Инвертор

 

Использование: в источниках питания индукционных нагревательных установок. Сущность изобретения: устройство содержит вентильный мост 2, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные нагрузка 3, коммутирующие дроссель 4 и конденсатор 5- Каждое плечо моста 2 образовано управляемым вентилем 6, 7, 8, 9 а диагональ постоянного тока зашунтирована обратным неуправляемым вентилем 10. Параллельно одной из диагоналей моста подключена демпфирующая ЕС-цепь 11, обеспечивающая демпфирование напряжения на всех вентилях. Дополнительный дроссель 1 выполнен с индуктивностью, превышающей по крайней мере на порядок индуктивность дросселя 4. 2 ил. з (Л

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и) <»» Н 02 М 7/523

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4759229/07 (22) 16, 11.89 (46) 23.05.92. Бюл. Г 19

- (71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) А.В.Иванов и M.M.Ìóëüìåíêî (53) 621 .3 14 . 572(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР и 830621, кл. Н 02 M 7/523. 1979 °

Авторское свидетельство СССР

N 1173508, кл. Н 02 M 7/515, 1983, Авторское свидетельство СССР

) 1328907, кл. Н 02 M 7/523, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 476647, кл. H 02 М 7/521, 1971. (54) ИНВЕРТОР (57) Использование: в источниках питания индукционных нагревательных

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к преобразователям энергии постоянного тока в энергию переменного тока, и может быть использовано в машиностроительных отраслях промышленности при создании источников питания повышенной частоты для индукционного нагрева.

Известен инвертор, содержащий подключенный к источнику питания вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные конденсатор, дроссель и нагрузка, причем каждое плечо моста образовано параллельно соединенным прямым управляемым и обратным неуправляемым вентилями, 2 установок. Сущность изобретения: устройство содержит вентильный мост

2, в диагональ переменного тока которого включены последовательно

I соединенные нагрузка 3, коммутирующие дроссель 4 и конденсатор 5.

Каждое плечо моста 2 образовано управляемым вентилем 6, 7, 8, 9, а диагональ постоянного тока зашунтирована обратным неуправляемым вентилем 10. Параллельно одной из диагоналей моста подключена демпфирующая

RC-цепь 11, обеспечивающая демпфирование напряжения на всех вентилях.

Дополнительный дроссель 1 выполнен с индуктивностью, превышающей по е крайней мере на порядок индуктивность дросселя 4. 2 ил. последовательно с которыми включен дополнительный дроссель, а между анодами вентилей катодной и между катодами вентилей анодной групп включены демпфирующие RC-цепи.

Недостатком этого устройства является то, что этот инвертор имеет большое количество силовых элементов и вследствие этого сложен и ненадежен.

Известен также инвертор, содержащий подключенный к источнику питания вентильный мост, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные нагрузка и коммутирующий конденсатор, плечи анодной группы образованы управляемыми вентилями, а в плечи катодной

173598 группы включены встречно-параллельно . соединеньые управляемые и неуправляемые вентили, а также две магнитосвязанные обмотки коммутирующего дрос. селя.

:Данная схема также сложна из-за наличия двух неуправляемых вентилей и двух коммутирующих катушек с высокой разностью потенциалов. Кро" ме того, загрузка и условия работы вентилей анодной и катодной групп в схеме различны, что снижает надежность работы управляемых вентилей.

Известен также инвертор, содержащий подключенный к источнику питания вентильный иост, в диагональ пере" менного тока которого включены последовательно соединенные нагрузка, ком" мутирующие дроссель и конденсатор, а каждое плечо моста обра эовано встречно-параллельными управляемым и неуправляемым вентилями и одной из обмоток .четырехобмоточного трансформатора. В данном инверторе обеспечены равные условия работы всех вентилей„ однако он сложен, так как имеет четыре силовых обратных вентиля и четырехобмоточный трансформатор. При работе на больших мощностях и высоких частотах надежность инвертора снижается из-эа того, что падение на" пряжения на индуктивной составляющей сопротивления цепей обратных вентилей, может превышать по амплитуде падение напряжения на последних, что приводит 33 к сокращению времени, представляемому на восстановление управляемых вен" тилей. Кроме того, в известной схеме для ограничения коммутационных пере" напряжений необходимо использование @ не менее двух демпфирующих цепей.

Наиболее близок к изобретению инвертор, содержащий подключенный к рдному из входных выводов мост на уп- . равляемых вентилях, в диагональ пере- 4$ менного тока которого яключены последовательно соединенные цепь нагрузки,. коммутирующие дроссель- и конденсатор, а диагональ переменного тока зашунтирована обратно включенным неуправ- R ляемым: вентилем, причем с другим вход-. ным выводом мост соединен через дополнительный управляемый иентиль.

Однако денная схема имеет невысокую надежность, что связано с необхо- 5$, димостью включения.дополнительного" силового управляемого вентиля с собственным блоком управления, боль8 4 шими прямыми и обратными напряжениями на основных тиристорах, необхо- димостью включения большого числа демпфирующих КС-цепей.

Цель изобретения - повышение надежности за счет уменьшения количества и снижения загрузки управляемых вентилей, сокращения количества демпфирующих RC-цепей.

Для этого инвертор, содержащий подключенный к одному из входных выводов мост на управляемых вентилях, в диагональ переменного тока которого включены последовательно соединенные цепь нагрузки, коммутирующие дроссель и конденсатор, а диагональ постоянного тока зашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем, снабжен дополнительным дросселем и демпфирующей RC-цепочкой, шунтирующей диагональ постоянного тока моста, соединенного с другим входным выводом через дополнительный дроссель, выполненный с индуктивностью, превышающей по крайней мере на порядок индуктивность коммутирующего дросселя.

На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напряжений в ней (индексы в обозначениях токов и напряжений соответствуют позиционным обозначениям элементов схемы, в которых протекает показаннь1й ток или на которых присутствуеу по-. казанное напряжение) .

Инвертор содержит подключенный к источнику питания через дополнитель" ный дроссель 1 мост 2, в диагональ переменного тока аЬ которого включены последовательно соединенные нагрузки

3, коммутирующие дроссель.4 и конденсатор 5, рричем плечи вентильного. моста 2 образованы управляемыми вентилями 6-9, а диагональ постоянногс тока cd эашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем 19.

Демпфирующая RC-цепочка 11 состоит из резистора 12 и конденсатора 13, подключенных параллельно диагонали постоянного тока cd. Дополнительный дроссель 1 выполнен с индуктивностью, превышающей по крайней мере на порядок индуктивность коммутирующего дросселя 4.

Инвертор работает следующим образом.

Поскольку индуктивность дополнительного дросселя 1 выбирается по

S 173 меньшей мере на порядок превышающей индуктивность коммутирующего дросселя 4, входной ток iq имеет непрерывныи характер.

В момент t, когда проводят венти ли 7 и 8, поступают. отпирающие им пульсы i на вентили 8 и 9. Конденсатор 5, заряженный s момент напряжением полярности, указанной на фиг.1, начинает перезаряжаться по контурам 8-6-84 и 9-7-3-4. В момент входной ток i< полностью коммутируется из ранее проводивших вентилей

7 и 8 во вновь включившиеся вентили

6 и 9. Амплитуда тока перезаряда конденсатора 5 i превышает входной ток i, поэтому на интервале и - t< включается неуправляемый вентиль 10 и ток перезаряда конденсатора 5 течет по контуру 9-10-6-3-4. Этот .интервал является временем, предоставляемым на восстановление вентилей 7, 8, а величина обратного напряения, приложенного к ним, равна умме напряжений на проводящих вен.тилях б, 10 для вентиля 7 и 9, 10 иодля вентиля 9 (в известном инверто-! ре величина обратного .напряжения на . управляемых вентилях равна прямому падению напряжения на неуправляемых вентилях).

8 .момент г ток вентиля.10 прерываеуся, и на интервале t2- Фь

:происходит дозаряд конленсатора 5 то" ком контура 1-6-3-4-9 и напряжением полярности, обратной указанной на фиг.) (см.кривую U на фиг.2).

В .момент t импульсами системы

" управления включаются вентили 7, 8, и на интервале t — t4 происходит к .ч

3 мутация входного тока моста с вентилей 6, 9 на вентили 7 8. На интер" вале - с, когда вновь проводит вентиль 10, вентили 6 и 9 восстанавливаютсв под действием обратного напряжения, равного сумме падений напряжения на проводящих вентилях, а также вентиле 10.

После выключения вентиля 10 на интервале t д t< ток от источника по цепи 1-8-5-4-3-7 дозаряжает конденсатор 5 до напряжения величины и полярности, существовавших в момент. со.

Таким образом, к моменту t+ заканчивается цикл электромагнитных процессов, формирующих полный период

5988 6

Инвертор, содержащий подключенный к одному из входных выводов мост на управляемых вентилях, в диагональ. переменного тока которого включены по" следовательно соединенные цепь нагрузки, коммутирующие дроссель и конденсатор, а диагональ постоянного тока зашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем, .о т л.ич а ю шийся тем, что, с целью. 0 повышения надежности, он снабжен дополни, тельным дросселем и демпфирующей

RC-цепочкой, шунтирующей диагональ постоянного тока моста, соединенного с другим входным выводом через допол55 нительный дроссель, выполненный с ин" дуктивностью, превышающей по крайней;

I иере на порядок индуктивность комму" тирующего дросселя. l0

35 кривой тока нагрузки инвертора, Далее эти циклы повторяются.

Поскольку существующие типы вен" тилей, выключаются не мгновенно, в моменты выключения вентиля 10 t и

2 происходит резкий обрыв тока в нем. скачки тока приводят к генерации перенапряжений коммутирующим дроссе" лем 4, а также индуктивностью нагруз. ки и паразитной индуктивностью линии, соединяющей нагрузку с инвертором. Ограничение этих, перенапряжений по амплитуде, скорости нарастания и количеству полупериодов колебаний в переходном процессе нарастания напряжения на вентилях обеспечивает демпфирующая цепочка 11. Как видно из временных диаграмм на фиг.2, в люббй момент цикла включена та или другая диагональ моста и включенные вентили связывают демпфирующую цепочку 11 с выключенными вентилями независимо от того, к какой диагонали моста подключена цепочка )).

Поэтому одна демпфирующая цепь оказывается подключенной ic непроводящим вентилям, обеспечивая демпфирование напряжения на них.

Использование предложенной схемы позволяет вчетверо сократить количество демпфирующих RC-цепей s инверторе, исключить из него дополнительный управляемый вентиль во входной цепи, снизить загрузку вентилей моста, напряжением прямой и обратной

Полярности, что существенно повышает надежность устройства. формула и з о б р е т е н и я

1735988 Ф

Редактор О,Стенина

Заказ 1823 Тираж Подписное

ВВПШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101

У 78

i g 2 3 4 4 6

Фиг. Я

Составитель М.Иульменко

Техред И.Дндык . 1(орректор С.Шекмар