SU807467A1 - Последовательный инвертор - Google Patents

Description

1

Устройство относитс к силовой преобразовательной технике и может быть использовало в качестве источника питани  электротермических установок .

Известны инверторы, содержащие дроссели фильтра, соединенные с колебательными контурами из конденсатора и индуктивности, а аткже управл емые вентили и выходные зажики/ к которым подключаетс  йагрузка 1.

Недостатком этих схем  вл етс  сильно выраженна  зависимость напр жений и токов в силовых контурах от параметров нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  последовательный инвертор, содержащий две ветильные , образованные встречно-параллельно соёдиненньада тиристорами и диодом, кажда  из которых через соответствующий дроссель фильтра соединена со входным выводом а через элементы колебательной LC-це пи с выходным выводом 2.

Недостаток инвертора заключаетс  в малом запасе коммутационной устойчивости , что снижает надежность схемы , а также невозможности регулировани  мощности.

Цель изобретени  - повышение надежности и расширение диапазона регулировани  мощности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что последовательный инвертор содержащий два шунтированных обратными диодами тиристора, анод каждого из которых через соответствующий дроссель фильтра св зан с положительным

0 входным выводом и через коммутирующую LC-цепочку - с первым выходным выводом, а катод соединен с отрицательным входным выводом и вторым выходным выводом, снабжен двухобмоточ5 ным трансформатором, кажда  из обмоток которого включена последовательно с соответствующим дросселем фильт . ра.

При симметричном управлении инвертором по обоим дроссел м фильтра протекает равна  по величине посто нна  составл юща  тока/ определ ема  входной мощностью инверторов и переменна  составл юща , амплитуда ;которой не.

5 зависит от входной мощности. Включение двух обмоток трансформатора последовательно соответствующим., дроссел м , причем встречно относительно посто нной доставл ющей, позвол ет

0 избавитьс  от посто нной составл ю щей магнитного потока в сердечнике трансформатора. По контуру циркул ции , а также по контурам протекани  переменной составл ющей входных токов (по дроссел м фильтра) трансформатор имеет индуктивную реакцию. При чем, поскольку амплитуда переменных составл ющих в режиме номинальной мощности мала, относительно величины посто нной составл ющей, эффективнос . фильтрации посредством указанного включени  трансформатора может быть существенно выше без ощутимого увеличени  габаритов установки. Сердечник трансформатора может быть выполнен замкнутым, например из феррита, при этом добавочна  Индуктивность, вносима  o6MOTKaNM трансформатора в фильтровые цепи может в несколько раз превосходить индуктивность дрос-; селей фильтра. Это позвол ет значительно снизить уровень переменной составл ющей. На фиг. 1 и 2 сз ем:атически изобра жен инвертор, два варианта выполнени ; на фиг. 3 ,и 4 - временные диаграммы ., по сн ющие работу этих схем. Инвертор питаетс  от источника 1 посто нного.-напр жени  и содержит две вентильные пары, образованные соответственно тиристором 2 и диодом 3, тиристором 4 и диодом 5. Вентильна  пара 2, 3 подключаетс  к источни ку 1 через дроссель фильтра 6. и первую обмотку 7 трансформатора. Общий вывод этой вентильной пары и обмотки 7 соедщнен с нагрузкой 8 через ком . .мутирующий конденсатор 9 и коммутируюпий дроссель 10. Вентильна  пара . . 4, 5 подключена, к- источнику через дроссель фильтра Ни вторую обмотку ,12 трансформатора. Общий вывод венти Ной пары 4, и обмотки 12 соединен с нагрузкой 8 через коммутирующий конденсатор 13 и коммутирующий дроссель 14. Работа инвертора заключаетс  в следующем. . На управл ющие электрода тиристоров 2 и 4 поочередно подаютс  импуль сы управлени  от устройства управлени  (фиг. 3). При отпирании, например , тиристора 2 предварительно зар женный с пол рностью, указанной на чертеже, конденсатор 9 разр жаетс  на нагрузку 8 по контуру 9, 2, 8, 10. Параметры этого контура подобраны такими, чтобы процесс разр да про исходил по колебательному закону. Поэтому по окончании пр мой полуволн разр дного тока по контуру, 3, 8, 10 протекает Обратна  полуволна, дли тельность которой определ ет врем  восстановлени  тиристора 2 в рассмо ренном интервале провод щего состо  ни  вентильной пары 2, 3; напр жени источника 1 питани  приложено к дро селю фильтра 6 и обмотке 7 трансфор матора, поэтому в этом интервале то ветви 6, 7 возрастает от минимального значени  до максимального, т.е. на величину, равную удвоенной амплитуде переменной составл ющей тока в этой ветви. Величина ее обратно пропорциональна индуктивности ветви и, ввиду значительной индуктивности обмотки 7, мала. Далее в момент смены знака.тока диода 3, он запираетс . В силт; того, что момент смены знака тока диода 3, который  вл етс  суперпозицией тока ветви 6, 7 и контура 9, 3, 8, 10, наступает позже при меньших мгновенных значени х тока и ветви 6, 7, то при меньших пульсаци х (в случае введени  трансформатора) увеличиваетс  врем  восстановлени  тиристора 2. В момент погасани  диода 3 наступает период паузы дл  первой вентильной пары 2, 3, в течение которой конденсатор 9 дозар жаетс  по контуру 1, б, 7, 9, 10, В. В момент подачи импульса на тиристор 4, который следует либо непосредственно за погасанием диода 3, либо с некоторой задержкой в контуре 13, 4,5, 8, происход т процессы, аналогичные рассмотренным . В момент повторного включени  тиристора 2 цикл работы схемы возобновл етс . В процессе работы схемы на конденсаторах 9 и 13 присутствует переменное напр жение значительной величины, поэтому в контуре 9, 7, 6, II, 12, 13, 14, 10 возникает циркул ци  тока, привод ща  к дополнительным потер м и частичному разр ду конденсаторов Дл  этого контура обмотки 7 и 12 включены согласно и поэтому представл ют большое индуктивное сопротивление , что значительно снижает амплитуду тока циркул ции. На фиг. 2 представлена схема второго возможного варианта изобретени ; на фиг. 4 изображены диаграммы токов и напр жений, характеризующие его работу . Инвертор питаетс  от источника 1 посто нного напр жени.  и содержит две вентильные пары, образованные соответственно тиристором 2 и диодом 3, тиристором 4 и диодом 5. Вентильна  пара подключаетс  к источнику 1 через дроссель фильтра 6 и первую обмотку дополнительного трансформатора . Общий вывод этой вентильной пары и сбмотки 7 соединен с нагрузкой 8 через коммутирующий дроссель 10, Вентильна  пара 4, 5 подключаетс  к источнику через дроссель фильтра 11 и вторуюг обмотку 12 дополнительного трансформатора.Общий вывод этой пары с обмоткой 12 соединен с нагрузкой 8 через коммутирующий конденсатор 9. При отпирании тиристора 2, предварительно зар женный с пол рностью, указанной на чертеже, конденсатор 9 разр жаетс , по контуру 9, 8, 10, 2, 5. При этом тиристор 4, наход щийс  до момента начала разр да в провод щем состо нии, восстанавливаетс  под действием небольшого напр жени  провод щего диода 5, а в нагрузке 8 про текает полуволна тока разр да. По {окончании протекани  этой полуволны диод 5 запираетс  и наступает период паузы, во врем  которой конденсатор зар жаетс , по цепи 1, 11, 12, 9, 8, 10, 2. Далее при отпирании тиристора 4 происходит разр д конденсатора по контуру 9, 4, 3, 10, 8. Ток разр да имеетнаправление противоположное предыдущей полуволне. В течение протекани  этой полуволны тиристор 2 восстанавливаетс  под действием небольшого напр жени  открытого диода 3. По окончании протекани  разр дног тока диод 3 запираетс  и наступает период паузы, в течение которого про исходит зар д конденсатора 9 по контуру 1, 6, 7, 10, 8, 9, 4. при подаче очередного импульса управлени  на тиристор 2 процессы в инверторе повтор ютс . Из описани  принципа видно, что в схеме происходит поочередна  коммута ци  вентилей, а в периоды провод щег состо ни  вентильных пар дроссели фильтра с соответствующими обмотками трансформатора оказываютс  подключен ньаиш к источнику 1, что обуславливает пульсации тока, величина которых обратно пропорциональна суммарной ин .дуктивности дроссел  фильтра и обмотки трансформатора. В процессе работы на обкладках кон денсатора 9 присутствует знакопеременное напр жение, что обуславливает циркул цию тока по контуру 9, 8, 10, 7, 6, 11, 12. Большое индуктивное сопротивление согласно включенных обмоток 7, 12, трансформатора значительно уменьшает амплитуду тока циркул ции . Изобретение позвол ет повысить устойчивость работы за чет увеличени  времени восстановлени  тиристоров на 10-15%, уменьшить нижний предел регулировани  мощности в 2-2,5, раза. Кроме того, оно уменьшает в 2-2,5 раза переменную составл ющую входного тока инвертора, а также потери в инверторе на 5-7%. Достижение полученного результата происходит благодар  введению дополнительного трансформатора, масса и габариты которого не превышают 10% массы и габаритов входных дросселей. Формула.изобретени  Последовательный инвертор, содержащий два .шунтированных обратными диодами тиристора, анод каждого из которых через соответствующий дроссель фильтра св зан с положительным . входным выводом и через кок 1утирующую LC-цепочку - с первым выходным выводом , а катод соединен с сЗтрицательным входным выводом и вторым выходным выводом , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  диапазона регулировани  мощности, он снабжен двухибмоточным трансформатором, кажда  из обмоток которого включена последовательно с соответствующим дросселем фильтра. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Беркович Е.И. Тнристорные пребразователи высокой частоты. Л., 1973, с. 80, 82, рис. 3-34, 3-36. 2.Тиристорные преобразователи астоты дл  индукционного нагрева еталлов. Межвузовский научный сборик трудов. Уфа, УАИ, 1976, 6, . 134, рис. 1.

L 8.3

Фиг.2

цг

ФтЗ

k

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Последовательный инвертор, содержащий два .шунтированных обратными диодами тиристора, анод каждого из которых через соответствующий дроссель фильтра связан с положительным входным выводом и через коммутирующую LC-цепочку - с первым выходным выводом^ катод соединен с Отрицательным входным выводом и вторым выходным выводом, отличающийся тём, что, с целью повышения надежностй и расширения диапазона регулирования мощности, он снабжен двухобметочным трансформатором, каждая из обмоток которого включена последовательно с соответствующим дросселем фильтра.