Інвертор

УКРАЇНА (19) U А о 15709 » (13) (505 Н 02 М 7/523 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ІНВЕРТОР 1 (20)95320108,06.08.93 (21)4828329/SU (22)24.05.90 (24)30.06.97 (46)30.06.97. Бюл. Mr З (56) 1. Авторское свидетельство СССР Ns 1304155, кл. Н 02 М 7/523, 1987. 2. Авторское свидетельство СССР Г* 1513596. кл. Н 02 М 7/523, 1989. 3. Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнических установок. Бер ко вич Е.И. и др. Л , , Энергоатомиздат, 1983,с.5О, рис. 2-2 0а (прототип). (72) Ламанов Сергій Леонідович, Ткаченко Юрій Савич, Ушаков Володимир Іванович, Комісаренко Олександр Іванович, Дзиґар Володимир Григорович, Горбачьов Георгій Ніколаєвіч (RU), Крівоносов Валєнтін Ніколаєвіч (RU), Ігнатьєв Боріс Гєоргієвіч (RU), Тур Анатолій Дмитрович, ЛІзенко Ігор Єгорович (73) Мале впроваджувальне підприємство "Стимул" (UA) (57) Инвертор, содержащий две цепочки из двух последовательно соединенных тиристоров, к выводам первой из которых подключен фильтровой конденсатор, и две цепочки из двух последовательно соединенных обратных диодов, гтичем общая точка тиристоров первой тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов первой диодной цепочки и с первым выходным выводом, общая точка тиристоров второй тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов второй диодной цепочки, а также два соединенных со входными выводами фильтровых дросселя и основной коммутирующий LC-контур, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен дополнительным коммутирующим LC-контуром и дополнительным фильтровым конденсатором, подключенным параллельно второй тиристорной цепочке, общая точка тиристоров которой соединена со вторым выходным вы* водом, однополярные выводы фильтровых конденсаторов соединены через основной и дополнительный коммутирующие LC-контуры, параллельно которым подключены обмотки фильтровых дросселей, снабженных магнитными сердечниками, причем обмотки выполнены со средними выводами, подключенными ко входным выводам, а полуобмотки дросселей снабжены промежуточными выводами, подключенными к соответствующим выводам диодных цепочек. Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для индукционного нагрева металлов. Известен инвертор, содержащий подключенные через фильтровые дроссели к входным выводам фильтровый конденсатор, мост тиристоров и мост обратных вентилей, выводы переменного тока которого связаны с выводами переменного тока моста тиристоров через конденсаторы смещения. К одному из выводов переменного тока мост обратных вентилей подключен конденсатор последовательною коммутирующего LC-контура, а также нелинейные дроссели и цепь нагрузки. Он снабжен дополнительным LC-контуром, соединенным последова о 15709 тельно с основным через цепь нагрузки и подключенным к другому выводу переменного тока моста обратных вентилей. Нелинейные дроссели включены последовательно с тиристорами моста, образуя выводы переменного тока последнего [1]. Недостатком этого инвертора является то, что напряжение обеспечивается применением дополнительных конденсаторов смещения, емкость каждого из которых соизмерима с емкостью фильтрового конденсатора. Такие средства, используемые в инверторе, усложняют схему и чрезмерно увеличивают массо-габаритные показатели и себестоимость инвертора. Известен резонансный инвертор, содержащий мост обратных диодов, подклкг ченных диагональю постоянного тока встречно к входным выводам, причем диагональ переменного тока упомянутого моста соединена с диагональю переменного тока тиристорного моста, в которую включены последовательная цепочка из коммутирующего дросселя, конденсатора и цепи нагрузки. Он снабжен дополнительным коммутирующим трансформатором, первичная обмотка которого включена в диагональ переменного тока мостов, а каждый из тиристоров моста подключен к входным выводам через одну из четырех вторичных обмоток коммутирующего трансформатора, каждая из которых включена согласно с первичной обмоткой [2]. Недостатком этого резонансного инвертора является то, что применение такого способа повышения надежности требует применения дополнительного оборудования, что существенно увеличивает массо-габаритные показатели и себестоимость устройства. 5 10 15 20 25 30 35 40 Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является инвертор, содержащий фильтровый конденсатор, две цепочки из двух последовательных тиристо- 45 ров и две цепочки из двух последовательных обратных диодов, причем общая точка тиристоров первой тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов первой диодной цепочки, общая точка тири- 50 сторов второй тиристорной цепочки соединены с общей точкой обратных диодов второй диодной цепочки, общие точки тиристоров первой и второй тиристорных цепочек соединены между собой через 55 последовательно включенные коммутирующий конденсатор, коммутирующий дроссель и цепь нагрузки, соответствующие выводы тиристорных и диодных цепочек, а также выводы фильтрового конденсатора подключены через фильтровые дроссели к входным выводам [3]. Недостатком инвертора является то, что напряжение на тиристорах в интервале воестановления близко к нулю, что увеличивает вдвое их реальное время восстановления и снижает надежность работы инвертора. Задачей изобретения является создание такого инвертора, в котором бы создание обратного напряжения на тиристорах в интервале восстановления управляемости позволило бы увеличить вдвое время восстановления тиристоров и повысить надежность работы инвертора. Поставленная задача решается тем, что инвертор, содержащий две цепочки из двух последовательно соединенных тиристоров, к выводам первой из которых подключен фильтровый конденсатор, и две цепочки из двух последовательно соединенных обратных диодов, причем общая точка тиристоров первой тиристорной цепочки соединена с общей точкой обратных диодов первой диодной цепочки и с первым выходным выводом, общая точка тиристоров второй тиристорной цепочки соединена общей точкой обратных диодов второй диодной цепочки, а также два соединенных со входными выводами фильтровых дросселя и основной коммутирующий LC-контур, согласно изобретению, снабжен дополнительным коммутирующим LC-контуром и дополнительным фильтровым конденсатором, подключенным параллельно второй тиристорной цепочке, общая точка тиристоров которых соединена со вторым выходным выводом, однополярные выводы фильтровых конденсаторов соединены через основной и дополнительный коммутирующие LC-контуры, параллельно которым подключены обмотки фильтровых дросселей, снабженных магнитными сердечниками, причем обмотки выполнены со средними выводами, подключенными ко входным выводам, а полуобмотки дросселей снабжены промежуточными выводами, подключенными к соответствующим выводам диодных цепочек. Таким образом в предлагаемом инверторе представляется возможным обеспечить оптимальные условия для запирания тиристоров, что повышает надежность работы инвертора без применения специального оборудования, увеличения массо-габаритных показателей и себестоимости инвертора. Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг.2 15709 то же, но с иным способом включения цепи нагрузки. Инвертор, представленный на фиг. 1, содержит две цепочки из последовательно соединенных тиристоров 1, 2 и 3, 4, две 5 цепочки из последовательно соединенных обратных диодов 5, 6 и 7, 8. Общая точка тиристоров 1, 2 соединена с общей точкой диодов 5, 6, а общая точка тиристоров 3,4с общей точкой обратныхдиодов7,8. Между 10 общими точками обратных диодов 5, 6 и 7, 8 включена нагрузка 15. Параллельно тиристорам 1, 2 включен фильтровый конденсатор 9, а параллельно тиристорам 3, 4 дополнительный фильтровый конденсатор 15 10. Обмотка фильтрового дросселя 16 подключена к анодам тиристоров 1,3, а обмотка фильтрового дросселя 23 - к катодам тиристоров 2, 4. Фильтровые дроссели 16 и 23 выполнены на магнитных сердечниках. Па- 20 раллельно обмотке дросселя 16 включена цепочка из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 11 и коммутирующего дросселя 13, составляющих основной коммутирующий контур LC, а 25 параллельно обмотке дросселя 23 - цепочка из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 12 и коммутирующего дросселя 14, составляющих дополнительный коммутирующий контур 30 LC. Общая точка полуобмоток 17, 18 фильтрового дросселя 16 подключена к положительному выводу источника питания, а общая точка полуобмоток 24, 25 Фильтрового дросселя 23 - к отрицательному выводу 35 источника питания. Промежуточные дополнительные выводы обмоток фильтровых дросселей 16, 23 подключены: полуобмотки 17 - к катоду обратного диода 5, полуобмотки 18 - к катоду обратного диода 7, полуобмотки 24_ - к аноду обратного диода 6 и полуобмотки 25 - к аноду обратного диода 8. 19, 20, 21, 22 - части полуобмоток 17 и 18 фильтрового дросселя 16 на магнитных сердечниках, а 26, 27, 28, 29 - части полуобмоток 24 и 25 фильтрового дросселя 23 на магнитных сердечниках. Емкости конденсаторов 9 и 10, 11 и 12 соответственно равны. Равны также индуктивности дросселей 13 и14, Инвертор представленный на фиг.2 отличается от предыдущего только способом включения цепи нагрузки, позволяющим удвоить частоту на выходе. На фиг.2 нагрузка 15 включена в рассечку между тиристорами тиристорных цепочек и между обратными диодами диодных цепочек. Схема, изображенная на фиг.1, работает следующим образом. При включении ти 40 45 50 55 ристоров 1, 4 появляются колебательные заряды коммутирующих конденсаторов 11 и 12 с одинаковой частотой в контурах 1013-11-1-15-4-10- и 9- Ы5-4-14- 12-9. К концу первого полупериода собственной частоты основного и дополнительного коммутирующих LC-контуров 11, 13 и 12, 14 конденсатор 11 заряжается до напряжения большего, чем напряжение конденсатора 10, а конденсатор 12 -до напряжения большего, чем напряжение конденсатора 9, ток тиристоров 1,4 спадает до ну/ія. Во второй полупериод происходит частичный разряд коммутирующих конденсаторов 11 и 12 в контурах 11-13-10-29-8— 15-5-19-11 и 12-14-29-8-15-5-19-12 При этом к частям обмоток 20, 21,22 фильтрового дросселя 16 прикладывается напряжение первого дополнительного фильтрового KQHденсатора 10 плюс напряжение на нагрузке 15 и на части обмоток 29 фильтрового дросселя 23, а к частям обмоток °1, 27, 28 фильтрового дросселя 23 прикладывается напряжение фильтрорчго конденсатора 9 плюс напряжение на нагрузке 15 и на части обмотки 19 фильтрового дросселя 16. Напряжения, прикладываемые к частям обмоток 20, 2 1 , 22 и 26, 27, 28, трансформируются в части обмоток 19 и 29 и прикладываются к тиристорам 1 и 4 запирающей полярности в контурах 19-5-1-19 и 29-4-8-29. К концу второго полупериода частичный разряд коммутирующих конденсаторов 11, 12 прекращается и обратные диоды 5,8 закрываются. В третий полупериод включаются тиристоры 2, 3 и происходит перезаряд конденсаторов 11 и 12 до полярности, указанной в схеме в скабках, в контурах 11-13-3-15- 2-9-11 и 12-14-10-3-15-2-12. Полярность напряжения нао&моткахфильтровых дросселей 16, 23 меняет свой знак, чем обеспечивается работа магнитных сердечников с полым циклом перемагничивания. К концу третьего полупериода коммутирующий конденсатор 11 перезаряжается до напряжения бопьшего, чем напряжение на фильтровом конденсаторе 9, а коммутирующий конденсатор 12 - до напряжения большего, чем напряжение на дополнительном фильтровом конденсаторе 10, ток тиристоров 2, 3 спадает до нуля. В четвертый полупериод происходит частичный разряд коммутирующих конденсаторов 11, 12 в контурах 11-9-26-6-15-7-22-13-11 и 1226-6-15-7-22-10-14-12. При этом к частям обмоток 19, 20, 21 филы рового дросселя 16 прикладывается напряжение фильтрового конденсатора 9 плюс напряжения на нагрузке 15 и на части обмотки 26 фильтрового дросселя 23 в контуре 9-19-20-21-7-15 15709 8 тоты на выходе нагрузки 15 может быть 26-9, а к частям обмоток 27, 28, 29 фильтровключена в рассечку между тиристорами вого дросселя 23 прикладывается напряжетиристорных цепочек и между диодами диние дополнительного фильтрового одных цепочек, как это показано ма схеме конденсатора 10 и плюс напряжения на нафиг,2. При этом работа инвертора принцигрузке 15 и на части обмотки 22 фильтрового пиально не меняется. дросселя 16 в контуре 10-22-7-15-6-2728-29-10. Таким образом, благодаря использоваНапряжения, прикладываемые к частям нию фильтровых дросселей, выполненных обмоток 19. 20, 21 и 27. 28.29 трансформируются в части обмоток 22 и 26 и прикладыва- 10 на магнитных сердечниках и снабженных дополнительными промежуточными вывоются к тиристорам 3 и 2 в запирающей дами, с помощью которых в рассечку кажполярности в контурах 22-7-3-22 и 26-2-6дого тиристорно-диодной цепочки 26. К концу четвертого полупериода частичвключены части обмоток дросселей, в икные разряды коммутирующих конденсаторов 11 и 12 прекращаются и обратные диоды 6, 7 15 верторе восстановления управляемости создаются оптимальные условия для закрываются. запирания тиристоров, что существенно поНа этом цикл работы инвертора заканвышает надежность работы инвертора. чивается. При необходимости удвоения час ю Фиг. і 15709 Упорядник Замовлення 4197 Техред М.Моргентал Коректор М. Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул Гагаріна, 101