SU756576A1 - Self-sustained series inverter - Google Patents

Self-sustained series inverter Download PDF

Info

Publication number
SU756576A1
SU756576A1 SU782657349A SU2657349A SU756576A1 SU 756576 A1 SU756576 A1 SU 756576A1 SU 782657349 A SU782657349 A SU 782657349A SU 2657349 A SU2657349 A SU 2657349A SU 756576 A1 SU756576 A1 SU 756576A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
choke
filter
bridge
additional
diode
Prior art date
Application number
SU782657349A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Viktor V Shipitsyn
Vladislav Luzgin
Aleksej A Novikov
Andrej A Rukhman
Original Assignee
Uralsky Politekhn Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uralsky Politekhn Inst filed Critical Uralsky Politekhn Inst
Priority to SU782657349A priority Critical patent/SU756576A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU756576A1 publication Critical patent/SU756576A1/en

Links

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

Изобретение относится к области преобразовательной техники и предназначено для индукционного нагрева металлов.The invention relates to the field of converting technology and is intended for induction heating of metals.

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] .There are known circuits of consecutive 5 autonomous inverters with recovery of excess reactive energy from the commutation of a throttle through the opposite gate to capacitors charged up to half of the supply voltage [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] . 20The closest to the proposed is an inverter containing two thyristor bridges with commutating LC circuits in diagonals, the anodic 15 groups of which are connected through one of the input pins through the filter chokes and the cathode interconnected through each other and filter capacitors [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, 30The drawback of the circuit is that the excess reactive energy stored in the switching circuit is discharged by means of counter-parallel-switching valves 25, therefore, a small reverse voltage is applied to the valves in the time interval provided for restoring controllability.

22

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.equal to the voltage drop on the oncoming valves, which leads to a decrease in the resorption rate of minority carriers in direct valves, and to an increase in the time required to restore their controllability, and, consequently, to a decrease in reliability.

Цель изобретения - повышение надежности.The purpose of the invention is to increase reliability.

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 группойTo achieve this goal in a serial autonomous inverter containing two thyristor bridges with commutating SC circuits in the diagonals, the anode groups of which are connected through filter chokes to one of the input pins, and the cathode connectors are interconnected through a choke, as well as filter capacitors, the choke is equipped with an additional winding, one end of which is connected to the anode group of the first bridge through one of the filter capacitors and through a series-connected diode connected in the forward direction, and The additional filter capacitor is with the cathode group of the second bridge, and its other end is connected to the first output terminal directly and connected through another filter, a level capacitor with an anode group

33

756576756576

4four

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.the second bridge, with which through an additional diode connected in the forward direction, is connected a second output terminal, with at least one compensating capacitor connected in parallel with the output terminals, and the connection point of the said diode with an additional filter capacitor is connected with filter chokes.

Инвертор снабжен также вспомогательным дросселем и вторым компенсирующим конденсатором, включеннымThe inverter is also equipped with an auxiliary choke and a second compensating capacitor included

. последовательно с первым, причем их общая точка соединена с катодной группой первого моста, а вспомогательный дроссель включен между вторым выходным выводом и дополнительным диодом.. in series with the first, with their common point connected to the cathode group of the first bridge, and the auxiliary choke is connected between the second output terminal and the additional diode.

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.In addition, the inverter is equipped with a second additional filter capacitor and three auxiliary diodes, and the windings of all chokes are made with tapes, and the tap of the filter choke connected to the anode group of the second bridge is connected to the connection point of the said diode with the additional Filter capacitor, and the tap of the filter choke, connected to the anode group of the first bridge, through the second additional filter capacitor connected to the cathode group of the first bridge and through two auxiliary the diode connected in the opposite direction is connected, respectively, with the tap of the main winding of the choke and with the first output terminal, and the tap of the additional winding of the choke through the third auxiliary diode connected in the forward direction is connected with the anode group of the first bridge.

На фиг. 1-3 дана схема инвертора,’ варианты исполнения.FIG. 1-3 gives an inverter circuit, ’variants.

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.The inverter contains two bridges consisting of thyristors 1-8, in the diagonal of which are switched commutating circuits consisting of commutating chokes 9, 10 and commutating capacitors 11, 12, filter capacitors 13, 14, additional filter capacitors 15, 16, diode 17 , additional diode 18, auxiliary diodes 19, 20 and 21, choke with main 22 and auxiliary 23 windings, load circuit consisting of compensating capacitors 24, 25. and inductor 26, choke 27, filter chokes 28.

Инвертор, схема которого изображена на фиг. 1, работает в установившемся режиме следующим образом.An inverter whose circuit is shown in FIG. 1, operates in steady state as follows.

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.In the first cycle, the thyristors 1, 2 and 5, 6 are opened and the current flows through the circuits 13-1-9-11-2-24-23-31 and 14-5-10-12-6-22-24-14, t . both currents are summed in the load circuit and flow from the bottom up. The second half of the current half-cycle when the voltage. on the windings 22, 23, the choke adopts the polarity indicated in FIG. 1, and the sum of the voltages on the indicated chokes exceeds the supply voltage to which the additional capacitor 15 is charged, the diode 17 opens. From this moment the current in the inverter bridges stops, the overcharging of the switching capacitors 11, 12 stops at a predetermined level and the current of excess reactive energy flows, stored in the windings of the choke 22, 23 along the contour 22-24-23-17-15-22, i.e. flows along the load circuit in the same direction as the current of the inverter bridges. Since the recovery of excess reactive energy is carried out from two series-connected, common-mode voltages, windings of chokes 22, 23 to a capacitor 15 charged to a full supply voltage, the voltage on each winding is limited to half the supply voltage.

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.In the second cycle, the thyristors 3, 4 and 7, 8 are opened and the processes in the circuit proceed as described. With an increase in the equivalent load resistance, the voltage on the load circuit also increases, with the amplitude of which, equal to the supply voltage, the diode opens, 18 and the discharge current of the excess reactive energy stored in the load flows through the circuit 24-18-1424. Since the filter capacitors have a finite value, the voltage at the load controller is not sufficiently limited, which leads to a sharp reduction in the time allowed for the restoration of controllability of direct gates and to a breakdown of the inversion process.

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 вели5FIG. 2 shows an inverter circuit in which the main switching processes proceed as described, and the voltage on the inductor 26 is twice as high as in the circuit in FIG. 1, due to the inclusion in series with it of an additional compensating capacitor, equal in magnitude to the first. Since only the compensating capacitor 24 flows around the high-frequency current of the inverter bridges, only half of the voltage on the inductor will be applied to them, the critical value of the voltage applied to the inverter bridges is 0.8-0.9 of the supply voltage, and at the same time voltage amplitude is 1.6-1.8 of the supply voltage. This level of voltage limitation on the load circuit is achieved by regulating

756576756576

66

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.the inductor 27, in the discharge circuit of excess reactive energy stored in the load (26-27-18-14-26), and the discharge circuit covers the entire inductor, and the control range - the amplitude of the voltage on the inductor is in the range from the level equal to the supply , to which the filter capacitor 14 is charged with the minimum inductance of the choke 27 and above - with an increase in the inductance of the choke 27. Accordingly, the range of voltage regulation on the load applied to the inverter bridges lies in the range from half the supply . Since there is a constant component in the current of the inverter bridges, it is bridged by a filter choke 28 to eliminate the one-sided recharge of the compensating capacitor 24.

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.With an increase in the power and frequency of the converters, the parasitic inductances that are not covered by the fault circuit and the parasitic inductance connected to the circuit of the excess reactive power circuit have a significant influence on the voltage buildup on the switching capacitors. FIG. 3 shows an embodiment of the circuit of the proposed inverter, in which the effectiveness of voltage limiting on the elements is increased. This scheme works as follows.

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.In the first cycle, the thyristors 1, 2 and 5, 6 are opened. First, due to the energy stored in the switching capacitors, the current flows through the circuits 11-2-24-23-21-1-1-9-11 and 12-622-20-16 -24-14-5-10-12, and then, when the voltage on the taps of the windings of the choke is lower than the supply voltage, to which the capacitors 13 and 16 are charged, the current flows through the circuits 13-1-9-11-2-24 -23-13 and 14-5-10-12-6-22-24-14. In the second half of the current half-cycle, as in the first case, the diode 17 opens and the reset current flows along the circuit 22-24-23-17-15-24. In this case, the excess reactive energy stored in the switching capacitors is discharged in the first half of the current half-cycle, and the excess reactive energy stored in the windings of the choke is discharged in the second half of the current half-period. Reset of excess reactive energy stored in the load circuit is carried out in both the first and second half-periods of the output voltage along the circuits 24-18-14-24 and 24-29-16-24.

Для устранения неравномерного распределения напряжения на обмотках дросселя 22, 23 при сбросе избыточнойTo eliminate the uneven distribution of voltage on the windings of the choke 22, 23 when dumping excess

реактивной энергии во второй половине полупериода тока, а следовательно, для равного ограничения напряжения на элементах мостов инвертора, обмотки 22, 23 дросселя выполняют магйитосвязанными.reactive energy in the second half of the current half-cycle, and therefore, for equal voltage limiting on the inverter bridge elements, the windings 22, 23 of the choke are magitically coupled.

Claims (3)

Формула изобретенияClaim 1. Последовательный автономный инвертор, содержащий два тиристорных моста с коммутирующими 1С-контурами1. Serial autonomous inverter containing two thyristor bridges with switching 1C-circuits 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.in the diagonals, the anode groups of which are connected through filter chokes with one of the input terminals, and the cathode are connected to each other through a choke, as well as filter capacitors, characterized in that, in order to increase the reliability, the choke is provided with an additional winding, one end of which through one of filter capacitors connected to the anode group of the first bridge and through a series-connected diode connected in the forward direction, and an additional filter capacitor to the cathode group of the second bridge, and its other horse C is connected to the first output terminal directly and connected through another filter condensate. with the anode group of the second bridge, to which a second output terminal is connected via an additional diode connected in the forward direction, with at least one compensating capacitor connected in parallel with the output terminals, and the connection point of the said diode with an additional filter capacitor is connected to filter chokes. 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.2. Inverter on π. 1, which is equipped with an auxiliary choke and a second compensating capacitor connected in series with the first, with their common point connected to the cathode group of the first bridge, and an auxiliary choke connected between the second output terminal and the auxiliary diode. 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 катодной3. Inverter on π. 1, characterized in that it is equipped with a second additional filter capacitor and three auxiliary diodes, and the windings of all chokes are made with tapes, and the filter choke, connected to the anode group of the second bridge, is connected to the connection point of the diode with an additional filter capacitor, and the tap of the filter choke connected to the anode group of the first bridge through the second additional filter capacitor connected to the cathode 77 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 вthe group of the first bridge and through two auxiliary diodes connected in the opposite direction are connected, respectively, with the tap of the main winding of the choke and with the first output terminal, and the tap of the additional winding of the Choke through the third auxiliary diode included in 756576 8756576 8 прямом направлении, соединена сforward direction connected to анодной группой первого моста.anode group of the first bridge.
SU782657349A 1978-08-08 1978-08-08 Self-sustained series inverter SU756576A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782657349A SU756576A1 (en) 1978-08-08 1978-08-08 Self-sustained series inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782657349A SU756576A1 (en) 1978-08-08 1978-08-08 Self-sustained series inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU756576A1 true SU756576A1 (en) 1980-08-15

Family

ID=20782424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782657349A SU756576A1 (en) 1978-08-08 1978-08-08 Self-sustained series inverter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU756576A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zamiri et al. A new cascaded switched-capacitor multilevel inverter based on improved series–parallel conversion with less number of components
US7050311B2 (en) Multilevel converter based intelligent universal transformer
US4446513A (en) DC/AC Bridge inverter including a switching aid and inductive energy recovery circuit
US7402983B2 (en) Method for use of charge-transfer apparatus
US6977449B2 (en) Frequency converter and drive for electric motor
US20080290845A1 (en) Charge-transfer apparatus and method
US5946208A (en) Power converter
JP3715807B2 (en) Power phase adjusting device and power transmission system using the power phase adjusting device
JPH03103079A (en) Method and apparatus for regenerating energy in power converting circuit using gto thyristor
US4405977A (en) Commutation circuits for thyristor inverters
WO2003009459A1 (en) A concerter and a method for controlling a converter
Vodovozov et al. Power electronic converters
CN110661410A (en) Modular multilevel matrix converter starting method with protection property
SU756576A1 (en) Self-sustained series inverter
JPS60148374A (en) Dc/dc converter
SU896725A1 (en) Self-sustained voltage inverter
SU836740A1 (en) Self-sustained series inverter
RU2453976C2 (en) Stand-alone harmonica inverter with quazi-resonance switching
KR820000337B1 (en) Voltage limitation and energy rehound circuit for current source inverter
SU1317588A1 (en) Device for artificial commutation of converter thyristors
SU1524148A1 (en) Self-excited inverter
RU1818671C (en) Self-sustained voltage inverter with forced switching
SU714599A1 (en) Self-sustained serial inverter
SU949763A1 (en) Serial self-sustained inverter
SU752696A1 (en) Self-contained series inverter