SU955454A1

SU955454A1 - Self-contained inverter

Info

Publication number: SU955454A1
Application number: SU813238364A
Authority: SU
Inventors: Юрий Израилевич Болотовский; Татьяна Александровна Виноградова
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.С.Орджоникидзе
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1982-08-30

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в качестве источника питания ультразвуко-¹вых электротехнических установок, а также для питания других потребителей тока высокой частоты. 5The invention relates to a conversion technique and may find application as a power source for ultrasonic ¹ electrical installations, as well as for powering other high-frequency current consumers. 5

Известны схемы тиристорных автономных инверторов в которых достигается умножение частоты тока нагрузки по отношению к частоте работы тиристоров, получаемое за счет того, что нагрузка включается в коле- ₁₀бательный контур, собственная частота колебаний которого выше частоты коммутации тиристоров [1] и [2].There are known thyristor autonomous inverter circuits in which the frequency of the load current is multiplied relative to the thyristor frequency, obtained due to the fact that the load is included in the oscillation circuit ₁₀ , whose natural frequency is higher than the thyristor switching frequency [1] and [2].

Схема [11 содержит два тиристора, разделительный дроссель, конденсатор фильтра, разделительный конденсатор и колеба- 15 тельный контур, состоящий из коммутирующего конденсатора, включенного параллельно цепочке, состоящей из последовательно включенных коммутирующего дросселя и нагрузки, и построена таким образом, что нагрузка входит в контур коммутации тиристоров, что вызывает ухудшение спектрального состава выходного напряжения за счет появления выбросов, обусловленных коммутационной полуволной тока.The circuit [11 contains two thyristors, a separation choke, a filter capacitor, a separation capacitor and an oscillating circuit consisting of a switching capacitor connected in parallel with a circuit consisting of a switching choke and a load connected in series and constructed in such a way that the load enters the circuit thyristor switching, which causes a deterioration in the spectral composition of the output voltage due to the appearance of emissions due to switching half-wave current.

Схема (2) содержит конденсатор фильтра, два тиристора, два разделительных дросселя, разделительный конденсатор, а также коммутирующий конденсатор, коммутирующий дроссель и нагрузку, включенные параллельно, причем нагрузка входит в контур коммутации тиристоров, что вызывает ухудшение спектрального состава выходного напряжения за счет появления выбросов, обусловленных коммутационной полуволной тока.Scheme (2) contains a filter capacitor, two thyristors, two isolation chokes, a separation capacitor, as well as a switching capacitor, a switching reactor and a load connected in parallel, and the load enters the switching circuit of the thyristors, which causes a deterioration in the spectral composition of the output voltage due to the appearance of surges due to switching half-wave current.

Таким образом, общим недостатком рассмотренных схем является высокое содержание субгармонических составляющих выходного напряжения.Thus, a common drawback of the considered circuits is the high content of subharmonic components of the output voltage.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является автономный инвертор, содержащий включенные к зажимам источника питания через входной дроссель три параллельные ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, вторая содержит последовательно соединенные дроссель, конденсатор и подключенную через выходные зажимы нагрузку, а третья представляет собой тиристор, включенный анодом к плюсовому зажиму источника питания через входной дроссель [3].The closest to the proposed technical essence is an autonomous inverter containing three parallel branches connected to the terminals of the power supply through the input inductor, one of which consists of a series-connected inductor and capacitor, the second contains a series-connected inductor, capacitor and load connected through the output terminals, and the third is a thyristor connected by the anode to the positive terminal of the power source through the input choke [3].

Недостатком этой схемы является то, что при включении тиристора амплитуда первой полуволны переменного напряжения на нагрузке во много раз (до 6) превосходит амплитуду второй полуволны, что приводит к ухудшению спектрального состава выходного напряжения (высокая амплитуда субгармонической составляющей) и делает невозможным применение инвертора при работе с нагрузками, для которых перенапряжения недопустимы. К такому виду нагрузки относятся, например, индукционная вакуумная печь для плавки металлов.The disadvantage of this circuit is that when the thyristor is turned on, the amplitude of the first half-wave of the alternating voltage at the load is many times (up to 6) greater than the amplitude of the second half-wave, which leads to a deterioration in the spectral composition of the output voltage (high amplitude of the subharmonic component) and makes it impossible to use the inverter during operation with loads for which overvoltages are unacceptable. This type of load includes, for example, an induction vacuum furnace for melting metals.

Цель изобретения — улучшение спектрального состава кривой выходного напряжения.The purpose of the invention is to improve the spectral composition of the output voltage curve.

Поставленная цель достигается тем, что в инверторе, содержащем подключенные к зажимам источника питания через входной дроссель две параллельные ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, а вторая — из последовательно соединенных коммутирующего дросселя, коммутирующего конденсатора и цепи нагрузки, а также силовой тиристор, подключенный анодом к общей точке дросселей, тиристор подключен параллельно коммутирующим дросселю и конденсатору.This goal is achieved by the fact that in the inverter containing two parallel branches connected to the terminals of the power supply through the input inductor, one of which consists of a series-connected inductor and capacitor, and the second of a series-connected switching inductor, a switching capacitor and a load circuit, and a power thyristor connected by an anode to the common point of the chokes, the thyristor is connected in parallel with the switching choke and capacitor.

При таком включении тиристора первая полуволна тока, вызванная перезарядом коммутирующей емкости через коммутирующую индуктивность замыкается через тиристор, не протекая через нагрузку. Тем самым пик перенапряжения на нагрузке снимается, что приводит к улучшению спектрального соста· ва выходного напряжения и расширению функциональных возможностей схемы.With this thyristor turned on, the first half-wave of current caused by the recharging of the switching capacitance through the switching inductance closes through the thyristor, without flowing through the load. Thus, the peak of the overvoltage at the load is removed, which leads to an improvement in the spectral composition of the output voltage and the expansion of the functional capabilities of the circuit.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого автономного инвертора.The drawing shows a schematic diagram of the proposed autonomous inverter.

Автономный инвертор содержит включенные к зажимам источника питания через входной дроссель 1 две параллельные ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных дросселя 2 и конденсатора 3, а вторая содержит последовательную коммутирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных коммутирующего дросселя 4 и коммутирующего конденсатора 5 и цепь нагрузки 6, а также тиристор 7, включенный параллельно коммутирующей цепочке анодом к общей точке дросселей.The autonomous inverter contains two parallel branches connected to the terminals of the power supply through the input choke 1, one of which consists of a series-connected choke 2 and a capacitor 3, and the second contains a series switching circuit consisting of a series-connected switching choke 4 and a switching capacitor 5 and a load circuit 6, as well as thyristor 7, connected in parallel with the switching circuit by the anode to the common point of the chokes.

Автономный инвертор работает следующим образом.Autonomous inverter operates as follows.

В установившемся режиме к моменту включения тиристора 7 напряжения на конденсаторах 3 и 5 различны вследствие чего в контуре, образованном дросселями 2 и 4, конденсаторами 3, 5 и нагрузкой 6 протекает колебательный ток, частота которого определяется параметрами этого контура. Затем на тиристор 7 подается импульс управления, тиристор открывается и проводит импульс тока перезаряда конденсатора 5 по контуруIn the steady state, by the time the thyristor 7 is turned on, the voltages on the capacitors 3 and 5 are different, as a result of which an oscillating current flows in the circuit formed by the chokes 2 and 4, the capacitors 3, 5, and the load 6, the frequency of which is determined by the parameters of this circuit. Then, a control pulse is applied to the thyristor 7, the thyristor opens and conducts a pulse of the recharge current of the capacitor 5 along the circuit

5—4—7. При этом продолжается процесс протекания тока в контуре 4—2—3—6—5 и происходит обмен энергией между конденсаторами 5 и 3. После прохождения импульса тока перезаряда конденсатора через О тиристор 7 закрывается и к нему прикладывается обратное напряжение. За время приложения к тиристору обратного напряжения тиристор восстанавливает свои запирающие свойства. Далее работа схемы протекает аналогично. Характерной особенностью данной схемы является то, что частота колебаний в контуре 4—2—3—6—5 превосходит частоту включения тиристора 7. За счет этого достигается эффект умножения частоты выходного напряжения по отношению к частоте включения тиристора. При этом импульс тока перезаряда конденсатора 5 происходит по контуру 5—4—7 минуя нагрузку 6, что приводит к улучшению спектрального состава выходного напряжения.5-4-7. In this case, the current flow continues in the circuit 4–2–3–6–5 and the energy is exchanged between capacitors 5 and 3. After the current pulse passes through the capacitor recharge through O, thyristor 7 closes and a reverse voltage is applied to it. During the application of reverse voltage to the thyristor, the thyristor restores its blocking properties. Further, the operation of the circuit proceeds similarly. A characteristic feature of this circuit is that the oscillation frequency in the circuit 4–2–3–6–5 exceeds the switching frequency of the thyristor 7. Due to this, the effect of multiplying the frequency of the output voltage with respect to the switching frequency of the thyristor is achieved. In this case, the pulse of the recharge current of the capacitor 5 occurs along the circuit 5-4-7 bypassing the load 6, which leads to an improvement in the spectral composition of the output voltage.

Выброс напряжения на нагрузке, обусловленный коммутационными процессами в данной схеме автономного инвертора, в 4,7 раза меньше, чем в известной схеме инвертора.The voltage surge on the load due to switching processes in this autonomous inverter circuit is 4.7 times less than in the known inverter circuit.

Claims

(54) AUTONOMOUS INVERTER The invention relates to a converter technique and can be used as a power source for ultrasonic electrical installations, as well as for powering other high frequency current consumers. Known circuits of autonomous thyristor inverters in which multiplication of the load current frequency with respect to the thyristor operation frequency is obtained, obtained by the fact that the load is included in the oscillating circuit, the natural oscillation frequency of which is higher than the switching frequency of the thyristors 1 and 2. The circuit 1 contains two thyristors choke, filter capacitor, separation capacitor and oscillating circuit, consisting of a switching capacitor connected in parallel with a chain consisting of They are connected in such a way that the load is included in the switching circuit of the thyristors, which causes a deterioration in the spectral composition of the output voltage due to the appearance of emissions caused by the switching half-wave current. Scheme 2) contains a filter capacitor, two thyristors, two isolating chokes, an isolating capacitor, as well as a switching capacitor, a switching choke and a load connected in parallel, the load entering the thyristor switching circuit, which causes the output voltage to deteriorate due to emissions due to switching half-wave current. Thus, a common drawback of the considered circuits is the high content of subharmonic components of the output voltage. The closest to the proposed technical entity is an autonomous inverter containing three parallel branches connected to the power supply terminals via an input choke, one of which consists of series-connected chokes and a capacitor, the second one contains a series-connected choke, a capacitor and a load connected through the output terminals and the third is a thyristor connected by the anode to the positive terminal of the power source through the input choke 3. The disadvantage of this circuit is that When the thyristor is turned on, the amplitude of the first half-wave of an alternating voltage on the load is many times (up to 6) greater than the amplitude of the second half-wave, which leads to deterioration of the output voltage spectral composition (high amplitude of the subharmonic component) and makes it impossible to use an inverter when working with loads, for which overvoltages are not allowed. This type of load includes, for example, an induction vacuum furnace for melting metals. The purpose of the invention is to improve the spectral composition of the output voltage curve. The goal is achieved by the fact that an 8 inverter containing two parallel branches connected to the power supply terminals via an input choke, one of which consists of serially connected throttles and a capacitor, and the second is of serially connected switching horns, the switching capacitor and the load circuit, and the power thyristor connected by the anode to the common point of the chokes, the thyristor is connected in parallel with the switching of the choke and the capacitor. With such a thyristor switching on, the first half-wave of the current, caused by the recharge of the switching capacitor through the switching inductance, is closed through the thyristor without flowing through the load. Thus, the peak of the overvoltage on the load is removed, which leads to an improvement in the spectral composition of the output voltage and an expansion of the functionality of the circuit. The drawing shows a schematic diagram of the proposed autonomous inverter. The autonomous inverter contains two parallel branches connected to the power supply terminals via an input choke 1, one of which consists of serially connected throttles 2 and capacitor 3, and the second contains a serial co1 "mutating chain consisting of serially connected switching throttles 4 and a switching capacitor 5 and the load circuit 6, as well as the thyristor 7, connected in parallel with the switching circuit by the anode to the common point of the chokes. Autonomous inverter works as follows. In the steady state, at the moment thyristor 7 is turned on, the voltages on capacitors 3 and 5 are different, resulting in an oscillating current whose frequency is determined by the parameters of this circuit, formed by throttles 2 and 4, capacitors 3, 5 and load 6. Then, a control pulse is applied to the thyristor 7, the thyristor opens and conducts a recharge current pulse of the capacitor 5 along the circuit 5-4-7. This continues the process of current flow in the circuit 4-2-3-6-5 and energy is exchanged between capacitors 5 and 3. After the passage of the current of the capacitor recharge through O, the thyristor 7 is closed and a reverse voltage is applied to it. During the application of the reverse voltage to the thyristor, the thyristor regains its locking properties. Further work of the scheme proceeds in a similar way. A characteristic feature of this circuit is that the oscillation frequency in the circuit 4-2-3-6-5 exceeds the switching frequency of the thyristor 7. Due to this, the effect of multiplying the frequency of the output voltage with respect to the switching frequency of the thyristor is achieved. In this case, a pulse of the recharge current of the capacitor 5 occurs along the circuit of 5–4–7 min load 6, which leads to an improvement in the spectral composition of the output voltage. The voltage surge on the load due to switching processes in this autonomous inverter circuit is 4.7 times less than in the known inverter circuit. Claims of the invention A stand-alone inverter containing two parallel branches connected to the power supply terminals via an input choke, one of which consists of series-connected droplets and a capacitor, and the second one of the series-connected switching droplets, a switching capacitor and a load circuit, and a power thyristor connected an anode to a common point of throttle, characterized in that, in order to improve the spectral composition of the output voltage, the thyristor is connected in parallel to the switching other Scelle and condenser. Sources of information taken into account in the examination 1.Donskoy A.V. and others. Thyristor oscillator of damped oscillations. Works AIM, vol. 48, Ufa, 1973, p. 57.

2.Artym A. A. and others. Generators of high frequency sinusoidal oscillations on thyristors Izv. University “Electronics, 1978, № 3.

3. USSR author's certificate number 696585, cl. E 02 M 7/515, 1977.