Последовательный инвертор

 

273328

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соеэ Советских

Социалистические

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 09.1.1969. (№ 1300350/24-7) с присоединением заявки Л 1300351 24-7

Приор итетв

Опубликовано 15.V1.1970. Бюллетень Л 20

Дата опубликования описания 2.Х1.1970.

1хл. 2ldÐ, 12103

21ГР, 14/01

Комитет по делам аобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК Н 02m 5142

1-1 02гп 7.72 х ДК 621.314.27 (088.8) Авторы изобретения

С. М. Кацнельсон, Л. С. Пудровский и В. H. Филатов

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе

Заявитель

ПОСЛ ЕДОВАТЕЛ Ь Н Ы Й И Н В ЕРТОР

Известен последовательный инвертор, содержащий однофазные инвертирующие мосты с LC-цепочками и анодными и катоднымгн группами тиристоров, питающими однофаз ную нагрузку, подключенную к выходу диодного моста, вход которого подсоединен через конденсаторы к входу инвертора, и собранными в два преобразовательных блока, аноды анодной группы тиристоров одного из которых подсоединены к одному полюсу питающего напряжения, а катоды катодной группы тиристоров другого — к другому полюсу питающего напряжения. Однако такой инвертор не обеспечивает учетверения выходной частоты и высокого питающего напряжения.

ПредлагаемьиI инвертор отличается от известного тем, что с целью учетверения выходной частоты и повышения иигающего напряжения катоды катодной группы тиристоров одного преобразовательного блока и аноды анодной группы тиристоров другого преобразовательного блока подключены к выходу диодного моста.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого ннвертора, каждый преобразовательный блок которого содержит по одному однофазному инвертирующему мосту; на фиг. 2 — принципиальная схема инвертора, каждый преобразовательный блок котороI o содержит по два однофазных инвертирующих моста; иа фиг. 3 — — эпюры токов в цепях инверторов.

Инвертор (фиг. 1) содержит одиофазиые инвертирующие мосты 1 и 2 с 1.С-цепочками, 5 содержащими конденсатор 8 и дроссель 4, и анодными (тиристоры 5 и 6) и катодными (тиристоры 7 II 8) группами тиристоров, питающими однофазную иг,грузку 9, подключенную через диоды 10 — 18 и конденсаторы 14 и 15 и

10 входу инвертора. Аноды тиристоров 5 и 6 моста 1 подсоединены к положительному полюсу питающего напряжения, а катоды тиристоров 7 и 8 моста 2 — к отрицательному полюсу питающего напряжения.

15 Инвертор (фиг. 2) содержи г кроме однофазных инвертирующих мостов 1 и 2 мосты

16 и 17, причем мосты 1 н 16 Образуют преобразовательньш блок 18, а мосты 2 и 17 — преобразовательный блок 19.

2р В установившемся режиме последовательIIo включенные конденсаторы 14 и 15 (см. фиг. 1) заряжены кая дый до половины напряжения источника питания.. 1ост 1 работает следующим образом. При включении тири25 сторов 5 и 8 коммутирующий конденсатор,8 перезаряжается через дроссель 4 1 С-цепочки, нагрузку 9 и диод 18. Ток через нагрузку 9 течет в прямом направлении, указанном стрелкои. После того, как напряжение на конден3р саторе 8 станет выше почовины напряжения

273328 последовательным источника питания и колебательный ток через тиристоры 5 и 8 пройдет через нулевое значение, эти тиристоры гаснут. Тогда открываются обратные диоды 20 и 21, а начинает протекать обратный ток разряда конденсатора 8 через дроссель 4 и диод 10, минуя нагрузку 9, при этом конденсатору 14 моста 1 возвращается избыток реактивной энергии, запасенной в конденсаторе 8. Ток через обратные диоды 20 и 21 протекает до тех пор, пока избыток реактивной энергии в конденсаторе 8 не возвратится и энергия не разрядится до напряжения меньшего, чем половина напряжения источника питания. Когда колебательный ток, текущий через обратные диоды, становится равным нулю, диоды гаснут. В течение того Itpoмежутка времени, пока ток проводили диоды

20 и 21, на тпрпсторах 5 и 8 — небольшое ооратное напряжение, и они успевают восстановить свою управляемость.

Затем включаются тиристоры 6 и 7 моста 1 и происходит аналогпчньш процесс oopB tíotç перезаряда конденсатора 8 до напряжения противоположной полярности через дроссель 4, диод 18 и нагрузку 9. После прохождения колебательного тока через нуль тиристоры 6 и 7 гаснут и включаются обратные диоды 22 и 28, при этом ток, текущий через обратные диоды, также минует сопротивление нагрузки. Погасанпем обратных диодов 22 и

28 завершается полный цикл работы ttttttept ttрующего моста 1, и затем процесс повторя: гся.

Таким образом, в течение полного цикла работы моста 1 через нагрузку 9 протекают две прямых полуволны колебательного тока с паузами между этими полуволнамп, несколько большими, в течение которых работали обратные диоды 20, 21 и 22, 28.

Инвертирующий мост 2 работает так же, как инвертирующий мост 1, пропуская ток через нагрузку 9 во время работы тиристоров

5, 8 и 6, 7 при помощи диода 11, а во время работы обратных диодов 20 — 28 моста 2 ток перезаряда коммутирующего конденсатора Л, минуя нагрузку 9, протекает через диод 12, подзаряжая конденсатор 15. Последовательно включенные конденсаторы 14 tt 15 непрерывно подзаряжаются от источника питания постоянного тока через дроссели 24, диоды 10 и 12 и нагрузку 9, включенную последовательно с ними.

Мосты 1 и 2 работают поочередно таким образом, что во время рабогы тирпсторов 5 и

8 моста 1 конденсатор 8 моста 2 возвращает избыточный запас энергии через диоды 22, 28 и 12 обратно, подзаряжая конденсатор 14. Затем работают тиристоры 5 и 8 моста 2, и в это же время происходит возврат энергии конденсатора 8 моста 1 через диоды 20, 21 и 18 и т. д.

На фиг. 3 приведена кривая суммарного тока, текущего через нагрузку 9 во время работы обоих мостов 1 и 2. Эта кривая состоит пз полуволн синусоиды, между которыми имеется небольшая пауза 1„. Наличие этой пау10 !

25 зо

55 оо а зы объясняется гем, что в момент включения тиристоров одного пз мостов, например тпристоров 5 и 8 моста 1, через диод 10 проте кает зарядньш ток конденсаторов 14 и 15, постоянно текущий через дроссели 24 от источника питания. Поэтому при включении тиристоров 5 и 8 моста 1 первоначально ток течет пе через нагрузку 9, а через диод 10 встречно зарядному току и только в момент времени, когда ток тирпсторов становится больше зарядного тока, диод 10 гаснет, и ток течл через нагрузку 9 и диод 18. В результате между ttoлуволнами синусоид тока нагрузки образуются небольшие паузы.

Рассматривая форму тока нагрузки видно, что кривая тока состоит из дву» составляющих, постоянной, изображенной линией, ttaраллельной осп абсцисс, и переменной, имеющей учетверенную частоту по отношению к частоте работы тиристоров. Так, например, от момента времени работы тиристоров 5 и 8 моста 1 до ttx повторного вступления в работу имеет место четыре периода выходного напряжения. Наличие постоянной составляющей в кривой тока при работе на индукторе tt1tt через трансформатор не имеет существенного значения, так как активное сопротивление обмотки индуктора ичи обмотки трансформатора для постоянного тока очень мало и на них не выделяется заметной мощности от постоянного тока.

Инвсртирующпе мосты 16 и 17 (см. фпг. 2) работают так же, как инвертирующпй мост 1, пропуская ток через нагрузку 9 во время работы тирпсторов 5, 8 и 6, 7 при помощи диода 10 для моста 16 и диода 11 для моста 17.

Во время работы обрагных диодов 20, 21 и 22, 28 моста 16 ток перезаряда коммутирующего конденсатора 8, минуя нагрузку, протекает через диод 18 (диод 12 для моста 17), подзаряжая конденсаторы 25 и 26. Конденсаторы 14, 15, 25 и 26 непрерывно подзаряжаются от источника питания постоянного тока через дроссели 24 и 27.

Инвертирующие мосты 1, 2, 16 и 17, соединенные последовательно и параллельно, могут обеспечивать нормальный режим работы только при условии, если одновременно горят тиристоры двух последовательно соединенных мостов, у которых конденсаторы (14 и 15) не имеют общей точки соединения, например мосты 1 и 2, 16 и 17. Эти пары мостов относительно друг друга работают*поочередно таким образом, что во время горения тиристоров 5 и 8 мостов 1 и 2 коммутирующие конденсаторы 8 мостов 16 и 17 возвращают избыточный запас энергии через диоды 22 и 28 и соответственно диоды 11 и 18 обратно, подзаряжая конденсаторы 25 и 26. Затем работают тир.:сторы 5 и 8 мостов 16 и 17, и в это же время происходит возврат энергии коммутирующих конденсаторов 8 мостов 1 и 2 через диоды 20 и 21 и соответственно диоды 10 и 12, минуя нагрузку 9, Предлагаем ая схе. 1! а с соединениеч инвертиру1ощих мостов, рабог-lющих на общую нагрузку 9, позволяет осуществить инвертирование на высоком напряжении источника питания или использовать тиристоры с пониженным классом напряжения.

При отсутствии диодов 10 — 13 схема инвертора становится неработоспособной в качестве учетверителя частоты.

Б этом случае схема превращается в известный удвоитель частоты с емкостью фильтра и двумя ипвсрторными мостами, включенными последовательно с нагрузкой. Кроме того, описываемая схема инвертора позволяет получить высокие частоты иа выходе инвертора схемиым путем методом учетверения частоты, при этом частота тока, текущего через тиристор, имеет пониженную крутизну, что резко снижает коммутационные потери. Паряду с этим в схеме ооеспечивается стабильность напряжения на тиристорах при переменной нагрузке весьма простым способом, а именно включением встречных диодов 20 — 23, Сочетание принципа стабилизации напряжения на тиристорах при помощи встречных диодов с принципом учетверения частоты за счет использования многоячейковости, т. е. поочередной работы мостов на общу1о нагрузку 9, позволяет создавать HB обычных тиристорах, выпускае1мых серийно нашей иромышлсии!>сг1.1<, мощные П1ристориые иреобразо. ватели повь1шеиной И улвтразвуковой частоты, способные работать на переменной нагрузке и пригодные к широкому использованшо и технике индукционного нагрева и других областях.

Предмет Ilзобретения

Последовательный инвертор, содержащий однофазные инвертирующие мосты с 1.С-цепочками 11 анодньl ми Il катоднь!м и грмппам и тиристоров, питающими одпофазную нагрузку, l5 подключенную к выходу диодного моста, Bxo:f которого подсоединен через конденсаторы к входу иивертора. и собраги1ыми f! два преобразовательных блока, аноды аиодной группы тиристоров одного из которых подсоединены к

20 одному полюсу питакицего напряжения, а к»тоды катодиои группы тири TopoB другого —— к другому полюсу IIIIT»loùåão напряжения, о1.шча1ощиис» тем, что, с целью учетверения выходной частоты и повышения питающего напряжения, катоды катодной группы гиристоров одного преобразовательного блока аноды анодиой группы тиристоров другого преобразовательного блока подкгиочены к выходу диодного моста.

25

Mocrq 2 ! t

М груэл-ау

Vuà Z

Состав!!гель Л. Борисова

Редактор Д. Ю. Михельзон Техред Т. П. Курилко Корректор А. П. Васильева

Заказ 4054 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Кох!!!тет!! по делах! изобретений i! открыт и! прн Совете Министров СССР

Москва, )1(-35, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография!

1 !,!! ! ! !! ! !! ! !!

I ! ! ) » ! ! !