159942. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés nagyfrekvenciás villamos energi egyen-váltó inverterkapcsolás segítségével való előállítására

3 159*942 4 szelepek által létrehozható, a vezérelhető villamos szelepek szabaddáválási ideje által korlátozott frekvencia tetszésszerinti többszörösét a kapcsolás kimenetén oly módon biztosítja, hogy a vezérelhető villamos szelepek lezárásához szükséges feszültséget legalább olyan hosszú ideig tartja fenn, mint amekkora a vezérelhető villamos szelepek szabaddáválási ideje éspedig úgy, hogy a terhelés feszültségéről vett vagy külső vezérlő jelekkel, a vezérelhető villamos szelepek segítségével megindított áramokkal egy vagy több energiatárolót, pl. kondenzátort egymás után és váltakozva ellentétes irányú feszültségre töltünk fel úgy, hogy energiatárolónként egy vagy több vezérelhető villamos szelep részére a szabaddáválási idő biztosításához szükséges negatív feszültséget szolgáltassa. A találmány szerinti megoldás esetén a viszonylag lassú, hosszú szabaddáválási idejű tirisztorok ily módon alkalmazhatókká válhatnak nagyfrekvenciás inverterekben. Ismeretes, hogy minél kevésbé törekszünk tirisztor tervezésénél a szabaddáválási idő csökkentésére, annál könynyebb nagy, maximális kezdeti áramváltozási sebességű tirisztort megvalósítani. A találmány szerinti kapcsolás azzal, hogy csökkenti a tirisztor szabaddáválási idejével szembeni követelményeket, lehetőséget ad egy adott feladatra a nagyobb maximális kezdeti áramváltozási sebességű tirisztorok alkalmazására. A találmányt részletesebben az alábbi kiviteli példák segítségével ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti egyen-váltó inverterkapcsolás tömbvázlatát mutatja. A 2. ábra az 1. ábra tömbvázlata szerint felépülő, s az inverter alapegység főbb részeit bemutató inverter tömbvázlatát szemlélteti. A 3. ábra a szaggatott vonallal körülhatárolt pozitív inverter alapegység kapcsolását ábrázolja a tápláló oldal, a terhelés és a vezérlő logika sematikus vázlatával kiegészítve. A4, ábra a pozitív inverter alapegység leglényegesebb feszültségeinek és áramainak az -időbeli változását ábrázolja. Az 5. ábra a szaggatott vonallal körülhatárolt negatív inverter alapegység kapcsolását ábrázolja a tápláló oldal, a terhelés és a vezérlő logika sematikus vázlatával kiegészítve. A 6. ábra egyenáramú és váltakozóáramú oldalon egyaránt egymással párhuzamosan kapcsolt, (2n+3) pozitív inverter alapegységből felépített egyen-váltó inverter kapcsolás elvi vázlatát mutatja. A 7. ábra a 6. és 8. ábrákban vázolt inverter kapcsolások vezérelhető villamos szelepeihez érkező vezérlő impulzusok egyik lehetséges időbeli sorrendjét adja, n=0 esetre. A 8. ábra egyenáramú és váltakozóáramú oldalon egyaránt egymással párhuzamosan kapcsolt (2n+3) pozitív és ugyanannyi, s ugyancsak hasonló módon párhuzamosan kapcsolt negatív inverter alapegységből felépített egyenváltó inverter kapcsolást mutat. A leírás egyszerűsítése érdekében bevezettük az inverter alapegység fogalmát. Inverter alapegységen az egy vagy két vezérelhető villamos szelep lezárásához szükséges feszültséget bizto-5 sító energiatárolót, pl. kondenzátort és az ehhez tartozó két vezérelhető villamos szelepet, valamint az ezekkel sorba kapcsolt induktivitásokat értjük. Bevezettük a pozitív és a negatív inverter 10 alapegység fogalmakat. Pozitív inverter alapegység esetén a vezérelhető villamos szelepek az áramkörben az energiaforrás pozitív sarka és a terhelés között, negatív inverter alapegység esetén viszont a terhelés és az energiaforrás negatív 15 sarka között helyezkednek el és irányításuk mindig olyan, hogy az áram pozitív sarok felől a negatív sarok felé való folyását ne akadályozzák. 20 A találmány szerinti egyen-váltó inverter legegyszerűbb kapcsolásának tömbvázlatát az 1. ábra, az inverter alapegység főbb részeit is bemutató változatát a 2. ábra szemlélteti. Az ábrákban D—C az egyenáramú bemenő, A—C a 25 váltakozóáramú kimenő kapcsokat, I az inverter alapegységét, L a rezgőkörös terhelést, Lo az inverter vezérelhető villamos szelepeit vezérlő logikát, In és Out a bemenőági és a kimenőági kétpólust, Co az inverter alapegység kondenzá-30 torát, B pedig a bemenőági és a kimenőági kétpólus, valamint a Co kondenzátor közös pontját jelöli. A 3. ábra a 2. ábrán közölt inverter kapcsolás részletesebb vázlatát mutatja. A kapcsolás két 35 vezérelhető villamos szelepet tartalmaz, amelyeket a vezérlő logika egymás után gyújt. Megfelelően megválasztott időpontokban érkező vezérlő impulzusokkal elérhető, hogy az egyik vezérelhető szelep gyújtásakor az energia az 40 egyenáramú tápforrásból első lépésben kondenzátoros energiatárolóba kerüljön, majd a másik vezérelhető szelep egy későbbi időpontban bekövetkező gyújtása révén a kondenzátorban tárolt energia a terhelésbe jusson. 45 A 3. ábrán a szaggatott vonallal körülhatárolt rész a pozitív inverter alapegység. A C és D' egyenáramú bemenő kapcsokra csatlakozó egyenáramú energiaforrásról most is és a későbbiekben is feltételezzük, hogy sima, állandó egyenfeszültséget ad, amely a terhelő áram hatására sem változik. Az L' terhelés most is és az alábbi kapcsolásokban is egy alkalmasan megválasztott csillapított rezgőkör. A sok lehetséges rezgőköri kapcsolás közül a 3. ábra a párhuzamos rezgőkört tünteti fel, amely egy párhuzamosan kapcsolt CL' kondenzátorból, L' induktív tekercsből és RL' ellenállásból áll. Az L' terhelés a valóságban pl. a középfrekvenciás indukciós kemence induktor tekercse és ezzel párhuza" mosan kapcsolt középfrekvenciás kondenzátortelep lehet. A D'—B' és a B'—A' pontok közé iktatott IN' bemenőági és OUT' kimenőági kétpólus kapcsolása megegyezik, nevezetesen az IN' 6S bemenőági kétpólus egy VI' vezérelhető villamos 2