Тиристорный инвертор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть 8 использовано в качестве источника питания электротехнологических установок высокой частоты. Целью является расширение диапазона регулирования выходной мощности. Устр-во содержит ,мосты на четьфех тиристорах 1-4. Между парами мостов включена цепь из коммутирующего дросселя 9, нагрузки 10 и коммутирующего дросселя И. Выводь нагрузки 7 связаны через дроссели 12, 13 и диоды 14, 15 соответственно с положительным вьюодом инвертора через дроссель фильтра 8 и отрицательным выводом - непосредственно . Параплельная работа мостов осуществляется дпя повыщения мощности. В случае поочередной работы мостов с фазовым сдвигом имеется возможность повьшения выходной частоты. 1 ил. с (б ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„145712 g 4 Н 02 М 7/523

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4253464/24-07 ! (22) 01.06.87 (46) 07.02.89. Бкл. 1i 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В.П.Вологдина (72) С.В.Далиев, Е.M.ÑHëêèí, В.В.Надот и А.Н.Щагин (53) 621.314.572(088.8) (56) Кацнельсон С.М. Тиристорные умножители частоты. Уфа. УАИ, 1978, с. 28.

Авторское свидетельство СССР

В 525214, кл. Н 02 М 7/523, 1974. (54) ТИРИСТОР%1Й ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть

8 использовано в качестве источника питания электротехнологических установок высокой .частоты. Целью является расширение диапазона регулирования выходной мощности. Устр-во содержит .мосты на четырех тиристорах !-4. Между парами мостов включена цепь иэ коммутирующего дросселя 9, нагрузки

10 и коммутирующего дросселя 11. Выводы нагрузки 7 связаны через дроссели 12, 13 и диоды 14, 15 соответственно с положительным выводом инвертора через дроссель фвльтра 8 и отрицательным выводом — непосредственно, Параллельная работа мостов осуществляется для повышения мощности.

В случае поочередной работы мостов с фаэовым сдвигом имеется возможность повьипения выходной частоты. 1 ил.

1457127

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнологических установок высокой частоты. . Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходной мощности, На чертеже представлена принципиальная схема тиристорного инвертора.

Инвертор содержит четыре инверторных моста (1-Г)) на четырех .тиристоpaz 1-4 с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали, соединенные попар- 15 но-параллельно. Параллельно мостам включена цепь из конденсатора фильтра

6 и коммутирующего дросселя 7. Мосты подключены парами к источнику через входной дроссель 8. Между парами мос 20 . тов включена цепь из дополнительного дросселя 9, нагрузки 10 и дополнительного коммутирующего дросселя 11. Вы воды нагрузки связаны через дроссели 12 и 13 и диоды 14 и 15 соответст-25 венно с положительным выводом инвертора через дроссель фильтра и с отрицательным выводом — непосредственно.

Тиристорный инвертор работает следую; щим.образом.

Пары тиристорных мостов I, ХХ и

III IV могут работать как параллельно, так и по многоячейковой схеме с фазОвым сдвигОМ между мОментами Отпирания тиристоров диагоналей мостов

I II относительно 111 IU.

Рассмотрим работу инвертора при параллельной работе мостов I, II и III, IV. При этом одновременно включаются 4р тиристоры 1 и 4 всех мостов, а затем через период выходной частоты — тирис- . торы 2 и 3. Полный цикл работы инвертора определяется частотой управления тиристорами 1-4 и состоит из 45 двух тактов. Каждый такт характеризуется рабочим и нерабочим состояниями инверторных мостов, т.е, наличием и отсутствием тока коммутирующих контуров. В течение каждого такта работа 50 инвертора разбивается на четыре интервала.

Первый интервал.

Отпираются тиристоры 1 и 4 инвертоРных мостов I-IV и начинается колебательный перезаряд коммутирующих конденсаторов 5 (полярность напряжения на них при отпирании тиристоров

1 и 4 показана иа чертеже) по контурам 5(I)-4(I)-10-11-1(II)25(II)-4(II).

7-6-1(I) и 5(III)-4(III)-9-10-11-1 (IV)-5(ХЧ)-4(IV)-11-10-1(III) (цифры в скобках определяют принадлежность элемента соответствующему инверторному мосту). В нагрузке 10 происходит сложение токов указанных контуров. Как только сумма напряжений на коммутирующем конденсаторе 5, дросселе 9 и нагрузке 10 (а также напряжений на нагрузке 10, дросселе 11 и коммутирующем конденсаторе 5) станет положйтельной для диода 14(15), он отпирается. С момента отпирания диодов 14 и 15 начинается второй интервал в работе инвертора.

Второй интервал.

Ток перезаряда коммутирующих конденсаторов каждой пары инверторных мостов замыкается по двум дополнительным контурам 5(I,III)-4(l,III)9-10-14 12 1(IsIII) 5(II>IV)- 4(II>

IV)-15-13-10-11-1(II, IV). При работе диодов 14 и 15 существуют эимкнутые контуры, отделенные от источника питания, в результате. чего потребление энергии от источника снижается.

После спада тока тиристоров 1 и 4 до нуля они выключаются. С этого момента начинается третий интервал в работе инвертара.

Третий интервал.

Емкость фильтрового конденсатора

6 выбирается равной емкостям коммутирующих конденсаторов 5 при работе инвертора по многоячейковой схеме с фазовым сдвигом и равной удвоенной еМкости конденсаторов 5 лри параллельной работе мостов. Поэтому в рассматриваемом интервале возможно протекание тока через нагрузку 10 по цепи 10-14-12-6-7-15-13"10 в случае, если конденсатор 10 переэарядился на предыдущих интервалах с полярностью напряжения, противоположной указанной на чертеже, или пока не израсходована электромагнитная энергия, накопленная в поле дросселей 12 и 13 в указанных интервалах. После спада тока дросселей 12 и 13 до нуля диоды

14 и 15 запираются.

Четвертый интервал характеризуется бестоковой паузой в работе инвертора, которая длится до включения тиристоров 2 и 3 инверторных мостов

I-IV. В этом интервале происходит подзаряд конденсатора фильтра 6 от

Формула и з обретения

Тиристорный инвертор, содержащий подключенные к положительному входному выводу через дроссель фильтра анодную группу двух параллельно сое- ° диненных тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами н диагоналях переменного тока и последовательную цепь иэ конденсатора фильтра и коммутирующе го дросселя, соединенную свободным концом с отрицательным входным выводом, а также последовательную цепочку из дросселя и диода, цепь нагрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения ди апазона регулиронания выходной мощности, он снабжен двумя дополнительными коммутирующими дросселями, дополнительной цепью из диода и дроссе" ля и двумя параллельно соединенными дополнительными тиристорными мостами, катодная группа которых соединейа с отрицательным входным выводом, а анодная через первый дополнительный коммутирующий дроссель — с анодом диода основной последовательной цепочки и с первым выводом цепи нагрузки, нторой вывод которой подключей з 145712 источника питания через дроссель фильтра 8. По окончании паузы начинается второй такт работы.

Процессы, происходящие но втором

5 такте, аналогичны описанным. По окончании второго такта включаются тиристоры 1 и 4 и цикл работы инвертора повторяется. В течение одного цикла работы всех вентилей инвертора на 10 нагрузке получаются два периода переменного напряжения.

Нагрузка представляет собой колебательный контур, настроенный в резонанс на первую гармонику выходного 15 тока инвертора.

Существование замкнутых контуров, отделенных от источника питания во втором и третьем интервалах работы, обеспечивает снижение энергии, потреб-20 ляемой от источника, и предотвращает перегрузки элементов силовой части по току и напряжению .при изменении параметров нагрузки вплоть до короткого замыкания. 25

Таким образом,. обеспечивается необходимая устойчивость и надежность работы инвертора на переменную нагрузку.

При работе инвертора на частоте З0 нагрузочного колебательного контура активная мощность, выделяемая в нагрузке» равна максимальной. Для регулирования мощности частоту подачи импульсов управления на тиристоры инвер- З5 торных мостов изменяют. Снижение частоты приводит к уменьшению частоты первой гармоники выходного тока, расстройке системы "инвертор — нагрузочный колебательный контур" » н резуль- 40 тате чего снижается выходная мощность.

При достижении предела изменения выходной частоты инвертора, например, уменыпается КПД инвер тора, невозможно дальнейшее изменение частоты по технологическим причинам), с целью более глубокого регулирования выходной мощности, вводят запаздывание с между моментами отпирания тиристоров диагоналей мостов II u IV относи- 50 тельно Х, III. При этом на интервале с конденсаторы 5 мостов Х и III разряжаются по контурам 5(I)-4(I)-9-10" 14-12-1(I) и 5(Ш)-4(III)-9-10-1412-1(III). К нагрузочкой цепи прикла- gg дывается напряжение коммутирукппих конденсаторов мостов I и Ш,а эиерI гия от источника питания не потребляется. По истечении отпираются тирис7

4 торы 1 и 4 мостов II u IV. При этом, к нагрузочной цепи прикладывается сумма напряжений — сниженное предварительным разрядом напряжение конденсаторов 5 мостов I и III; конденсаторов 5 мостов II u IV и фильтрового конденсатора 6. Изменяя Р, осущест- вляют регулиронание выходной мощности с высоким КПД

Если инвертор работает по многоячейковой схеме с фазовым сдвигом, т,е. поочередно включаются тиристоры диагонали первого I и второго II мостов, тиристоры III u IU мостов и т.д., ограничение напряжения на элементах и регулирование происходят аналогично рассмо1ренному. При этом запаздывание с вводят между моментами отпирания тиристоров диагоналей мостов I u II III u IV соответственно.

Параллельная работа тиристорных мостов осуществляется для повьппения мощности инвертора. В случае пооче редной работы тиристорных мостов I, II и III, IV по многоячейковой схеме с фазоным сдвигом имеется возможность повышения выходной частоты инвертора.

f457127 6 через второй дополнительный коммути- цепочки, анод диода которой соединен

РукаЧий ДРоссепь К катоДной гРУппе с отрицательным входным выводом, а основных тирнсторных мостов и к дрос- дроссель основной цепочки - с анодселю дополнительной последовательной ной группой основных мостов.

Составитель И.Жеребнна

Редактор А,Ворович Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Заказ 7492/56 Тираж 645 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4