Автономный инвертор с регулируемой выходнойчастотой

описднии

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

6оюа Соввтсккк

Сецк занстичвсккк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 11.Vl).1966 (№ 1089739/24-7) Кл. 21d -, 12/03

21d -, 14/02 с присоединением заявки №

Приоритет

МПК Н 02ш

Н 02m

УДК, 621.314.27(088.8) Комитет по делаМ кзобретеннй и открыткй чрн Совете Министров

СССР

Опубликовано 17.VII 1968. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 23.Х.1968

Авторы изобретения

М. М. Акодис, С. М. Кацнельсон и М. В. Бриль

Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова

Заявитель

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЫХОДНОЙ

ЧАСТОТОЙ

Известен автономный инвертор с регулируемой выходной частотой, содержащий аоследовательно соединенные и поочередно работающие тиристорные ячейки, зашунтированные сопротивлениями.

Указанный инвертор не позволяет получать широкий диапазон входного напряжения.

Основными отличительными особенностями предлагаемого автономного инвертора является то, что, с целью увеличения диапазона входного напряжения и повышения надежности, параллельно указанным сопротивлениям подключены конденсаторы.

На фиг. 1 представлена схема инвертора с последовательно соединенными ячейками; на фиг, 2 — многоячейковый .последовательный инвертор с включением вентилей между секциями первичной обмотки инверторного трансформатора; на фиг. 3 — многоячейковый последовательный пнвертор с последовательнопараллельным включением ячеек; на фиг. 4— многоячейковый последовательный инвертор с последовательно-параллельным соединением ячеек и с .подключением коммутирующих емкостей между средними точками каждой пары вентилей; на фиг. 5 — многоячейковый последовательный инвертор с последовательно-параллельным соединением ячеек, включенных между секциями первичной обмотки инверторного трансформатора.

Инвертор содержит последовательно соединенные ячейки 1 — 8 с тиристорами 4 — 9 и шунтирующими их сопротивлениями 10 — 12, параллельно которым подключены конденсаторы .5 13 — 15.

С целью обеспечения возможности питания многоячейковых лреобразователей повышенной частоты or источника постоянного тока с напряжением, превышающим допускаемое для

10,вентилей каждой ячейки, ячейки 1, 2, 8 преобразователя соединены последовательно для поочередной работы отдельных последовательно соединенных ячеек или их групп. В этом случае все вентили 4 — 9 преобразователя оказы15 ваются включенными последовательно, но в течение каждого периода выходной частоты работает только один вентиль либо группа вентилей различных ячеек.

Инвертор на фиг. 1 .присоединен к источни20,ку постоянного тока аовышенного напряжения через сглаживающие дроссели 1б и фильтровые емкости 13 — 15, включенные между собой последовательно через секции первичной обмотки 17 — 19 выходного трансформатора 20.

25 Для равномерного распределения постоянного напряжения между фильтровыми емкостями

i8 — 15 параллельно им включены выравн" вающие сопротивления 10 — 12. Каждая ячейка инвертора содержит по два вентиля (4 и 5, б

30 и 7, 8 и 9) и один коммутирующий конденса221811

65 тор 21, 22 и 28. Все ячейки, а также все вентили включены между собой последовательно.

Нагрузка 24 присоединена кс вторичной обмотке 25 выходного трансформатора 20, Работает устройство следующим ооразом.

B момент, включения вентиля 4 к всрхнсй фазе секции перьичной обмотки 17 инверторного трансформатора 20 приложено отрицательное напряжение относительно средней точки, после чего происходит персзаряд коммутирующего конденсатора 21, к концу которого напряжение на трансформаторе 20 имеет противоположный знак. После окончания колебательного процесса вентиль 4 выключается и включается очередной вентиль, принадлежащий любой другой ячейке, например вентиль 6 ячейки 2. В момент включения вентиля 6 к верхней фазе секции первичной обмотки 18 трансформатора 20 снова приложено отрицательное напряжение относительно средней точки, после чего начинается персзаряд коммутирующей емкости 22 и смена полярности напряжения на обмотках трансформатора 29. Таким образом, в течение промежутка времени ог включения одного вентиля до включения другого напряжения на обмотках инверторного трансформатора 20 проходит полный цикл своего изменения. После того, когда закончится поочередное включение и отключение вентилей

4, 7, 8 всех ячеек и напряжение на всех коммутирующих конденсаторах 21 — 23 изменит свой знак, начинается поочередное включение и погасание вентилей 5, 7, 9 всех ячеек.

В этом случае также при включении каждого вентиля, например 5, к нижней фазе секции первичной обмотки 17 трансформатора 20 окажется приложенным положительное напряжение по отношению к средней точке, так как конденсатор 22 после гашения вентиля 4 остался заряженным положительно. Это равносильно приложению к верхней фазе отрицательного напряжения, которое в процессе,перезаряда конденсатора 21 меняет свой знак и к концу горения вентиля будет положительным, т. е. процесс протекает так же, как и при включении вентилей 4, 6, 8.

В результате в течение полного цикла работы всех вентилей на вторичной обмотке 25 инверторного трансформатора 20 получится

«и» периодов переменного напряжения по числу ячеек «и». Время воздействия обратного чапряжения на вентиль, необходимое для восстановления его управляемости больше, чем в обычном одноячейковом параллельном инвер180 гор в 2 (1+ (а — 1) ) раз, где и число ячео ек, а б — предельный угол, необходимый для восстановления управляемости вентиля. Например, при трех последовательно включенных ячейках и 6=45, а время, предоставляемое на восстановление управляемости вентилей, увеличивается в 18 раз. Для тиристоров, имеющих время восстановления управляемости порядка 30 .чксек в одноячейковом параллельном инверторе при 6=45, предельная частота

25 зо

55 будет равна около 4000 гц, а в данной схеме при трехячсйковом исполнении предельная частота составит около 70 кгп.

В отличие от простого каскадного включения выпрямителей и обычных инверторов, применяемых для повышения пи гающего напряжения, в данном инверторе имеется возможность поочередного включения последователь,но соединенных ячеек, в то время как при простом каскадном соединении совершенно обязательным является одновременная работа Всех каскадно включенных элементов. Это отличие позволяет наряду с возможностью повышения питающего напряжения сохранить свойства многоячсйковых схем, т. е. обеспечить увеличение времени, предоставляемого на восстановление управляемости вентилей во много раз, чго дает возможность осуществить преобразователи ультразвуковой частоты, питающееся от источника постоянного тока повышенного напряжения. Отличие схемы представленной на фиг. 2 состоит в том, что секции первичной обмотки 26, 27, 28 инверторного трансформатора 29 включены последовательно между вентилями ячеек 80, 81, 82.

На фиг. 3 приведена схема выполнения инвертора, позволяющая осуществить питание от источника повышенного напряжения и повысить мощность инвертора благодаря лучшему использованию обмоток трансформатора. В этой схеме одновременно работают два вентиля в каждой ячейке 38, 84, 85. Например, при работе ячейки 88 включаются одновременно вентили 86 и 87, при работе ячейки 84 — вентили 88 и 89 и т. д. После окончания работы вентилей 40 и 41 в ячейке 85 -нова работаег ячейка 83, Ilo включаются другие вентили 42 и 48 и т. д. TIpH этом обеспечивается равномерггое распределение токов между параллельно работающими вентилями 86 — 87, 88 — 89, 40—

41 и снижастся действующее значение тока, протекающего по секциям первичной обмотки

44 инверторного трансформатора 45 по сравнению с инвертором такой же мощности, работающим по схеме, представленной на фиг. 1, но с удвоенным числом вентилей к включенных попарно-параллельно.

В схеме на фиг. 4 с последовательным соединением ячеек 46, 47, 48 коммутирующие конденсаторы 49 ьключены между средними точками двух пар последовательно включенных вентилей 50 ка кдой ячейки, что позволяет при прочих равных условиях сократить в два раза число фильтровых емкостей и секций первичной обмотки 51 трансформатора 52. В схеме на фиг, 5 ячейки 58, 54, 55 включены между секциями первичной обмотки 56 инверторного трансформатора 57.

Предмет изобретения

Автономный инвертор с регулируемой выходной частотой, содержащий последовательно соедицснные и поочередно работающие ти221811 ристорныс ячеики, зашунтированные сопротивлениями, от.ж:.июи1ийся тем, что, с целью увеличения диапазона входного напряжения и повышения надежности, параллельно указанным сопротивлениям подключены конденсаторы.

221811 и8 иг 5

Рсг

Составитель Л. Борисова

Техред P. М. Новикова Корректор О. Б. Тюрина

Редактор Е. Кречетова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2858)12 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4