Автономный инвертор

 

Юссю ° i зтек т

ПЯТС11- НО. Т6 Н.а ю@СКЯЛ

Π— И Е

276235

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.11.1969 (№ 1309182/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.VII.1970. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания ЗО.IX.1970

Кл. 21d-, 12/03

214, 14, 01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК Н 02m 5/42

Н 02m 7/72

УДК 621,314.27(088.8) .1.вторы изобретения

С. М. Кацнельсои, A. H. Городничев и В. Н. Филатов

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе

Заявитель

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Известен автономный инвертор, питающий однофазную нагрузку и содержащий конденсаторы, дроссели и тиристорные ячейки, соединенные в цепочку, подключенную к положительному и отрицательному полюсам источника питания. Однако такой инвертор сложен и не обеспечивает большого диапазона напряжений источника питания.

Предлагаемый инвертор отличается от известного тем, что конденсаторы соединены в звезду и подключены через дроссели к точкам соединения тиристоров ячеек, а однофазная нагрузка подключена к общей точке звезды конденсаторов и отрицательному полюсу источника питания.

Такое выполнение инвертора позволяет упростить его устройство и увеличить диапазон напряжений источника питания.

На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого инвертора; на фиг. 2 — эпюры токов и напряжений.

Инвертор питает однофазную нагрузку 1 и содержит конденсаторы 2 — 7, дроссели 8 — 10 и тиристорные ячейки 11 — 18, соединенные в цепочку, подключенную к положительному и отрицательному полюсам источника питания.

Конденсаторы 5 — 7 соединены в звезду и подключены через дроссели 8 — 10 к точкам 14 соединения тиристоров 15 и 16 ячеек 11 — 18.

Нагрузка 1 подключена к общей точке 17 звезды конденсаторов 5 — 7 и отрицательному полюсу источника питания.

В установившемся режиме конденсаторы

2 — 4 заряжены равномерно так, что сумма на5 пряжений на них равна напряжениЮ источника питания. К моменту времени t = О, соответствующему начал цикла работы инвертора, напряжение на коммутирующих конденсаторах 5 — 7 имеет полярность, указанную па

10 фиг. 1.

Ячейки работают следующим образом.

Включается тпристор 15 ячейки 11. Коммутирующий конденсатор 7 заряжается по цепи: последовательно включенные конденсаторы

15 2 — 4 — дроссель 8 — нагрузка 1. После того, как напряжение па конденсаторе 7 станет выше напряжения на конденсаторах 2 — 4 и колеоательный ток, протекающий через тиристор 15 и нагрузку, перейдет через нулевос

20 значение, этот тиристор гасится. Через нагрузку прогекает положительная полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.

Затем включается тиристор 16 ячейки 12.

25 Коммутирующий конденсатор 6 разряжается по цепи: конденсатор 4 — дроссель 9 — нагрузка 1. Тиристор 16 запирается после того, как напряжение на конденсаторе б станет ниже напряжения на конденсаторе 4 и колеба30 тельный ток разряда, протекающий через ти276235 ристор 16, перейдет через нулевое значение.

Через нагрузку протекает отрицательная полуволна тока в направлении, противоположном указанному стрелкой на фиг. 1.

Следующим включается тиристор 15 ячейки

18. Коммутирующий конденсатор 5 заряжается по цепи: конденсаторы 2 — 4 — дроссель

10 — нагрузка 1. Тиристор 15 запирается после того, как напряжение на конденсаторе 5 станет выше напряжения на конденсаторе 4 и колебательный ток заряда перейдет через нулевое значение. По нагрузке опять протекает положительная полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.

Затем включается тиристор 16 ячейки 11, Конденсатор 7 разряжается по цепи: конденсаторы 8 и 4 — дроссель 8 — нагрузка 1. Тиристор 16 запирается после того, как колебательный ток разряда ячейки 12 перейдет через нулевое значение, а напряжение на конденсаторе 7 станет меньше напряжения на конденсаторах 8 и 4. Через нагрузку протекает вторая отрицательная полуволна тока в направлении, обратном . указанному стрелкой .па фиг. 1, После этого включается тиристор 15 ячейки

12. Конденсатор б заряжается по цепи: конденсаторы 8 и 4 — дроссель 9 — нагрузка 1.

После того, как напряжение на конденсаторе б станет выше напряжения на конденсаторах

8 и 4 и колебательный ток заряда перейдет через нулевое значение, этот тиристор запирается. Через нагрузку протекает третья положительная полуволна тока в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1.

После включения тиристора 16 ячейки 18 конденсатор 5 разряжается по цепи: дроссель

10 — нагрузка 1. Тиристор 16 запирается после того, как напряжение на конденсаторе

5 перезарядится до противоположной полярности и колебательный ток разряда перейдет через нулевое значение. Через нагрузку протекает третья отрицательная полуволна тока в направлении, противоположном указанному стрелкой на фиг. 1.

На этом цикл работы инвертора заканчивается, и процесс повторяется.

Из эпюр видно, что частота результирующего тока нагрузки (см. фиг. 2, а) в три раза выше частоты работы тиристоров последовательно соединенных ячеек инвертора.

При таком исполнении инвертора отдельные ячейки оказываются под высоким потенциалом по отношению к цепи нагрузки. Поэтому в предлагаемом инверторе применено потенциальное разделение инверторных ячеек от цепи нагрузки путем использования коммутирующих конденсаторов 5 — 7. Напряжение на этих конденсаторах состоит из двух составляющих: постоянной и переменной. Распределе::, - ание напряжения по постоянной составляющей

Дна конденсаторах 5 — 7 задается выравниваю. 5 Зшими активными сопротивлениями 18, шунтирующпмл тиристоры 15 и 16 инвертора. На постоянную составляющую напряжения конденсаторов 5 — 7 накладывается переменная составляющая, обусловленная работой ячеек.

В предлагаемом инверторе несмотря на то, ®Щчто ячейки 11 — 18 включены последовательно, нагрузка ко всем ячейкам присоединена без трансформатора, причем конденсаторы 5 — 7 используются не только для коммутации тока, но и выполняют роль потенциально разделяющих конденсаторов.

Так как последовательные инверторы имеют большую раскачку по напряжению, то постоянная составляющая напряжения на кон20 денсаторах 5 — 7 практически незначительно влияет на выбор коммутирующих конденсаторов по напряжению.

Инвертор может работать и как обычный носледова тельный инвертор без утроения ча25 стоты. В этом случае все ячейки инвертора раоотают одновременно с поочередным включением тиристоров 15 и 16 всех трех ячеек

11 — 18. В этом случае через нагрузку протекает утроенный ток с частотой, опредсляемой

З0 частотой работы тиристоров.

Простота схемы, отсутствие высокочастотного разделительного трансформатора, возможность питания от источников повышенного напряжения позволяют на серийно выпускаемых

35 тиристорах создавать мощные тиристорные преобразователи повышенной и ультразвуковой частоты.

Предлагаемый инвертор может найти широкое применение в металлообрабатывающей

40 промышленности для термообработки, сварки, пайки и други., технологических процессов.

Предмет изобретения

Автономный инвертор, питающий однофазную нагрузку и содержащий конденсаторы, дроссели и тиристорные ячейки, соединенные в цепочку, подключенную к положительному

50 и отрицательному полюсам источника питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения и увеличения диапазона напряжений источника питания, конденсаторы соединены в звезду и подключены через дроссели к точкам

55 соединения тиристоров ячеек, а однофазная нагрузка подключена к общей точке звезды конденсаторов и отрицательному полюсу источника питания,