CS207889B1

CS207889B1 - Connection of the circuit for the control of the phase start of the static frequency transducer' s alternator with paralell resonance loading circuit

Info

Publication number: CS207889B1
Application number: CS769876A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Krivacek; Antonin Smolik
Original assignee: Ladislav Krivacek; Antonin Smolik
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1976-11-29
Publication date: 1981-08-31

Description

Vynález se týká zapojení obvodů pro řízení féze startu střídače statického měniče kmitočtu a paralelním rezonančním zátěžovým obvodem zejména pro indukční ohřevy a tavbu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to circuitry for controlling the start phase of an inverter of a static frequency converter and a parallel resonant load circuit, in particular for induction heating and melting.

Střídače pro indukční ohřev a tavbu pracují zpravidla v zapojení invertoru proudu a jsou napájeny přes meziobvodvou vyhlazovací tlumivku z řízeného usměrňovače. U střídačů, kde je zátě-ží paralelní rezonanční obvod se start střídače provádí vybitím startovacího kondenzátoru do rezonančního obvodu. Rezonanční obvod se rozkmitá tlumenými kmity, které, vybudí synchronizační obvody regulátoru střídače a ten pak řídí zapalováni tyristorů můstku etřídače tak, že rezonanční obvod kmitá netlumenými kmity, přičemž energie, kryjící ztráty v obvodu je dodávána z usměrňovače přes tlumivku meziobvodu. Startovací kondenzátor může být nabíjen buS ze zvláštního samostatného nabíjecího zdroje,, nebo přímo z výkonového řízeného usměrňovače měniče. Druhá možnost je ekonomicky výhodnější, poněvadž odpadá zvláštní nabíjecí zdroj. Pro připojení startovacího kondenzátoru k rezonančnímu obvodu se používá tyri3torů. Start střídače má charakter poměrně složitého přechodového jevu, pro jehož správný průběh je důležité dodržení počátečních definovaných podmínek.·The inverters for induction heating and melting generally operate in a current inverter connection and are fed via a DC link choke from a controlled rectifier. In inverters where the load is a parallel resonant circuit, the inverter is started by discharging the starter capacitor into the resonant circuit. The resonant circuit is oscillated by damped oscillations which energize the synchronizer circuits of the inverter controller, which then controls the ignition of the inverter bridge thyristors such that the resonant circuit oscillates with undamped oscillations, the energy covering the circuit losses being supplied from the rectifier via the DC link choke. The starter capacitor can be charged either from a separate separate charging source or directly from the power controlled rectifier converter. The latter is economically more advantageous since there is no special charging source. Thyristors are used to connect the starter capacitor to the resonant circuit. The inverter's start has the character of a relatively complex transient, for which it is important to observe the initial defined conditions for correct operation.

Do těchto podmínek patří úroveň napětí na něž je nabit startovací kondenzátor a stav usměrňovače v okamžiku vybití startovacího kondenzátoru do rezonančního obvodu zátěže.These conditions include the voltage level at which the starter capacitor is charged and the rectifier state when the starter capacitor is discharged into the load resonant circuit.

Pro zabezpečení definovaných počátečních podmínek se· v regulátorech těchto měničů používají různá zapojení pro řízení fáze startu. Doposud používaná zapojení mají toto uspořá207 889In order to ensure the defined starting conditions, different wiring is used in the controllers of these inverters to control the start phase. The wiring used up to now has this arrangement207,889

107 BIO dání: Paralelně ke vstupu střídače to je ne výstupu usměrňovače za tlumivkou je připojen pomocný odpor v sérii s tyristorem. Generátor zapalovacího impulsu pro tyristor připojující startovací kondensátor je připojen na výstup úrovňového obvodu, který je připojen na výstup čidel vstupního proudu měniče, který je přímo úměrný proudu výstupnímu. Zapojení pracuje takto: Před startem střídačn se nastaví ručním řízením maximální hodnota výstupního napětí usměrňovače. Od stisknutí tlačítka start je odvozen zapalovací impuls pro tyristor připojující pomocný odpor na výstup usměrňovače přes tlumivku meziobvodovou. Při dosažení určité úrovně výstupního proudu usměrňovače úrovňový obvod připojený na čidla proudu dá povel do generátoru zapalovacích impulsů pro tyristory připojující startovací kondensátor k rezonančnímu obvodu. Střídač je takto spouětěn při definovaném napětí na jeho vstupu a při daném výstupním proudu usměrňovače tlumivkou meziobvodu. Tyristor připojující pomocný odpor k výstupu usměrňovače za tlumivkou mueí vypnout při první komutaci střídače a tím odpojit pomocný odpor. Nevýhodou popsaných zapojení je zejména to, že start střídače je prováděn při plně: otevřeném usměrňovači. To je nepříznivé v případě selhání rozběhu, kdy nastalo tak zvané prohoření mŮ3tku„ to jest stav, kdy vedou aby tyristory alespoň jedné větve můstku střídače. Zkratový proud usměrňovače pak dosahuje nejvyáší hodnoty. Pomocný odpor připojovaný k výstupu usměrňovače za tlumivkou vychází rozměrný, má-li být dimenzován nu trvalé zatíženi potřebným proudem a napětím. Poněvadž jeho zatížení je v daném zapojení jen krátkodobé,, je možné volit odpor odpovídající výkonovému zatížení o jeden až dva řády- nižšímu než., je okamžité krátkodobé zatížení. To je také prakticky jediná schůdná cesta z konstrukčního hlediska. Avšak toto řešení přináší jistou komplikaci. Při eventuelním selhání vypnutí tyristoru připojujícího tento pomocný odpor, například při poruše můstku střídače, je pomocný odpor přetíží a zničí se. Aby ae tomu zabránilo, bylo by nutné použít jistící elektronické obvody' vyhodnocující tuto situaci a uzavírající v krátkém čase usměrňovač. To by způsobilo nepřiměřenou komplikaci řídících obvodů, proto se většinou tyto jistící obvody nepoužívají a tím riziko přetížení pomocného odporu při selhání rozběhu střídače zůstává.107 BIO Giving: Auxiliary resistor connected in series with the thyristor is connected in parallel to the inverter input that is not the rectifier output behind the choke. The ignition pulse generator for the thyristor connecting the start capacitor is connected to the output of the level circuit, which is connected to the output of the inverter's input current sensors, which is proportional to the output current. The wiring works as follows: Before starting the inverter, the maximum output voltage of the rectifier is set by manual control. The ignition pulse for the thyristor connecting the auxiliary resistor to the rectifier output via a DC link reactor is derived from pressing the start button. When a certain level of rectifier output current is reached, the level circuit connected to the current sensors commands the thyristor ignition pulse generator to connect the starter capacitor to the resonant circuit. The inverter is thus started at a defined voltage at its input and at a given rectifier output current by a DC link choke. The thyristor connecting the auxiliary resistor to the rectifier output behind the choke can be switched off at the first commutation of the inverter, thereby disconnecting the auxiliary resistor. A disadvantage of the described circuits is, in particular, that the inverter is started with the rectifier fully open. This is unfavorable in the case of a start-up failure, in which case the so-called burn-out of the bridges has occurred, i.e. the condition that they lead to thyristors of at least one branch of the inverter bridge. The short-circuit current of the rectifier then reaches the highest value. The auxiliary resistor connected to the rectifier output behind the choke is bulky if it is to be designed for a continuous load with the required current and voltage. Since its load is only short-term in a given circuit, it is possible to choose a resistance corresponding to a power load one to two orders of magnitude lower than the instantaneous short-term load. This is also practically the only viable way from a construction point of view. However, this solution brings some complication. In the event of a failure to trip the thyristor connecting this auxiliary resistor, for example in the event of an inverter bridge failure, the auxiliary resistor is overloaded and destroyed. In order to prevent this, it would be necessary to use protective electronic circuits which evaluate this situation and close the rectifier in a short time. This would cause a disproportionate complication of the control circuitry, therefore most of these protection circuits are not used, and thus the risk of an overload of the auxiliary resistor in the event of the inverter starting failure remains.

UVedené nevýhody odstraňuje převóžnou měrou zapojení obvodu podle vynálezu pro řízení fáze startu střídače statického měniče kmitočtu s paralelním rezonančním zátěžovým obvodem, který obsahuje obvod zadání žádané hodnoty výstupního napětí usměrňovače měniče tvořený časovým obvodem se zpožděným nóběhem, spínačem a potenciometrem a synchronizační obvod, tvořený časovým obvodem se zpožděným doběhem a. hradlem, jakož i obvod generátoru , zapalovacích íit.duIsů pro tyriotory. připojující startovací kondenzátor k rezonančnímu obvodu zátěže, tvořený bistabilním klopným obvodem, derivačním článkem a nenostabilnim obvodem, jehož podstata spočívá v tom, že vstup pro povel start z pomocných ovládacích obvodů je spojen se vstupem časového obvodu se zpožděným náběhem, který je svým výstupem zapojen na vstup spínače, který má ve výstupním obvodu zařazen potenciometr z jehož běžce je proveden výstup žádané hodnoty výstupního napětí usměrňovače měniče ve fázi startu pro regulátor usměrňovače měniče a současně je výstup časového obvodu zapojen na vstup časo#•Tjjeh»· obvodu se zpožděným doběhem, který je výstupem spojen s prvním vstupem hradla, naThe above drawbacks eliminate the circuitry of the present invention for controlling the start phase of the inverter of a static frequency converter with a parallel resonant load circuit, which includes a rectifier output voltage setpoint circuit consisting of a delayed delay circuit, a switch and a potentiometer and a timing circuit. with a delayed deceleration and gate, as well as a generator circuit for ignition thyristors. connecting a starter capacitor to the load resonant circuit, consisting of a bistable flip-flop, a derivative element, and a non-stable circuit, characterized in that the start command input from the auxiliary control circuits is connected to the delayed start time input of the circuit a switch input that has a potentiometer in its output circuit from which the rectifier output voltage setpoint is output at the start phase for the converter rectifier controller and at the same time the timing output is connected to the time input of the # • Tjjeh »· it is connected to the first gate input, on

207 801 *a jehož druhý vstup je připojen vstup pro synchronizační impulsy ze zapalovacích obvodů regulátoru usměrňovače a jehož výstup je připojen na vstup bistabilního klopného obvodu, jehož výstup je přes derivační článek připojen na vstup monostabilního obvodu spojeného svým výstupem s výstupem zapalovacího impulsu tyristorové jednotky pro připojení startovacího kondenzátoru k rezonančnímu obvodu.207 801 * and whose second input is connected to the input for synchronization pulses from the ignition circuits of the rectifier controller and whose output is connected to the input of a bistable flip-flop whose output is connected via a derivative cell to the monostable circuit input connected to its output with the ignition pulse output connecting a starter capacitor to the resonant circuit.

Hlavní výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že tyristor připojující startovací kondenzátor je zapálen synchronně s některým z tyristorů usměrňovače a toto se děje vždy při stejném předem zvoleném výstupním napětí usměrňovače, přičemž startovací kondenzátor je vždy předem nabit na maximální napětí. Tato úplná reprodukovatelnost optimálních počátečních podmínek vede k vyloučení vlivu nahodilosti na průběh přechodového jevu při rozběhu střídače. Další výhodou zapojení je, že nevyžaduje silový obvod pro zavedení výs/ tupního proudu usměrňovače přes tlumivku před vlastním rozběhem střídače; tím odpadá potřeba nákladných výkonových tyristorů a také je vyloučeno riziko, spojené se selháním včasného vypnutí tohoto obvodu, kdy dochází k přetížení pomocného odporu.The main advantage of the circuitry according to the invention is that the thyristor connecting the starter capacitor is ignited synchronously with one of the rectifier thyristors, and this always takes place at the same preset rectifier output voltage, the starter capacitor always being pre-charged to the maximum voltage. This complete reproducibility of the optimum initial conditions leads to the elimination of the influence of randomness on the course of the transient during start-up of the inverter. Another advantage of the wiring is that it does not require a power circuit to introduce the rectifier output / output current through the choke prior to the inverter starting itself; this eliminates the need for costly power thyristors and also eliminates the risk of failing to timely turn off this circuit when the auxiliary resistor is overloaded.

Přiklad zapojení obvodu podle vynálezu je znázorněn schematicky na připojeném výkrese na obr. 1.An example of a circuit according to the invention is shown schematically in the attached drawing in Fig. 1.

Zapojeni obvodu podle vynálezu pro řízení fáze startu střídače statického měniče kmitočtu s paralelním rezonančním zátěžovým obvodem, určené zejména pro indukční ohřev a tavbu, obsahuje obvod zadání žádané hodnoty výstupního napětí usměrňovače měniče, tvořený časovým pbvodem 1 se zpožděným nájáběhem, spínačem 2 a potenciometrem 2 a synchronizační obvod tvořený časovým obvodem 4 se zpožděným doběhem a hradlem jakož i obvod generátoru zapalovacích impulsů pro tyristory připojující startovací kondenzátor k rezonančnímu obvodu zátěže, tvořený bistabilním klopným obvodem 6, derivačním článkem J a monostabilním obvodem ^.Zapojení obvodu je podle vynálezu provedeno tak, že vstup vst 1 pro povelstart z pomocných ovládacích obvodů I je spojen se vstupem časového obvodu 1 se zpožděným náběhem, který je svým výstupem zapojen nu vstup spínače 2, který má ve výstupním obvodi^ zařazen potenoiometrj, z jehož běžce je proveden výstup výst 1 žádané hodnoty výstupního napětí usměrňovače ve fázi startu pro regulátor usměrňovače II a· současně je výstup časového obvodu 1 v zapojen na vstup časového obvodu 4 ^3e zpožděným doběhem, který je výstupem spojen s prvním vstupem hradla 2 na jehož druhý vstup vst 2 je připojen vstup pro synchronizační impulsy za zapalovacích obvodů regulátoru usměrňovače II a jehož výstup je připojen na vstup bistabilního klopného obvodu 6, jehož výstup je přes derivační článek J připojen na vstup monostabilního obvodu 8 spojeného svým výstupem výst 2 s výstupem zapalovacího impulsu pro tyristorovou jednotku IV. připojující startovací kondenzátor k rezonančnímu obvodu zátěže.The circuit according to the invention for controlling the start phase of an inverter of a static frequency converter with a parallel resonant load circuit, intended especially for induction heating and melting, comprises a converter rectifier output voltage setpoint consisting of a delayed start time circuit 1, switch 2 and potentiometer 2; a timing circuit 4 with a delayed deceleration and a gate as well as a thyristor ignition pulse generator circuit connecting the starter capacitor to the load resonant circuit, consisting of a bistable flip-flop 6, a derivative element J and a monostable circuit. the input input 1 for command starting from the auxiliary control circuits 1 is connected to the input of the delayed start circuit 1, which is connected via its output to the input of the switch 2, which has a potenoio in the output circuit. the output of the rectifier output voltage setpoint output 1 at the start phase for the rectifier II regulator is output, and at the same time the output of timing circuit 1 v is connected to the input of timing circuit ^{4e by} delayed deceleration which is connected to the first gate input 2 to whose second input vst 2 is connected the input for synchronization pulses behind the ignition circuits of the rectifier II regulator and whose output is connected to the input of bistable flip-flop 6, whose output is connected via derivation cell J to monostable circuit 8 connected with output 2 ignition pulse for thyristor unit IV. connecting the starter capacitor to the load resonant circuit.

Funkce zapojení podle vynálezu je popsána v návaznosti na obvody, označené na výkrese jako L» II· ΙΠ. IV. Zapojení pracuje takto: Při povelustart překlopí v pomocných ovládacích obvodech X kontakty relé jí. Výstup regulátor usměrňovače II pro žádanou hodnotu výstupního napětí usměrňovače -UboII je odpojen od potenciometru ručního řízeni v ovládacích obvodech X a je připojen na výat 1 obvodu pro řízení fáze startu. Ka výst 1 je napětí rovné přibližně napětí U, jelikož spínač 2 není dosud sepnut a výst 1 je tsk přes potenciometr 1 připojen na zdroj napětí U. Tomuto napětí odpovídá maximální výstupní napětímThe circuitry function according to the invention is described in connection with the circuits designated L »II · ΙΠ in the drawing. IV. The wiring works as follows: When commanded, the relay contacts in the auxiliary control circuits X flip the relay contacts. The rectifier II controller output for the rectifier output voltage -UboII setpoint is disconnected from the manual control potentiometer in the control circuits X and is connected to the output 1 of the start phase control circuit. Ka output 1 is a voltage approximately equal to the voltage U, since switch 2 is not yet closed and output 1 is connected via a potentiometer 1 to a voltage source U. This voltage corresponds to the maximum output voltage

207 229 usměrňovače měniče, na něž se nabíjí kondensátor startovacího obvodu střídače. Od okamžiku překlopení kontaktu relé £ začně odměřovat čas časový obvod χ ae zpožděným náběhem. Za dobu tj se změní úroveň napětí na jeho výstupu a to je povelem k áepnutí spínače 2· Sepnutím spínače 2 ae připojí druhý konec potenciometru J na nulový potenciál a napětí na yýst 1 se sníží na napětí dané dělícím poměrem potenciometru 2, Této snížené žádané hodnotě výstupního napětí odpovídá výstupní napětí usměrňovače, při kterém bude provedeno vybití startovacího kondenzátoru do rezonančního obvodu. Startovací kondenzátor zůstává věak nadále nabít na maximální napětí, zabezpečují to ventily v jeho nabíjecím obvodu. Za dobu tg od změny úrovně výstupního napětí časového obvodu 1 se změní úroveň výstupního napětí časového obvodu 4 se zpožděným doběhem a tím se hradlo 2 připojené svým prvním vstupem na výstup časového obvodu 4. stane průchozí pro impulsy, přivedené ze vst 2 na jeho druhý vstup. První impuls, který přijde ze zapalovacích obvodů regulátoru usměrňovače II po překlopení časového obvodu 4, projde hradlem £ a překlopí bistabilní klopný obvod 6, který přes derivační článek J spustí monostabilní obvod 8 a ten vytvoří zapalovací impuls pro tyristorovou jednotku IV připojující startovací kondenzátor k rezonančnímu obvodu. Impulsy přivedené ze zapalovacích obvodů regulátoru usměrňovače II na vst 2 jsou synchronní se zapalovacími impulsy pro tyristory usměrňovače III. Jak z předchozího popisu vyplývá, časový obvod 1 vymezuje dobu po niž usměrňovač udržuje maximální výstupní napětí na něž se musí stačit nabít startovací kondenzátor a časový obvod 4 vymezuje zpoždění okamžiku vybití startovacího kondenzátoru oproti okamžiku snížení žádané hodnoty výstupního napětí usměr- / ňovače, to je vymezuje dobu, za niž se usměrňovač musí ustálit na výstupním napětí odpovídajícím snížené žádané hodnotě. Jak z popisu funkce zapojení vyplývá, tyristory připojující startovací kondenzátor k rezonančnímu obvodu jsou zapalovány vždy synchornně s některým z tyristorů usměrňovače a toto se děje vždy při stejném předem zvoleném výstupním napětí usměrňovače, přičemž k rezonančnímu obvodu je připojován vždy maximálně nabitý startovací kondenzátor.207 229 converter rectifiers to which the inverter's starter capacitor is charged. From the moment the relay contact flips, the time circuit χ ae starts to measure the time by a delayed start. During the time ie, the voltage level at its output changes and this is the command to switch 2 on. · Switch 2 and e connects the other end of the potentiometer J to zero potential and the voltage to yst 1 decreases to the voltage given by the ratio of potentiometer 2. the output voltage corresponds to the output voltage of the rectifier at which the start capacitor will discharge to the resonant circuit. However, the starter capacitor remains charged at maximum voltage, provided by the valves in its charging circuit. Over time tg since the output voltage level of timing circuit 1 is changed, the output voltage level of timing circuit 4 is delayed and thus the gate 2 connected by its first input to the output of timing circuit 4 becomes passable for pulses applied from input 2 to its second input. . The first pulse coming from the ignition circuits of the rectifier II controller after flipping of the timing circuit 4 passes through the gate 4 and flips the bistable flip-flop 6, which triggers the monostable circuit 8 via the derivative element J and generates an ignition pulse circuit. The pulses applied from the ignition circuits of the rectifier II to the input 2 are synchronous with the ignition pulses for the thyristors of the rectifier III. As is apparent from the foregoing, the time circuit 1 defines the time for which the rectifier maintains the maximum output voltage at which the starter capacitor must be charged, and the time circuit 4 defines the delay time when the starter capacitor is discharged compared to the instantaneous output voltage of the rectifier. defines the time for which the rectifier must stabilize at the output voltage corresponding to the reduced setpoint. As follows from the description of the wiring function, the thyristors connecting the starter capacitor to the resonant circuit are always synchronized with one of the rectifier thyristors, and this always occurs at the same preset rectifier output voltage, with a maximum charged starter capacitor connected to the resonant circuit.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of the start phase of the inverter of a static frequency converter with a parallel resonant load circuit, in particular for induction heating and melting, which comprises a converter rectifier output voltage setpoint circuit consisting of a delayed start circuit, switch and potentiometer and a time synchronization circuit a delayed-delay and gate circuit, as well as a thyristor ignition pulse generator circuit connecting the starter capacitor to the load resistor circuit, consisting of a bistable flip-flop, a derivative cell and a monostable circuit, characterized in that the input (input 1) of the control circuits (I) is connected to the input of the delayed start of the time circuit (1), which is connected to the input 3 of the driver (2), which has in its output circuit another thermistor (3). output ( output 1) rectifier output voltage setpoints at the start phase for the controller

207 88 «rectifiers (II) and at the same time the output of the timing circuit (1) is connected to the time delay input (4) of the delayed» deceleration®, which is connected to the firstπ input® of the gate (5). ) is connected input for synchronization iapulses from ignition circuits of rectifier regulator (II) and whose output is connected to input of bistable flip-flop (6), whose output is connected via derivation cell (?) to input of nonostable circuit (8) connected to its output ® (output 2) with an output® ignition pulse of the thyristor :: unit (IV) to connect the starter capacitor to the resonant circuit.