RU2341000C1

RU2341000C1 - Method of resonant inverter control with inverse-parallel diodes

Info

Publication number: RU2341000C1
Application number: RU2007109391/09A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин (RU); Евгений Михайлович Силкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Электроника силовая"
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-12-10
Also published as: RU2007109391A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: method of control consists in generation and alternate supply of control pulses to thyristors that form direct and reverse half-waves of current in load. At that time interval is preset, voltage in thyristors is measured, logical signal is generated. If logical signal value is true, count of time interval is permitted. Alternate control pulse is sent to thyristors as preset time interval expires. Duration of interval of conducting condition of thyristor and inverse-parallle diode is measured. Preset time interval is changed in function of thyristor and inverse-parallel diode conducting condition duration. Minimum and maximum value of thyristor and inverse-parallel diode conducting condition are preset, as well as minimum and maximum value of direct voltage in thyristors, maximum value of thyristor current, and thryristors current is measured. Supply of alternate control pulse to thyristors is prohibited.

EFFECT: invention provides higher reliability of resonant inverter operation with inverse-parallel diodes.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления с вентильными преобразователями частоты для электротехнологии.The invention relates to electrical engineering and can be used in control systems with valve frequency converters for electrical technology.

Известен способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами, заключающийся в формировании, поочередной подаче импульсов управления на тиристоры, формирующие прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, и изменении частоты подачи импульсов управления в функции регулируемого технологического параметра (Техническое описание ИЕЛВ. 435423.011 ТО. Генератор среднечастотный СЧГ3-100/10. - Л.: ЛОЭЗ ВНИИТВЧ, 1985).A known method of controlling a resonant inverter with counter-parallel diodes, which consists in the formation, alternately supplying control pulses to the thyristors, forming the direct and reverse half-wave current in the load, and changing the frequency of the supply of control pulses as a function of an adjustable technological parameter (Technical description IELV. 435423.011 TO. Mid-frequency generator SCHG3-100 / 10. - L .: LOEZ VNIITVCh, 1985).

Недостатком способа управления является низкая надежность работы резонансного инвертора со встречно-параллельными диодами на нагрузку с изменяющимися в широких пределах параметрами. Изменение частоты подачи импульсов управления на тиристоры без контроля длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода может привести к перекрытию токов смежных тиристоров и встречно-параллельных диодов и выходу их из строя. Возможны срыв инвертирования и включение следующих тиристоров при выходе из строя ранее включенного тиристора или встречно-параллельного диода, а также выход вентилей из строя из-за неконтролируемых уровней напряжений и токов.The disadvantage of the control method is the low reliability of the resonant inverter with counter-parallel diodes to the load with widely varying parameters. Changing the frequency of the supply of control pulses to the thyristors without monitoring the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode can lead to overlapping currents of adjacent thyristors and anti-parallel diodes and their failure. Possible failure of the inversion and the inclusion of the following thyristors in case of failure of the previously turned on thyristor or counter-parallel diode, as well as the failure of the valves due to uncontrolled voltage and current levels.

Известен способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на тиристоры, формирующие прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, и изменении частоты подачи импульсов управления в функции сигнала, пропорционального фазовому сдвигу между напряжением и током нагрузки (Шапиро С.В., Зинин Ю.М., Иванов А.В. Системы управления с тиристорными преобразователями частоты для электротехнологии. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - С.87).A known method of controlling a resonant inverter with counter-parallel diodes, which consists in the formation and alternating supply of control pulses to the thyristors that form the forward and reverse half-waves of the current in the load, and the change in the frequency of the supply of control pulses as a function of the signal proportional to the phase shift between the voltage and the load current ( Shapiro S.V., Zinin Yu.M., Ivanov A.V. Control systems with thyristor frequency converters for electrical technology.- M .: Energoatomizdat, 1989. - P.87).

Известен способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на тиристоры, формирующие прямую и обратную полуволны тока в нагрузке (Vitins J., Schwezer A. Vereinfachter Einsatz von Leistungshalbleitern durch Vorwartsintegration // Brown Boveri Mitt. - 1984. - N5. - S.219).There is a method of controlling a resonant inverter with counter-parallel diodes, which consists in the formation and alternating supply of control pulses to thyristors that form the forward and reverse half-waves of the current in the load (Vitins J., Schwezer A. Vereinfachter Einsatz von Leistungshalbleitern durch Vorwartsintegration // Brown Boveriitt. - 1984.- N5. - S.219).

Известен способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на тиристоры, формирующие прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, задании временного интервала, измерении напряжения на тиристорах, формировании логического сигнала, принимающего истинное значение при одновременном приложении прямого напряжения к тиристорам, формирующим прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, разрешении отсчета временного интервала при истинном значении логического сигнала, подаче очередного импульса управления на тиристоры по истечении заданного временного интервала (П. 2117378 Россия, МКИ Н02М 7/48. Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами / Силкин Е.М. - Заявл. 17.01.97. Опубл. 10.08.98. - Бюлл. N 22).A known method of controlling a resonant inverter with anti-parallel diodes, which consists in the formation and alternating supply of control pulses to the thyristors, forming the forward and reverse half-waves of the current in the load, setting the time interval, measuring the voltage across the thyristors, generating a logical signal that takes a true value while simultaneously applying direct voltage to the thyristors, forming the direct and reverse half-wave current in the load, the resolution of the reference time interval at a true value a logical signal, applying another control pulse to the thyristors after a predetermined time interval (P. 2117378 Russia, MKI N02M 7/48. Method for controlling a resonant inverter with counter-parallel diodes / Silkin EM - Application. January 17, 97. Publ. 10.08.98. - Bull. N 22).

Недостатком способа управления является низкая надежность работы резонансного инвертора со встречно-параллельными диодами на нагрузку с изменяющимися в широких пределах параметрами. Возможен выход вентилей из строя из-за неконтролируемых уровней напряжений и токов, а также скоростей нарастания токов вентилей и снижения времен, предоставляемых для восстановления управляющих свойств тиристоров при низких уровнях напряжений.The disadvantage of the control method is the low reliability of the resonant inverter with counter-parallel diodes to the load with widely varying parameters. Failure of the valves is possible due to uncontrolled levels of voltages and currents, as well as the rate of rise of the currents of the valves and reduce the time available to restore the control properties of the thyristors at low voltage levels.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами (П. 2152683 Россия, МКИ Н02М 7/48. Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами / Силкин Е.М. - Заявл.19.04.99. Опубл. 10.07.00, - Бюлл. N 19), который и рассматривается в качестве прототипа.The closest in technical essence to the invention is a method of controlling a resonant inverter with anti-parallel diodes (P. 2152683 Russia, MKI Н02М 7/48. Method of controlling a resonant inverter with anti-parallel diodes / Silkin EM - Claim. 19.04.99 Publ. 10.07.00, - Bull. N 19), which is considered as a prototype.

Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами заключается в формировании и поочередной подаче импульсов управления на тиристоры, формирующие прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, задании временного интервала, измерении напряжения на тиристорах, формировании логического сигнала, принимающего истинное значение при одновременном приложении прямого напряжения к тиристорам, формирующим прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, разрешении отсчета временного интервала при истинном значении логического сигнала, подаче очередного импульса управления на тиристоры по истечении заданного временного интервала, измерении длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, изменении заданного временного интервала в функции длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, причем с увеличением длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода заданный временной интервал пропорционально увеличивают, а с уменьшением длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода заданный временной интервал пропорционально уменьшают.A method for controlling a resonant inverter with counter-parallel diodes is to generate and alternately supply control pulses to the thyristors that form the forward and reverse half-waves of the current in the load, set the time interval, measure the voltage across the thyristors, generate a logical signal that takes a true value while applying a direct voltage to thyristors that form the forward and reverse half-waves of the current in the load, the resolution of the reference time interval at a true value of logic signal, applying another control pulse to the thyristors after a predetermined time interval, measuring the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode, changing the specified time interval as a function of the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode, and with increasing the duration of the interval of the conducting the state of the thyristor and the anti-parallel diode the specified time interval is proportionally increased, and with a decrease in the duration NOSTA conducting state of the thyristor interval and antiparallel diode predetermined time interval proportionally reduced.

Недостатком прототипа является низкая надежность работы резонансного инвертора со встречно-параллельными диодами на нагрузку с изменяющимися в широких пределах параметрами. Возможен выход вентилей из строя из-за неконтролируемых уровней напряжений и токов, а также скоростей нарастания токов вентилей и снижения времен, предоставляемых для восстановления управляющих свойств тиристоров при низких уровнях напряжений.The disadvantage of the prototype is the low reliability of the resonant inverter with counter-parallel diodes for the load with varying parameters over a wide range. Failure of the valves is possible due to uncontrolled levels of voltages and currents, as well as the rate of rise of the currents of the valves and reduce the time available to restore the control properties of the thyristors at low voltage levels.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы инвертора со встречно-параллельными диодами при питании электротехнологической нагрузки с изменяющимися в широких пределах параметрами, что является целью изобретения.The invention is aimed at solving the problem of improving the reliability of the inverter with anti-parallel diodes when feeding an electrotechnological load with parameters that vary widely, which is the purpose of the invention.

Повышение надежности работы резонансного инвертора со встречно-параллельными диодами достигается тем, что в способе управления, заключающемся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на тиристоры, формирующие прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, задании временного интервала, измерении напряжения на тиристорах, формировании логического сигнала, принимающего истинное значение при одновременном приложении прямого напряжения к тиристорам, формирующим прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, разрешении отсчета временного интервала при истинном значении логического сигнала, подаче очередного импульса управления на тиристоры по истечении заданного временного интервала, измерении длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, изменении заданного временного интервала в функции длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, причем с увеличением длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода заданный временной интервал пропорционально увеличивают, а с уменьшением длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода заданный временной интервал пропорционально уменьшают, задают минимальное и максимальное значение длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, минимальное и максимальное значение прямого напряжения на тиристорах и максимальное значение тока тиристоров, формирующих прямую и обратную полуволны тока в нагрузке, измеряют ток тиристоров, запрещают подачу очередного импульса управления на тиристоры в случае, если длительность интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода меньше или превышает соответственно заданное минимальное и максимальное значение длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, прямое напряжение на тиристорах меньше или превышает соответственно заданное минимальное и максимальное значение прямого напряжения на тиристорах, а ток тиристоров превышает заданное максимальное значение тока тиристоров.Improving the reliability of the resonant inverter with counter-parallel diodes is achieved by the fact that in the control method, which consists in the formation and alternating supply of control pulses to the thyristors, forming the direct and reverse half-wave current in the load, setting the time interval, measuring the voltage on the thyristors, generating a logical signal taking a true value while applying a direct voltage to the thyristors forming the forward and reverse half-waves of the current in the load, resolution the time interval with the true value of the logical signal, applying the next control pulse to the thyristors after a specified time interval, measuring the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode, changing the specified time interval as a function of the length of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode, moreover, with an increase in the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode, the specified time interval l proportionally increase, and with a decrease in the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and anti-parallel diode, the specified time interval is proportionally reduced, the minimum and maximum value of the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and anti-parallel diode, the minimum and maximum value of the forward voltage across the thyristors and the maximum value the current of thyristors forming the direct and reverse half-wave current in the load, measure the current of thyristors, prohibit flow of the control pulse to the thyristors in case the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode is less than or exceeds the specified minimum and maximum value of the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode, the forward voltage across the thyristors is less than or exceeds the specified minimum and the maximum value of the forward voltage at the thyristors, and the thyristor current exceeds the specified maximum value of the thyristor current.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение надежности работы резонансного инвертора со встречно-параллельными диодами при питании электротехнологической нагрузки с изменяющимися в широких пределах параметрами. Повышение надежности работы обеспечивается за счет исключения режимов работы с повышенными уровнями напряжений и токов, а также с высокими скоростями нарастания токов тиристоров и встречно-параллельных диодов и малыми временами, предоставляемыми тиристорам для восстановления управляющих свойств.A significant difference that characterizes the invention is to increase the reliability of the resonant inverter with anti-parallel diodes when feeding an electrotechnological load with parameters that vary widely. Improving the reliability of operation is ensured by eliminating operating modes with increased levels of voltages and currents, as well as with high slew rates of thyristor currents and counter-parallel diodes and the short times provided to thyristors to restore control properties.

Повышение надежности работы резонансного инвертора со встречно-параллельными диодами является полученным техническим результатом, обусловленным новыми действиями в способе управления и порядком их осуществления, то есть отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами являются существенными.Improving the reliability of the resonant inverter with anti-parallel diodes is the obtained technical result due to new actions in the control method and the order of their implementation, that is, distinctive features. Thus, the distinguishing features of the proposed method for controlling a resonant inverter with anti-parallel diodes are significant.

На фиг.1 приведена схема устройства для реализации способа управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип управления.Figure 1 shows a diagram of a device for implementing a method of controlling a resonant inverter with anti-parallel diodes, figure 2 is a timing diagram explaining the principle of control.

Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами реализуется следующими действиями. Задают временной интервал. Измеряют напряжение на тиристорах, формирующих прямую и обратную полуволны тока в нагрузке. Формируют логический сигнал, принимающий истинное значение при одновременном приложении прямого напряжения к тиристорам. Разрешают отсчет временного интервала при истинном значении логического сигнала. Формируют и поочередно подают импульсы управления на тиристоры инвертора по истечении заданного временного интервала. Измеряют длительность интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода. Изменяют заданный временной интервал в функции длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода. Причем с увеличением длительности указанного интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода заданный временной интервал пропорционально увеличивают, а с уменьшением - пропорционально уменьшают. Задают минимальное и максимальное значение длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, минимальное и максимальное значение прямого напряжения на тиристорах, максимальное значение тока тиристоров и измеряют ток тиристоров. Запрещают подачу очередного импульса управления на тиристоры в случае, если длительность интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода меньше или превышает соответственно заданное минимальное и максимальное значение длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, прямое напряжение на тиристорах меньше или превышает соответственно заданное минимальное и максимальное значение прямого напряжения на тиристорах, а ток тиристоров превышает заданное максимальное значение тока тиристоров.The method of controlling a resonant inverter with anti-parallel diodes is implemented by the following actions. Set the time interval. Measure the voltage at the thyristors forming the forward and reverse half-wave current in the load. Form a logical signal that takes a true value while applying a direct voltage to the thyristors. Allow the countdown of the time interval with the true value of the logical signal. Control pulses are generated and alternately fed to the inverter thyristors after a predetermined time interval. The duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode is measured. The predetermined time interval is changed as a function of the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode. Moreover, with an increase in the duration of the indicated interval of the conducting state of the thyristor and an anti-parallel diode, the specified time interval is proportionally increased, and with a decrease, it is proportionally reduced. Set the minimum and maximum value of the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode, the minimum and maximum value of the forward voltage on the thyristors, the maximum current value of the thyristors and measure the thyristor current. It is forbidden to supply the next control pulse to the thyristors if the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode is less than or exceeds the specified minimum and maximum value of the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode, the forward voltage on the thyristors is less than or greater than the specified the minimum and maximum value of the forward voltage on the thyristors, and the thyristor current exceeds a predetermined maximum value s current thyristors.

Схема устройства для реализации способа управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами включает резонансный инвертор, содержащий последовательную цепь из дросселя фильтра 1, первого 2 и второго 3 тиристоров, зашунтированных встречными диодами 4 и 5 соответственно, и второго дросселя фильтра 6, подключенную к входным выводам, конденсатор фильтра 7, шунтирующий цепь из тиристоров, последовательную цепь из коммутирующего дросселя 8, выходных выводов, к которым подключена нагрузка 9, и коммутирующего конденсатора 10, подключенную между точкой соединения тиристоров и точкой соединения второго тиристора с вторым дросселем фильтра, последовательную цепь из датчика напряжения 11 на первом тиристоре, подключенного к выводам первого тиристора, логической схемы И 12, генератора пилообразного напряжения 13, компаратора 14, формирователя 15 и распределителя импульсов 16, выходного каскада 17, подключенного к управляющему электроду первого тиристора, второй датчик напряжения 18, подключенный к выводам второго тиристора, выход которого соединен с вторым входом логической схемы И, второй выходной каскад 19, вход которого подключен к второму выходу распределителя импульсов, а выход - к управляющему электроду второго тиристора, источник задающих напряжений 20, последовательную цепь из порогового элемента 21, вход которого подключен к выходу датчика напряжения, логической схемы ИЛИ 22, второго генератора пилообразного напряжения 23, устройства выборки-хранения 24 и суммирующего устройства 25, второй вход которого подключен к первому выходу источника задающих напряжений, а выход соединен с вторым входом компаратора, второй пороговый элемент 26, вход которого соединен с выходом второго датчика напряжения, а выход - с вторым входом логической схемы ИЛИ, второй вход устройства выборки-хранения соединен с выходом логической схемы ИЛИ, последовательную цепь, содержащую датчик тока 27, третий пороговый элемент 28, триггер 29 и вторую логическую схему ИЛИ 30, выход которой подключен к вторым входам выходных каскадов, вход датчика тока подключен к общей точке соединения тиристоров, четвертый и пятый пороговые элементы 31, 32, входы которых соединены с выходом устройства выборки-хранения, а выходы подключены к второму и третьему входам второй логической схемы ИЛИ, шестой пороговый элемент 33, вход которого подключен к второму выходу датчика напряжения, а выход соединен с четвертым входом второй логической схемы ИЛИ, седьмой пороговый элемент 34, вход которого подключен к второму выходу второго датчика напряжения, а выход соединен с пятым входом второй логической схемы ИЛИ, вторые входы пороговых элементов соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами источника задающих напряжений.A diagram of a device for implementing a control method for a resonant inverter with counter-parallel diodes includes a resonant inverter containing a series circuit of a filter choke 1, first 2 and second 3 thyristors, shunted by counter diodes 4 and 5, respectively, and a second filter choke 6, connected to the input terminals filter capacitor 7, a shunt circuit of thyristors, a series circuit of a switching inductor 8, output terminals to which the load 9 is connected, and a switching capacitor 10, connected between the connection point of the thyristors and the connection point of the second thyristor with the second filter choke, a serial circuit from the voltage sensor 11 on the first thyristor connected to the terminals of the first thyristor, logic circuit I 12, a sawtooth voltage generator 13, comparator 14, driver 15 and pulse distributor 16 output stage 17 connected to the control electrode of the first thyristor, a second voltage sensor 18 connected to the terminals of the second thyristor, the output of which is connected to the second input of the logical And, the second output stage 19, the input of which is connected to the second output of the pulse distributor, and the output to the control electrode of the second thyristor, the source of the supply voltage 20, a serial circuit from the threshold element 21, the input of which is connected to the output of the voltage sensor, logic circuit OR 22 , the second sawtooth voltage generator 23, the sample-storage device 24 and the summing device 25, the second input of which is connected to the first output of the source of reference voltages, and the output is connected to the second input of the comparator , a second threshold element 26, the input of which is connected to the output of the second voltage sensor, and the output is connected to the second input of the OR logic circuit, the second input of the sampling-storage device is connected to the output of the OR logic circuit, a serial circuit containing the current sensor 27, the third threshold element 28 , trigger 29 and the second logic circuit OR 30, the output of which is connected to the second inputs of the output stages, the input of the current sensor is connected to a common connection point of the thyristors, the fourth and fifth threshold elements 31, 32, the inputs of which are connected to the output of the device sampling-storage, and the outputs are connected to the second and third inputs of the second OR logic circuit, the sixth threshold element 33, the input of which is connected to the second output of the voltage sensor, and the output is connected to the fourth input of the second logic circuit OR, the seventh threshold element 34, whose input connected to the second output of the second voltage sensor, and the output is connected to the fifth input of the second OR logic circuit, the second inputs of the threshold elements are connected respectively to the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth outputs and source of reference voltages.

Устройство работает в установившемся режиме следующим образом. В исходном состоянии напряжение на конденсаторе фильтра 7 равно напряжению источника питания инвертора. Тиристоры 2, 3 выключены и напряжение на них положительно и равно половине напряжения источника питания. На выходе логической схемы И 12 присутствует разрешающий логический сигнал высокого уровня. Логический сигнал с выхода схемы И 12 запускает генератор пилообразного напряжения 13. В момент сравнения сигнала с выхода генератора пилообразного напряжения 13 и сигнала с выхода суммирующего устройства 25 срабатывает компаратор 14, по фронту переключения которого формируется короткий импульс формирователем импульсов 15. Длительность сформированного импульса является достаточной для включения тиристоров 2, 3. Сигнал с выхода формирователя импульсов 15 поступает на вход распределителя импульсов 16. Сигнал с первого выхода распределителя импульсов 16 через выходной каскад 17 подается на управляющий электрод тиристора 2. Выходной каскад 17 обеспечивает усиление управляющего импульса до требуемого уровня и гальваническую развязку силовой и информационной частей устройства. При включении тиристора 2 происходит колебательный заряд коммутирующего конденсатора 10 через коммутирующий дроссель 8 и нагрузку 9 по цепи: 7-2-8-9-10-7. При работе тиристора 2 через нагрузку 9 протекает полуволна прямого тока. За счет колебательности процесса заряда конденсатор 10 заряжается до напряжения, превышающего напряжение на конденсаторе фильтра 7. После спада тока тиристора 2 до нуля включается встречный диод 4 и происходит частичный колебательный разряд коммутирующего конденсатора 10 на конденсатор фильтра 7 по цепи: 10-9-8-4-7-10. Разряд коммутирующего конденсатора 10 обеспечивает рекуперацию излишней реактивной энергии, накопленной в электромагнитном поле элементов контура коммутации, и стабилизацию режима работы инвертора в условиях изменяющейся нагрузки. При работе тиристора 2 и встречного диода 4 логическая схема И 12 находится в состоянии, обеспечивающем нахождение генератора пилообразного напряжения 13 в выключенном состоянии (напряжение на выходе отсутствует) и возврат компаратора 14 в исходное состояние. После выключения диода 4 к тиристорам 2, 3 одновременно прикладывается прямое напряжение, равное половине напряжения на конденсаторе фильтра 7. Логическая схема И 12 при этом формирует разрешающий логический сигнал высокого уровня, запускающий генератор пилообразного напряжения 13. Далее, при сравнении сигналов с выхода генератора пилообразного напряжения 13 и суммирующей схемы 25 и срабатывании компаратора 14 формируется и подается через второй выходной каскад 19 импульс управления на тиристор 3. Происходит колебательный разряд конденсатора 10 через коммутирующий дроссель 8 и нагрузку 9 по цепи: 10-9-8-3-10. Через нагрузку 9 при работе тиристора 3 протекает полуволна обратного тока. Коммутирующий конденсатор 10 перезаряжается до напряжения обратной полярности. После выключения тиристора 3 включается встречный диод 5 и происходит колебательный заряд конденсатора 10 по цепи: 10-5-8-9-10. При работе тиристора 3 и диода 5 логическая схема И 12 также находится в состоянии, обеспечивающем нахождение генератора пилообразного напряжения 13 в выключенном состоянии и возврат компаратора 14 в исходное состояние. После выключения встречного диода 5 электромагнитные процессы в работе инвертора повторяются. Заданный временной интервал паузы в работе инвертора определяется уровнем сигнала на выходе суммирующего устройства 25. Указанный сигнал представляет собой сумму напряжений с выхода источника задающих напряжений 20 и выхода устройства выборки-хранения 24. Сигнал с выхода устройства выборки-хранения 24 пропорционален длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода и формируется следующим образом. В интервале проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода напряжение на втором тиристоре максимально и равно напряжению на конденсаторе фильтра 7. При работе тиристора 2 и диода 4 на выходе второго порогового элемента 26, а при работе тиристора 3 и диода 5 - на выходе порогового элемента 21 присутствуют логические сигналы высокого уровня. Фронт указанных сигналов через логическую схему ИЛИ 22 запускают второй генератор пилообразного напряжения 23, а срез обеспечивает выборку с выхода второго генератора пилообразного напряжения 23 сигнала, пропорционального интервалу проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, схемой выборки-хранения 24. Амплитудное значение тока измеряется датчиком тока 27. При превышении током тиристора заданного максимального значения тока пороговый элемент 28 переключает триггер 29. Логический сигнал с выхода триггера 29 переводит логическую схему ИЛИ 30 в состояние, запрещающее работу выходных каскадов 17, 19. В результате очередной импульс управления на тиристоры 2, 3 не поступает. Сигнал выхода устройства выборки-хранения 24, пропорциональный длительности интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода, поступает на входы пороговых элементов 31, 32. Если длительность интервала проводящего состояния тиристора и встречно-параллельного диода меньше или превышает заданные минимальное и максимальное значение, то по логическому сигналу с выхода соответствующего порогового элемента 31 или 32 логическая схема ИЛИ 30 также переводится в состояние, запрещающее работу выходных каскадов 17, 19. Аналогично, если прямое напряжение на тиристорах меньше или превышает соответственно заданное минимальное и максимальное значение прямого напряжения, по сигналу с вторых выходов датчиков напряжений 11,18 срабатывают пороговые элементы 33, 34, сигнал которых переводит логическую схему ИЛИ 30 в состояние, запрещающее работу выходных каскадов 17, 19. Выход логической схемы ИЛИ 30 соединен с вторыми входами выходных каскадов 17, 19. Уровни сигналов, по которым срабатывают пороговые элементы 21, 26, 28, 31-34, задаются источником задающих напряжений 20. Для перевода резонансного инвертора в рабочее состояние при запрете подачи импульсов управления на тиристоры, в случае превышения заданного максимального значения тока, принудительно переключают триггер 29 в исходное состояние.The device operates in steady state as follows. In the initial state, the voltage across the filter capacitor 7 is equal to the voltage of the inverter power source. Thyristors 2, 3 are turned off and the voltage on them is positive and equal to half the voltage of the power source. At the output of the logic circuit And 12 there is a high-level enable logic signal. The logical signal from the output of the circuit And 12 starts the sawtooth voltage generator 13. At the moment of comparing the signal from the output of the sawtooth voltage generator 13 and the signal from the output of the summing device 25, the comparator 14 is triggered, a short pulse by the pulse shaper 15 is formed along the switching front of which is sufficient to turn on the thyristors 2, 3. The signal from the output of the pulse shaper 15 is fed to the input of the pulse distributor 16. The signal from the first output of the distributor Pulse 16 through the output stage 17 is supplied to the control electrode of the thyristor 2. The output stage 17 provides a gain control pulse to the required level and galvanically isolated power and information parts of the device. When the thyristor 2 is turned on, the oscillating charge of the switching capacitor 10 occurs through the switching choke 8 and the load 9 along the circuit: 7-2-8-9-10-7. During operation of the thyristor 2, a half-wave of direct current flows through the load 9. Due to the oscillation of the charging process, the capacitor 10 is charged to a voltage exceeding the voltage on the filter capacitor 7. After the current of the thyristor 2 drops to zero, the counter diode 4 is turned on and a partial oscillatory discharge of the switching capacitor 10 to the filter capacitor 7 occurs along the circuit: 10-9-8- 4-7-10. The discharge of the switching capacitor 10 ensures the recovery of excess reactive energy accumulated in the electromagnetic field of the elements of the switching circuit, and the stabilization of the inverter operating mode under changing load conditions. When the thyristor 2 and the counter diode 4 are operating, the logic circuit And 12 is in a state that ensures that the sawtooth voltage generator 13 is in the off state (there is no voltage at the output) and the comparator 14 is returned to its original state. After turning off the diode 4, a direct voltage equal to half the voltage across the filter capacitor 7 is simultaneously applied to the thyristors 2, 3. The I 12 logic circuit also generates a high-level logic signal that starts the sawtooth voltage generator 13. Further, when comparing the signals from the output of the sawtooth generator voltage 13 and summing circuit 25 and the operation of the comparator 14 is formed and fed through the second output stage 19 control pulse to the thyristor 3. There is an oscillating discharge of the capacitor 10 through the switching inductor 8 and the load 9 along the circuit: 10-9-8-3-10. Through the load 9 during operation of the thyristor 3 flows a half-wave reverse current. The switching capacitor 10 is recharged to a voltage of reverse polarity. After turning off the thyristor 3, the oncoming diode 5 is turned on and the oscillatory charge of the capacitor 10 occurs along the circuit: 10-5-8-9-10. During operation of the thyristor 3 and diode 5, the logic circuit And 12 is also in a state that ensures that the sawtooth voltage generator 13 is turned off and the comparator 14 is returned to its original state. After turning off the oncoming diode 5, the electromagnetic processes in the inverter are repeated. The specified time interval of the pause in the inverter is determined by the signal level at the output of the summing device 25. The specified signal is the sum of the voltages from the output of the source of reference voltages 20 and the output of the sample-storage device 24. The signal from the output of the sample-storage device 24 is proportional to the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode and is formed as follows. In the interval of the conducting state of the thyristor and the anti-parallel diode, the voltage on the second thyristor is maximum and equal to the voltage on the filter capacitor 7. When the thyristor 2 and diode 4 are at the output of the second threshold element 26, and when the thyristor 3 and diode 5 are at the output of the threshold element 21 there are high level logic signals. The front of these signals through the OR logic 22 starts the second sawtooth voltage generator 23, and the slice provides a sample from the output of the second sawtooth voltage generator 23 of the signal proportional to the interval of the conducting state of the thyristor and the counter-parallel diode, the sampling-storage circuit 24. The amplitude value of the current is measured by the sensor current 27. When the thyristor current exceeds the specified maximum current value, the threshold element 28 switches the trigger 29. The logic signal from the output of the trigger 29 translates nical OR circuit 30 into a state prohibiting operation of output stages 17, 19. As a result, the next control pulse to the thyristors 2, 3 is not fed. The output signal of the sample-storage device 24, which is proportional to the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and anti-parallel diode, is fed to the inputs of the threshold elements 31, 32. If the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and anti-parallel diode is less than or exceeds the specified minimum and maximum values, then by a logical signal from the output of the corresponding threshold element 31 or 32, the OR logic 30 is also transferred to a state prohibiting the operation of the output stages 17, 19. Similar о, if the direct voltage on the thyristors is less than or exceeds the specified minimum and maximum value of the forward voltage, the signal from the second outputs of the voltage sensors 11,18 triggers the threshold elements 33, 34, the signal of which puts the logic circuit OR 30 in a state that prohibits the operation of the output stages 17, 19. The output of the OR logic circuit 30 is connected to the second inputs of the output stages 17, 19. The signal levels at which the threshold elements 21, 26, 28, 31-34 are triggered are set by the source of the driving voltages 20. To translate the result onansovogo inverter to the operating state when the prohibition of the supply of control pulses to the thyristors, in case of exceeding the specified maximum current value, force trigger 29 to the initial state.

Временные диаграммы иллюстрируют работу устройства и принцип управления инвертором. На диаграммах приняты следующие обозначения: u₂ - мгновенное значение напряжения на тиристоре 2, u₃ - мгновенное значение напряжения на тиристоре 3, i₂ - ток тиристора 2, i₃ - ток тиристора 3, i₄ - ток диода 4, i₅ - ток диода 5, u₂₁ - сигнал на выходе порогового элемента 21, u₂₆ - сигнал на выходе второго порогового элемента 26, u₂₂ - сигнал на выходе логической схемы ИЛИ 22, u₂₃ - сигнал на выходе второго генератора пилообразного напряжения 23, u₂₄ - сигнал на выходе устройства выборки-хранения 24, u₂₅ - сигнал на выходе суммирующего устройства 25, u₁₃ - сигнал на выходе генератора пилообразного напряжения 13, i₁₇ - импульс управления тиристора 2, i₁₉ - импульс управления тиристора 3, t - текущее время.Timing diagrams illustrate the operation of the device and the inverter control principle. The following notation is used in the diagrams: u ₂ - instantaneous voltage value on thyristor 2, u ₃ - instantaneous voltage value on thyristor 3, i ₂ - current of thyristor 2, i ₃ - current of thyristor 3, i ₄ - current of diode 4, i ₅ - diode current 5, u ₂₁ is the signal at the output of the threshold element 21, u ₂₆ is the signal at the output of the second threshold element 26, u ₂₂ is the signal at the output of the logic circuit OR 22, u ₂₃ is the signal at the output of the second sawtooth voltage generator 23, u ₂₄ - the output of sample-storage device 24, u ₂₅ - the output of the adder 25, u ₁₃ - the output signal re eratora sawtooth voltage 13, i ₁₇ - pulse thyristor control 2, i ₁₉ - control pulse thyristor 3, t - current time.

На диаграммах интервалы t₁-t₀, t₃-t₂, t₅-t₄, t₇-t₆, t₉-t₈ - соответствуют заданному временному интервалу паузы в работе инвертора. С уменьшением длительности интервала проводящего состояния тиристоров и встречно-параллельных диодов заданный временной интервал уменьшается (t₁-t₀>t₅-t₄).In the diagrams, the intervals t ₁ -t ₀ , t ₃ -t ₂ , t ₅ -t ₄ , t ₇ -t ₆ , t ₉ -t ₈ - correspond to a given time interval of a pause in the inverter. With a decrease in the duration of the interval of the conducting state of the thyristors and counter-parallel diodes, the specified time interval decreases (t ₁ -t ₀ > t ₅ -t ₄ ).

Датчики напряжения 11, 18 реализованы на основе диодных оптоэлектронных ключей, пороговые элементы 21, 26, 28, 31-34 и суммирующее устройство 25 - на операционных усилителях. Выходные каскады 17, 19 выполнены с использованием импульсных трансформаторов. Датчик тока 27 реализован на основе схемы с элементом Холла. Остальные элементы устройства могут быть реализованы по любой из известных схем.Voltage sensors 11, 18 are implemented on the basis of diode optoelectronic switches, threshold elements 21, 26, 28, 31-34 and adder 25 are used on operational amplifiers. The output stages 17, 19 are made using pulse transformers. The current sensor 27 is implemented based on a circuit with a Hall element. The remaining elements of the device can be implemented by any of the known schemes.

По сравнению с прототипом использование заявляемого способа управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами позволяет обеспечить более надежную работу при питании электротехнологических нагрузок с изменяющимися параметрами. Повышение надежности работы обеспечивается за счет исключения режимов работы резонансного инвертора с повышенными уровнями напряжений и токов, а также с высокими скоростями нарастания токов тиристоров и встречно-параллельных диодов и малыми временами, предоставляемыми тиристорам для восстановления управляющих свойств.Compared with the prototype, the use of the inventive method for controlling a resonant inverter with counter-parallel diodes allows for more reliable operation when feeding electrotechnological loads with varying parameters. Improving the reliability of the operation is ensured by eliminating the operating modes of the resonant inverter with increased levels of voltages and currents, as well as with high slew rates of thyristor currents and counter-parallel diodes and short times provided to the thyristors to restore control properties.

Повышение надежности оценивается по времени наработки на отказ, которое при использовании заявляемого способа управления увеличивается по сравнению с прототипом более чем в два раза.The increase in reliability is estimated by the mean time between failures, which when using the proposed control method is more than doubled compared with the prototype.

Claims

A method for controlling a resonant inverter with counter-parallel diodes, which consists in the formation and alternating supply of control pulses to the thyristors forming the direct and reverse half-waves of the current in the load, setting the time interval, measuring the voltage across the thyristors, generating a logical signal that takes a true value while simultaneously applying direct voltage to the thyristors, forming the direct and reverse half-waves of the current in the load, the resolution of the reference time interval with the true value of the log signal, applying another control pulse to the thyristors after a predetermined time interval, measuring the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode, changing the specified time interval as a function of the duration of the interval of the conducting state of the thyristor and counter-parallel diode, and with increasing the duration of the interval of the conducting the state of the thyristor and the anti-parallel diode the specified time interval is proportionally increased, and with a decrease in the duration of the interval between the conductive state of the thyristor and the anti-parallel diode, the specified time interval is proportionally reduced, characterized in that the minimum and maximum values of the duration of the interval of the conductive state of the thyristor and anti-parallel diode, the minimum and maximum values of the forward voltage across the thyristors and the maximum current value of the thyristors, forming the direct and reverse half-waves of the current in the load, measure the thyristor current, prohibit the supply of the next control pulse to t if the duration of the interval of the conductive state of the thyristor and counter-parallel diode is less than or exceeds the specified minimum and maximum values of the duration of the interval of the conductive state of the thyristor and counter-parallel diode, the forward voltage on the thyristors is less than or exceeds the specified minimum and maximum values of the forward voltage on thyristors, and the thyristor current exceeds a predetermined maximum value of the thyristor current.