SU756576A1 - Последовательный автономный инвертор i 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области преобразовательной техники и предназначено для индукционного нагрева металлов.

Известны схемы последовательных 5 автономных инверторов с рекуперацией избыточной реактивной энергии с коммутиру гадего дросселя посредством встречных вентилей в конденсаторы, заряженные до половины питающего на- 10 пряжения [1] .

Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, содержащий два тиристорных моста с коммутирующими ЬС-контурами в диагоналях, анодные 15 группы которых связаны через фильтровые дроссели с одним из входных выводов, а катодные соединены между собой через дроссель, а также фильтровые конденсаторы [2] . 20

Недостатком схемы является то, что сброс избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующем контуре, осуществляется посредством вентилей 25 встречно-параллельного включения, следовательно, на интервале времени, предоставляемом на восстановление управляемости, к вентилям прикладывается малое обратное напряжение, 30

2

равное падению напряжения на встречных вентилях, что приводит к снижению интенсивности рассасывания неосновных' носителей в прямых вентилях, и к увеличению времени, необходимого для восстановления их управляемости, и, следовательно, к снижению надежности.

Цель изобретения - повышение надежности.

Для достижения поставленной цели в последовательном автономном инверторе, содержащем два тиристорных моста с коммутирующими ίС-контурами в в диагоналях, анодные группы которых связаны через фильтровые дроссели с одним из входных выводов, а катодные соединены между собой через дроссель, а также фильтровые конденсаторы, дроссель снабжен дополнительной обмоткой, один конец которой через один из фильтровых конденсаторов соединен с анодной группой первого моста и через последовательно соединенные диод, включенный в прямом направлении, и дополнительный фильтровой конденсатор - с катодной группой второго моста, а другой ее конец подключен к первому выходному выводу непосредственно и соединен через другой фильт,ровой конденсатор с анодной группой

3

756576

4

второго моста, с которой через дополнительный диод, включенный в прямом направлении, связан второй выходной вывод, причем параллельно выходным выводам подсоединен, по крайней мере, один компенсирующий конденсатор, а точка соединения упомянутого диода с дополнительным фильтровым конденсатором связана с фильтровыми дросселями.

Инвертор снабжен также вспомогательным дросселем и вторым компенсирующим конденсатором, включенным

. последовательно с первым, причем их общая точка соединена с катодной группой первого моста, а вспомогательный дроссель включен между вторым выходным выводом и дополнительным диодом.

Кроме того, инвертор снабжен вторым дополнительным фильтровым конденсатором и тремя вспомогательными диодами, а обмотки всех дросселей выполнены с отпайками, причем отпайка фильтрового дросселя, подсоединенного к анодной группе второго моста, подключена к точке соединения упомянутого диода с дополнительным Фильтровым конденсатором, а отпайка фильтрового дросселя, подсоединенного к анодной группе первого моста, через второй дополнительный фильтровой конденсатор подключена к катодной группе первого моста и через два вспомогательных диода, включенных в обратном направлении, соединена, соответственно, с отпайкой основной обмотки дросселя и с первым выход- ным выводом, а отпайка дополнительной обмотки дросселя через третий вспомогательный диод, включенный в прямом направлении, соединена с анодной группой первого моста.

На фиг. 1-3 дана схема инвертора,’ варианты исполнения.

Инвертор содержит два моста, состоящих из тиристоров 1-8, в Диагонали которых включены коммутирующие ЬС-контуры, состоящие из коммутирующих дросселей 9, 10 и коммутирующих конденсаторов 11, 12, фильтровые конденсаторы 13, 14, дополнительные фильтровые конденсаторы 15, 16, диод 17, дополнительный диод 18, вспомогательные диоды 19, 20 и 21, дроссель с основной 22 и вспомогательной 23 обмотками, нагрузочный контур, состоящий из компенсирующих конденсаторов 24, 25.и индуктора 26, дроссель 27, фильтровые дроссели 28.

Инвертор, схема которого изображена на фиг. 1, работает в установившемся режиме следующим образом.

В первом такте открываются тиристоры 1, 2 и 5, 6 и ток протекает по контурам 13-1-9-11-2-24-23-31 и 14-5-10-12-6-22-24-14, т.е. оба тока суммируются в нагрузочном контуре и Протекают снизу вверх. Βό второй половине полупериода тока, когда напряжение . на обмотках 22, 23 дросселя принимает полярность, указанную на фиг. 1, и сумма напряжений на указанных дросселях превосходит напряжение питания, до которого заряжен дополнительный конденсатор 15, открывается диод 17. С этого момента прекращается ток в мостах инвертора, прекращается перезаряд коммутирующих конденсаторов 11, 12 на заданном уровне и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в обмотках дросселя 22, 23 по контуру 22-24-23-17-15-22, т.е. протекает по нагрузочному контуру в том же направлении, что и ток мостов инвертора. Поскольку рекуперация избыточной реактивной энергии осуществляется с двух последовательно включенных, имеющих синфазное напряжение, обмоток дросселей 22, 23 на конденсатор 15, заряженный до полного питающего напряжения, то на каждой обмотке напряжение ограничивается на уровне, равном половине питающего напряжения.

Во втором такте открываются тиристоры 3, 4 и 7, 8 и процессы в схеме протекают аналогично описанным. С ростом эквивалентного сопротивления нагрузки, возрастает и напряжение на нагрузочном контуре, с достижением амплитуды которого, равной величине питающего напряжения, открывается диод,18 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в нагрузке, по контуру 24-18-1424. Поскольку фильтровые конденсаторы имеют конечную величину, то напряжение на нагрузочном конт^ ре ограничивается недостаточно эффективно, что приводит к резкому сокращению времени предоставляемого для восстановления управляемости прямым вентилям и к срыву процесса инвертирования.

На фиг. 2 изображена схема инвертора, в которой основные коммутационные процессы протекают аналогично описанным, а напряжение на индукторе 26 будет в два раза выше, чем в схеме на фиг. 1, за счет включения последовательно с ним дополнительного компенсирующего конденсатора, равного по величине первому. Поскольку только компенсирующий конденсатор 24 обтекается высокочастотным током мостов инвертора, к ним будет приложена лишь половина напряжения на индукторе, Критическая величина напряжения на нагрузке прикладываемого к мостам инвертора, составляет 0,8-0,9 от питающего напряжения, а на индукторе в то же время амплитуда напряжения составляет 1,6-1,8 питающего напряжения. Такой уровень ограничения напряжения на нагрузочном контуре достигается регулированием вели5

756576

6

чины дросселя 27, в контуре сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в нагрузке (26-27-18-14-26), причем контур сброса охватывает весь индуктор, а диапазон регулирования^- амплитуды напряжения на индукторе лежит в пределах от уровня,равного питающему напряжению, до которого заряжен фильтровой конденсатор 14 при минимальной индуктивности дросселя 27 и выше - при увеличении индуктивности дросселя 27. Соответственно диапазон регулирования напряжения на нагрузке, прикладываемого к мостам инвертора, лежит в пределах от половины питающего и выше. Поскольку в токе мостов инвертора имеется постоянная составляющая, то для устранения одностороннего подзаряда компенсирующего конденсатора 24 он зашунтирован фильтровым дросселем 28.

С повышением мощности и частоты преобразователей существенное влияние на раскачку напряжения на коммутирующих конденсаторах оказывают паразитные индуктивности, не охваченные контуром сброса, и паразитная индуктивность, включенная в цепь контура сброса избыточной реактивной энергии. На фиг. 3 изображен вариант исполнения схемы предлагаемого инвертора, в котором увеличена эффективность ограничения напряжения на элементах. Такая схема работает следующим образом.

В первом такте открываются тиристоры 1, 2 и 5, 6. Вначале за счет энергии, запасенной в коммутирующих конденсаторах, ток протекает по контурам 11-2-24-23-21-1-9-11 и 12-622-20-16-24-14-5-10-12, а затем, когда напряжение на отпайках обмоток дросселя окажется ниже, чем напряжение питания, до которого заряжены конденсаторы 13 и 16, ток протекает по контурам 13-1-9-11-2-24-23-13 и 14-5-10-12-6-22-24-14. Во второй половине полупериода тока так же, как и в первом случае, открывается диод 17 и протекает Ток сброса по контуру 22-24-23-17-15-24. В этом случае сброс избыточной реактивной энергии, запасенной в коммутирующих конденсаторах, осуществляется в первой половине полупериода тока, а сброс избыточной реактивной энергий, запасенной в обмотках дросселя - во второй половине полупериода тока. Сброс избыточной реактивной энергии, запасенной в нагрузочном контуре осуществляется как в первом, так и во втором полупериодах выходного напряжения по контурам 24-18-14-24 и 24-29-16-24.

Для устранения неравномерного распределения напряжения на обмотках дросселя 22, 23 при сбросе избыточной

реактивной энергии во второй половине полупериода тока, а следовательно, для равного ограничения напряжения на элементах мостов инвертора, обмотки 22, 23 дросселя выполняют магйитосвязанными.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Последовательный автономный инвертор, содержащий два тиристорных моста с коммутирующими 1С-контурами

   в диагоналях, анодные группы которых связаны через фильтровые дроссели с одним из входных выводов, а катодные соединены между собой через дроссель, а также фильтровые конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежноети, дроссель снабжен дополнительной обмоткой, один конец которой через один из фильтровых конденсаторов соединен с анодной группой первого моста и через последовательно соединенные диод, включенный в прямом направлении, и дополнительный фильтровой конденсатор - с катодной группой второго моста, а другой ее конец подключен к первому выходному выводу непосредственно и соединен через другой фильтровой конденсато. с анодной группой второго моста, с которой через дополнительный диод, включенный в прямом направлении, связан второй выходной вывод, причем параллельно выходным выводам подсоединен, по крайней мере, один компенсирующий конденсатор, а точка соединения упомянутого диода с дополнительным фильтровым конденсатором связана с фильтровыми дросселями.
2. 2. Инвертор по π. 1, о т л и чающий с я тем, что он снабжен вспомогательным дросселем и вторым компенсирующим конденсатором, включенным последовательно с первым, причем их общая точка соединена с катодной группой первого моста, а вспомогательный дроссель включен между вторым выходным выводом и дополнительным диодом.
3. 3. Инвертор по π. 1, отличающийся тем, что он снабжен вторым дополнительным фильтровым конденсатором и тремя вспомогательными диодами, а обмотки всех дросселей выполнены с отпайками, причем отпайка фильтрового дросселя, подсоединенно,го к анодной группе второго моста, подключена к точке соединения упомянутого диода с дополнительным фильтровым конденсатором, а отпайка фильтрового дросселя, подсоединенного к анодной группе первого моста, через второй дополнительный фильтровой конденсатор подключена к катодной

   7

   группе первого моста и через два вспомогательных диода, включенных в обратном направлении, соединена, соответственно, с отпайкой основной обмотки дросселя и с первым выходным выводом, а отпайка дополнительной обмотки Дросселя через третий вспомогательный диод, включенный в

   756576 8

   прямом направлении, соединена с

   анодной группой первого моста.