточный вывод, к которому подключены диоды 21, 22, 30 и 31, охватывающие часть обмотки катушки и конденсатор фильтра, а к крайним выводам катушек подключены дополнительные дроссели 37 и 38, нагрузка связывает средние точки цепей с конденсаторами фильтра и коммутирующими дросселями. Описанными соединениями обеспечивают уменьшение'энергий/'"'Э'апаса'ёмой в комму тирующих дросселях с помощью шунтирования части Обмотки дросселя дополнительными диодами 21, 22 и 30, 31 и эффективную рекуперацию излишней электромагнитной энергии из коммутирующего контура в источник питания аналогично ранее описанной.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Последовательный инвертор, содержащий связанные со входными выводами, θθ причем, с положительным - через пары фильтровых дросселей, тиристорные мосты с 'коммутирующими I. С-контурами

   замыканию нагрузки₍ограничение напря- 65 в диагоналях, последовательные цепоч760355

   ки, связывающие выходные выводы с соответствующими общими точками фильтровых дросселей и мостов и состоящие, каждая, из фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя, параллельно которому подключена цепочка из двух 'встречно-последовательно включенных диодов, точка соединения катодов ^й Которых соединена с общей точкой пары фильтровых дросселей другого моста, связанной с одним выходным выводом через вспомогательный фильтровой конденсатор, отлич ающий-10 С я тем, что, с целью 'повышения надежности, он снабжен двумя вспомогательными диодами, шестью дополнительными диодами, двумя вспомогательными дросселями и двумя дополнительны- 15 ми коммутирующими дросселями, причем точка соединения коммутирующего дросселя и фильтрового конденсатора каждой последовательной цепочки соединена с соответствующим выходным выводом

   через вспомогательный дроссель и дополнительную последовательную цепочку из первого дополнительного диода, включенного в обратном направлении, и дополнительного коммутирующего дросселя, общая точка которых соединена через второй дополнительный диод с коммутирующим дросселем и катодом третьего дополнительного диода, включенного между выходным выводом и упомянутым коммутирующим дросселем, а йыходные выводы подключены к отрицательному входному выводу через вспомогательные диоды.