181979. lajstromszámú szabadalom • Önvezérlésű soros inverter
(19) HU MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS (H) 181979 Bejelentés napja : (22) 1978. XII. 22. (21) (UI—273) Nemzetközi osztályozás : (51) NSZOj H 02 M 5/00 Közzététel napja: (41)1983. (42) I. 28. ORSZÁGOS TAT ÁT MÁNYT f Sz T aláímáöy/T'N*,. bsdsími Tár. ' , ö/j HIVATAL Megjelent : (45) 1986. VI. 30. • Feltalálók : (72) Sapiro Szemen Volfovics mérnök, Ufa, Gutyin Leonyid Iljics mérnök, Ufa, Kijamov Rinat Nizamovics mérnök, Ufa, Ahotnyikov Viktor Anyiszimovics mérnök, Ufa, Roginszkaja Ljubov Emmanuilovna mérnök, Ufa, Kazancev Vlagyimir Georgijevics mérnök, Ufa, Novicskov Vlagyimir Jevgenyevics mérnök, Ufa, Szovjetunió Szabadalmas: (73) Ufimszkij Aviacionnij Insztyitut imenyi Ordzsonikidze, Ufa, Szovjetunió (54) Önvezérlésű soros inverter í A találmány tárgya a félvezetős frekvenciaátalakítás területére vonatkozik és indukció, ultrahang, vagy vibrációs berendezések nagyfrekvenciás áramának előállítására szolgál, különösen a kohóipar, a repülőgépipar és a kémiai ipar részére. 5 Már ismeretes, hogy a tirisztorok kapcsolófrekvenciáját a dinamikus paraméterek, mégpedig a megengedett áram- és feszültségemelkedés meredeksége és a kikapcsolási idő korlátozza. Ennek következtében az inverter kimenő feszültségének frekvenciája is korlátozott. 10 Ez lényegesen szűkíti a tirisztoros inverterek alkalmazási területét, amely ily módon mindössze néhányszor 10 kHz. Az alkalmazás igénye gyakran magasabb frekvenciákat követel. Az egyik ismert önvezérlésű soros inverter kapcsolás- 15 nál a frekvencia növelését az inverter tirisztorai villamos terhelésének csökkentésével oldják meg, mégpedig csillapító, kiegyenlítő és más pótlólagos áramkörök mint például frekvenciasokszorozó kapcsolások alkalmazásával, amelyekben e tirisztorokat híd- és cellakapcsolások- 20 ban alkalmazzák (lásd pl. a 235 177, 547 019, 584 414 sz. szovjet szerzői tanúsítványokat). Mindezen megoldások hátránya, hogy nagymértékben szükséges volt a tirisztorok számát növelni, miáltal az inverter kondenzátorait és fojtóit is nagymértékben növelni kellett. 25 Ez a kapcsolás geometriai méretének növeléséhez és az inverterhatásfokának csökkentéséhez vezetett. Ismeretes egy önvezérlésű soros inverter kapcsolás, amelynek szabályozható villamos szelepekből alkotott hídkapcsolásában a váltakozó áramú hídágiran LC-tag 30 2 és egy leválasztó kondenzátor, míg az egyenáramú hídágban legalább egy nem szabályozható villamos szelep van elhelyezve, amely utóbbinak feladata, hogy a hídkapcsolás szabályozható szelepének feszültségét korlátozza (lásd például a 300 934 sz. szovjet szerzői tanúsítványt). Ezen utóbb említett inverternél a feszültségkorlátozást négy nem vezérelhető villamos szeleppel oldották meg, amelyek ellenpárhuzamos kapcsolásban vannak a szabályozható szelepekkel, míg a terhelés egy leválasztó kondenzátorral sorbakötve az egyenáramú hídágban helyezkedett el. A kimenő feszültség frekvenciája ezen ismert inverternél kétszer nagyobb, mint a vezérelhető szelep kapcsolási frekvenciája. Minden fél munkaciklusnak «■- amelyet a tirisztorpár bekapcsolási ideje és a nem szabályozható villamos szelep (inverziós diódák) határoznak meg — a terhelésen végbemenő áramváltozás periódusa felel meg. Az említett inverteméi a kimenő frekvencia a tirisztorok kapcsolási frekvenciájának kétszeresénél nem nagyobb, amelynek oka az inverter valamennyi kapcsolási elemének linearitási eltérése (a villamos szelepekkel alkotott híd kivételével). Ennek következtében a frekvencia növekedése a tirisztorok önfrekvenciájának növekedése következtében a tirisztorok nyitási és zárási idejeinek rövidülését, a visszatérő feszültségek nemlinearitását és az inverter hatásfokának csökkentését okozzák, ami rendkívül nem kívánatos jelenség. A terhelésnek a leválasztó kondenzátorral való soros kapcsolása az említett inverternél oda vezetett, hogy az inverter 181979
