CS225601B1

CS225601B1 - Connection for limitation of the influence of the load modification on parameters of input circuit of the transducer

Info

Publication number: CS225601B1
Application number: CS210381A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Ing Sara; Vaclav Babovak; Zbynek Sara
Original assignee: Bohumil Ing Sara; Vaclav Babovak; Zbynek Sara
Priority date: 1981-03-23
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález se týká zapojení pro omezení vlivu změn zátěže na parametry vstupního obvodu měniče aspoň s jedním výstupním obvodem, v němž je aspoň jeden induktivní prvek, magneticky vázaný s jemu příslušejícím induktivním prvkem vstupního obvodu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit for limiting the effect of load changes on the input circuit parameters of a transducer with at least one output circuit in which the at least one inductive element is magnetically coupled to its respective inductive element of the input circuit.

V užívaných zapojeních je obvykle připojena zátěž na měnič pomocí transformátoru, přičemž magnetizační a rozptylové indukčnosti spolu s převodem indukčních složek zátěže na primár transformátoru tvoří induktivní složku vstupního obvodu měniče. Změny impedance zátěže připojené transformátorovou vazbou ke vstupu měniče ovlivňují bezprostředně parametry vstupního obvodu. Při použití takového zapojení pro zařízení s velkou změnou impedance zátěže, např. u zdrojů pro obloukové svařování, kde se impedance zátěže maní prakticky od nuly do nekonečna, dochází k přetěžování obvykle polovodičového spínače, např. tranzistoru nebo tyristoru. Aby nedocházelo k poruchám, musí být spínač vlastně předimenzován, zejména s ohledem na dovolený maximální proud a maximální ztráty. U aplikací s výkonem na mezi možností zatím vyráběných polovodičových spínačů, zejména tranzistorů, by docházelo k jejich poškození a bylo by nutno uskutečnit složitější a tím i dražší zapojení, např. paralelní chod, s nižší spolehlivostí. Popřípadě je nutno omezit regulační rozsah, čímž Často měnič pracuje daleko mimo oblast optimální účinnosti.In the wiring used, a load is usually connected to the converter by means of a transformer, whereby the magnetization and stray inductances together with the conversion of the inductive load components to the transformer primary form an inductive component of the converter input circuit. Changes in load impedance connected by a transformer coupling to the drive input directly affect the input circuit parameters. Using such a circuit for a device with a large change in load impedance, for example, in arc welding power sources, where the load impedance manages practically from zero to infinity, usually a semiconductor switch, such as a transistor or thyristor, is overloaded. In order to avoid malfunctions, the switch must actually be oversized, especially with regard to the maximum current allowed and the maximum losses. In applications with the output power of the semiconductor switches produced so far, especially transistors, they would be damaged and it would be necessary to make more complicated and thus more expensive connection, eg parallel operation, with lower reliability. If necessary, the control range must be limited, which often causes the inverter to operate far beyond optimum efficiency.

Účelem vynálezu ]?ylo odstranit vpředu uvedené nevýhody, čehož se podle podstaty vynálezu docílilo tím, že v sérii s induktivním prvkem výstupního obvodu, magneticky vázaným s induktivním prvkem vstupního obvodu, je zapojen usměrňovači prvek polovaný v propustném směruThe object of the invention was to eliminate the above-mentioned disadvantages, which, according to the principle of the invention, was achieved by providing a forward-side rectifier element in series with the inductive element of the output circuit magnetically coupled to the inductive element of the input circuit.

225 601225 601

225 601 proudu indukovaného zánikem proudu vstupního obvodu.225 601 of the current induced by the loss of the input circuit current.

Příklady zapojení podle vynálezu jsou dále popsány a jejich činnost vysvětlena pomocí vý· křesů, z nichž je na: obr. 1 základní zapojení měniče, obr. 2 zapojení třífázového měniče, obr. 3 zapojení výstupních signálů fázově posunutých o 180° el. s usměrňovačem a filtrem připojeným k výstupu měniče a s tranzistory ve vstupním obvodu, obr. 4 varianta předchozího zapojení s tyristory.Examples of connection according to the invention are further described and their operation explained by means of the drawings, in which: Fig. 1 shows the basic connection of the converter, Fig. 2 connection of the three-phase converter, Fig. 3 connection of output signals phase shifted by 180 ° el. with rectifier and filter connected to the inverter output and with transistors in the input circuit, Fig. 4 a variant of the previous connection with thyristors.

Na obr. 1 základního zapojení podlé vynálezu je ve vstupním obvodu měniče zapojen zdroj U napětí nebo proudu v sérii se spínačem S a induktivním prvkem A, magneticky vázaným s induktivním prvkem E v sérii s usměrňovacím prvkem D vstupního obvodu, k jehož svorkám je připojena zátěž 2. Usměrňovači prvek D ve výstupním obvodu je vzhledem k vinutí induktivních prvků polován tak, že vede jen proud vzniklý zánikem proudu vstupního obvodu.In Fig. 1 of the basic circuit according to the invention, a voltage or current source U is connected in series with a switch S and an inductive element A magnetically coupled to an inductive element E in series with a rectifier element D of the input circuit to which the load is connected. 2. The rectifier element D in the output circuit is polarized relative to the winding of the inductive elements so that it only conducts the current generated by the loss of the input circuit current.

Sepnutím spínače S začne vstupním obvodem protékat proud I ze zdroje U napětí nebo proudu ve směru označeném Šipkou. Strmost nárůstů proudu určuje v podstatě indukčnost induktivního prvku A. Magnetickou vazbou induktivních prvků A a E se indukuje v induktivním prvku E napětí. Vzájemnou orientací vinutí obou induktivních prvků A a E a usměrňovacího prvku D však nemůže proud zátěží 2, protékat, protože usměrňovači prvek D je polován v závěrném směru. Při přerušení proudu spínačem S ve vstupním obvodu dochází ke změně polarity napětí na induktivních prvcích A. a E, usměrňovači prvek D je nyní polován v propustném směru a zátěží 2 protéká proud, jímž se odčerpává energie elektromagnetického pole akumulovaná induktivním prvkem A. Celý cyklus je možno opakovat, přičemž je možno měnit frekvenci spínání i dobu sepnutí.By closing the switch S, current I flows from the voltage source U or current in the direction indicated by the arrow. The steepness of the current increases essentially determines the inductance of the inductive element A. A magnetic induction of the inductive elements A and E induces a voltage in the inductive element E. However, due to the relative orientation of the windings of the two inductive elements A and E and the rectifier element D, the current of the loads 2 cannot flow because the rectifier element D is polarized in the reverse direction. When the current is interrupted by the switch S in the input circuit, the polarity of the voltage on the inductive elements A and E changes, the rectifier element D is now polarized in the forward direction and the current 2 flows through the load 2 to drain the electromagnetic field energy It is possible to change the switching frequency and the switching time.

Na obr. 2 je vyznačeno zapojení třífázového měniče podle vynálezu. Vztahové značky v tomto obraze, jakož i v následujících jsou shodná se značkami v obr. 1, jsou jen doplněny příslušnými indexy paralelních zapojení. Spínače Sl, S2 a S3 jsou spínány cyklicky za sebou v intervalu rovnám 3^* = 120°. Takto, popřípadě u n-pulzních soustav, lze i se spínači s malým dovoleným proudem dosáhnout velkých výstupních proudů měniče. Rovněž se sníží nároky na filtrační prvky na výstupu měniče.FIG. 2 shows the wiring of a three-phase converter according to the invention. The reference numerals in this image, as well as in the following, are the same as those in Fig. 1, only supplemented by the corresponding parallel connection indexes. Switches S1, S2 and S3 are switched cyclically one after the other at an interval equal to 3 [deg.] = 120 [deg.]. Thus, possibly with n-pulse systems, large inverter output currents can be achieved even with low-current switches. It also reduces the demand on filter elements at the inverter output.

V příkladu zapojení podle obr. 3 jsou jako spínače Sl a S2 použity tranzistory, které jsou spínány vzájemně proti sobě o 180° posunutými pulzy. K výstupnímu obvodu měniče je připojen běžný LC filtr.In the example of the connection according to FIG. 3, transistors are used as switches S1 and S2, which are switched against each other by 180 ° offset pulses. A common LC filter is connected to the inverter output circuit.

Obr. 4 představuje variantu zapojení podle vynálezu s tyristory ve funkci spínačů Sl a S2. Kapacita kondenzátoru a a C2 je mnohem větší než kapacita pracovního kondenzátoru 22 určujícího dobu, po kterou vstupním obvodem po zapálení tyristoru protéká proud při dané indukčnosti induktivního prvku AI resp. A2. Pracovní kondenzátor 22 je společný pro oba měniče a je při provozu střídavě přebíjen. V zapojení bez tohoto pracovního kondenzátoru C3 by bylo možné přerušit proud tyristory některým z obvyklých zapojení pro nucenou komutaci.Giant. 4 shows a variant of the circuit according to the invention with thyristors in the function of switches S1 and S2. The capacitance of the capacitor a and C2 is much greater than the capacitance of the working capacitor 22, determining the length of time the current flows through the input circuit after ignition of the thyristor at a given inductance of the inductive element A1 and / or C2. A2. The working capacitor 22 is common to both inverters and is alternately overcharged during operation. In a wiring without this working capacitor C3, it would be possible to interrupt the thyristor current by one of the conventional wiring for forced commutation.

Zapojení podle vynálezu je vhodné zejména pro silové obvody měničů určených pro zařízení s velkou změnou impedance zátěže a s velkým regulačním rozsahem, zejména pro středofrekvenční zdroje pro obloukové svařování, záskokové zdroje s malou hmotností apod.The circuit according to the invention is particularly suitable for power circuits of inverters intended for devices with a large load impedance change and with a large control range, in particular for medium-frequency power sources for arc welding, low-power stand-by power sources and the like.

225 601225 601

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Wiring for limiting the effect of load changes on the input circuit parameters of an inverter with at least one output circuit, in which at least one inductive element is magnetically coupled to its associated inductive element of the input circuit, characterized in that in series with the inductive element E of the output circuit magnetically coupled to the inductive element A of the input circuit, a rectifier element D coupled in the forward direction of the current induced by the dissipation of the input circuit current is connected.