SU1070671A1 - Резонансный инвертор - Google Patents

Abstract

1. РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий мост основных тиристор подсоединенный одним выводом посто нного тока к одному из входных выводов, а к выводам переменного тока указанного моста подключа  цепь нагрузки с последовательно соединенным коммутирующим дрюсселем, а также коммутирующий конденсатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности за счет повышени  устойчивости коь(мутации, он снабжен двум  .защитными дроссел ми , дополнительным коммутирукицим конденсатором и двум  дополнительными тиристорами, включенными последовательно с основными тиристорами противофазных плеч моста и соединенных с другим входным выводом, причем параллельно каждой паре согласно-последовательно включенных основных тиристоров подключена последовательна  цепочка из защитного дроссел  и коммутирующего конденсатора . L LrLrn I1 1- an

Description

2. Инвертор по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  формы кривой выходного напр жени  при .регулировании частоты, упом нутый коммутирун ций дроссель

выполнен регулируемым в виде двух подвижных коаксиально расположенных соленоидов, включенных между собой встречно-последовательно .

I

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, а именно к резонансным инверторам, и может быть использовано, например, как источник питани  дл  установок индукционного нагрева, дл  электропривода переменного тока, дл  ультразвуковых преобразователей .

Известны преобразователи частоты на тиристорах выполненные по схеме мостовых резонансных инверторов е 3 акрытым или открытым входом с самовозбуждением и с вноаним не ависимым возбуждением Cl, 2 и 33.

Недостатком указанных инверторов  вл етс  невысока  надежность работы из-за возможности срыва инвертировани  и короткого замйкани  при этом источника посто нного тока через кo Ф yтиpyющиe тиристоры, а также невысока  синусоидальность формы кривой выходного тока при регулировании его частоты.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  резонансный мостовой инвертор , содержащий тиристорный мост, в одну из диагоналей которого включен 1.-С-резонансный контур 4.

Недостатками известного инвертора  вл ютс  невысока  надежность из-за возможности срыва инвертировани  и закорачивани  источника питани  через тиристоры противофазных плеч моста, а также невысока  синусоидальность выходного напр жени  при регулирова .нии его частоты, так как гашение тиристоров в ием обусловлено только искусственной самокоммутацией за счет коммутирующей емкости. При этом возможны случаи, когда при резких колебани х сопротивлени  нагруэки особенно в сторону его увеличени  нарушаетс  соотношение L/C 77RH . Надежность выключени  тиристоров встречным напр жением на коммутирующем конденсаторе в этом случае резко снижаетс / что может привести к закор ачиваншо источника посто нного тока через тиристо|«а одной диагонгши моста и еще не выключенные тиристоры другой диагонали. С другой стороны отсутствие параметрического регулировани  собственной частоты колебаний в резонанснс л контуре инвертора обуславливает несинусоидальность формы кривой выходного напр жени  при регулировании его частоты за счет изменени  частоты управл ющих импульсов.

Цель изобретени  .- повышение надежности за счет повьдиени  устойчивости коммутации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что резонансный инвертор, соержащий мост основных тиристоров, подсоединенный одним выводом посто нного тока к одному из входных вывоов , а к выводам переменного тока указанного моста подключена цепь нагрузки с последовательно соединенным коммутирующим дросселем, а также коммутирующий конденсатор снабжен вум  защитными дроссел ми, дополнительным коммутирующим конденсатором и двум  дополнительными тиристорами, включенными последовательно с основными тиристорами противофазных плеч моста и соединенных с другим входным выводом, причем параллельно каждой паре согласно-последовательно включенных основных тиристоров подключена последовательна  цепочка из защитного дроссел  и коммутирующего коненсатора .

Кроме того, с целью улучиени  формы кривой выходного напр жени  при регулировании частоты, упом нутый коммутирующий дроссель выполнен регулируекоФ в виде двух подвижных коаксиально расположенных соленоиов , включенных между собой встречно-последовательно .

Введение дополнительных тиристоров , отключающих основные тиристоры моста в момент их коммутации от источника посто нного тока, позвол ет o6iecne4HTb естественную коммутацию тиристоров моста. Кроме того, наличне LiC-цепей обеспечивает искусственную самокоммутацию тиристоров моста. Таким образом, в схеме действует как иску сственна , так н естественна  коммутаци  тиристоров, дублирук цие шуг друга, что повышает надежность коммутации тиристоров. Наличие переменной коммутирующей индуктивности, ыполненной указанном образом, позвол ет обеспечить достаточно широкий диапазон изменени  Собственной астоты инвертора. 31 На фиг. 1 представлена принципиальна  схема инвертора} на фиг. 2 диаграммы процессов в схеме. Инвертор содержит мост основных тиристоров 1 - 4. Между плюсом источника питани  и анодами тиристоров 1 и 2 противофазных плеч моста включены дополнительные тиристоры 5 и б а параллельно тиристорам 1 и 3 проти вофазных плеч моста и тиристорам 2 и 4 подключены LC-цепочки, состо щие из конденсаторов 7 и 8 и защитных дросселей 9 и 10. В диагональ моста между тиристорами 1, 3 и 2, 4 включена нагрузка 11 и регулируелалй дроссель, состо щий из коаксиально расположенных подвижных секций 12 и 13, соединенных последовательно и встречно. Возможно введение внутрь секции меньшего диаметра сердечника из листовой электротехнической стали с целью увеличени  индуктивности особенно при работе в области низких частот. В противофазные плечи моста включены трансформаторы 14 и 15 тока , которые подключены к компаратору 16, объединенному в один блок вместе с усилительным звеном. Блок компаратора и усилител  подключен на входы двух формирователей 17 и 18 импульсов, выходы которых подключены к двум схемам 19 и 20 задержки импульсов, а также к управл ющим электродам тиристоров 1, 2, 3 и 5. Выходы схем задержки подключены к управл ющим электродам тиристоров 5 и б. Выход пускового устройства 21 подключен к управл ющим, электродам тиристоров 5 и б а через схему 22 задержки к управл ющим электродам тиристоров 1 и 4. При подключении инвертора к источ нику посто нного тока и подаче управл юошх импульсов с пускового устройства 21 на управл ющие электроды тиристоров 5 и 6 начинаетс  зар д конденсаторов 7 и 8. После окончани  зар да конденсаторов тиристоры 5 и б выключаютс . Через претлежуток времени, задаваемый схемой 22 задержки, подаютс  пусковыеимпульсы на упргшл ющие электроды тиристоров 1 и 4, тиристоЕИ включаютс  к,начина етс  колебательный разр д конденсате ра 7 током ;7 через обмотку переменной индуктивности и нагрузку 11 (.фиг.2а). Трансформатор 14 тока передает сигнал синусоидальной формы йа вход компаратора 16, выполненного на операционном усилителе, который формирует сигнал Ej пр моугольной формы (фиг. 26). Одновременно в этом же блоке происходит усиление сигнала . Формирователь 17 нмпульсов, выполненный на импульсном трансформато ре, формирует импульсы Е ф переднего и заднего фронта из пр моугольного сигнала (фиг. 2в }, срезает с помощью 1 диода импульс переднего фронта, формируемый положительной, и во вторичных обмотках инвертирует импульсы ЕФ2 заднего фронта положительной полуволны инвертора (фиг. 2г;. С двух вторичных- обмоток импульсы подаютс  на управл ющие электроды тиристоров 2 и 3, тиристоры включаютс  и начинаетс  колебательный разр д конденсатора 8 на дроссель 12 и 13 и нагрузку 11 (.фиг. 2а, нижн   пблуволна). С третьей вторичной обмотки -импульсного трансформатора 17 импульс подаетс  через схему 19 задержки, выполненную , например, на ждущем мультивибраторе и формирователе, и задерживающую импульс на врем  tj (фиг. 2д, на управл ющий электрод тиристора 5, который включаетс  и зар жает током J конденсатор 7 (фиг. 2е К При работе тиристоров 2 и 3 трансформатор 15 тока передает отрицательную полуволну сигнала на кс 1паратор 16, который фоЕ лирует отрицательный пр моугольный сигнал (фиг. 26). Формирователь 18 импульсов срезает импульс переднего фрод1та и передает сформированный импульс . заднего фронта на управл ющие электроды тиристоров 1 и 4, а также на вход схемы 20 задержки, котора  выдает импульс, задержанный на врем  tj на управл ющий электрод тиристора 6. Тиристор б включаетс  и начинаетс  зар д конденсатора 8 током :; (фиг. 2& Г. Посто нна  времени зар да цс -цепей 7 9 и 8, 10 выбрана меньше времени протекани  полуволны тока Э через нагрузку. Поэтому в тот момент, когда значение тока нагрузки прохоДит через нуль (момент гашени  одной napbt тиристоров и включени  другой пары), дополнительные тиристоры 5 и б выключены и источник питани  OTKJDOчен от тиристоров 1-4 моста. Таким образом, в момент кО1«4утацйи очередна  выключающа  пара тиристоров не только выключаетс  нарастающим встоечным напр жением перезар жающихс  конденсаторов 7 или 8, но и отключаетс  от источника питани , что , резко ухудшает услови  вьЬслючени  тиристоров и повьаоает надежность инвертировани . Если конденсаторы 7 и 6 в силу каких-то причин резкое возрастание сопротивлени  нагрузки или ее отключение от инвертора и т,д.) не обеспечат выключени  тиристоров , а включах циес  тиристоры перейдут к этому времени в провод щее состо ние, то произойдет разв конденсатора 7 или 8 через защитные индуктивности 9 или 10 и тиристоры 1, 3 или 2, 4. При этом срыв инвертировани  не приведет к короткому згшыканию источника питани , поскольку в этот момент дополнительные тиристоры 5 и 6 выключены. Затем включивша с  пара противофазных тиристоров выключаетс  перезар дившимс  через них конденсатором и процесс работы схемы продолжаетс . Если же повторно произойдет срыв инвертировани , то спэциальна  электронна  схема (не показана/, использукида , например, трансформаторы 14 и 15 как датчики срыва инвертировани  и построенна , например, на двухтактном кольцевом счетчике, снимает импульсы с управл ющих электродов тиристоров 5 и 6 и предотвращает их включение. Дальнейша  г д бт /инве15тора будет возможна после устранени  неисправности и no-BTfof(frp включени  инвертора , т.е. тиристоры 5 и 6 не только предотвращан)- i PBOTKoe замыкание истрчника питани , при случайном срыве инвертировани ) но и выполн ют функцию защитных тиристоров, отключающих инвертор от источника при систематическом срыве инвертировани .

При перемещении секции 13 относительно секции 12 (ее вдвигание к вьщвигание ) коммутирующего дроссел  мен етс  собственна  частота обоих колебательных контуров инвертора. Одновременно с этим синхронно мен етс  частота управл ющих импульсов. При этом мен етс  частота колебаний тока в нагрузке. При выдвинутом положении секции 13 относительно секции 12 переменна  индуктивность имеет наибольшее значение,а особенна  частота инвертора минимальна. При вдвинутом положении секции 13 переменна  индуктивность имеет наименьшее значение, а собственна  частота

инвертора максимальна.

Claims (2)

1. РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий мост основных тиристоров, , с. 83.

свидетельство СССР 02 М 7/515, свидетельство СССР 02 М 7/515, тоянного тока к одному из входных выводов, а к выводам переменного тока указанного моста подключая цепь нагрузки с последовательно соединенным коммутирующим дросселем, а также коммутирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет повышения устойчивости коммутации, · он снабжен двумя защитными дросселями, дополнительным коммутирующим конденсатором и двумя дополнительными тиристорами, включенными последовательно с основными тиристорами противофазных плеч моста и соединенных с другим входным выводом, причем параллельно каждой паре согласно-последовательно включенных основных тиристоров подключена последовательная цепочка из защитного дросселя и коммутирующего конденса- сх>

2. Инвертор по π. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения при регулировании частоты, упомянутый коммутирующий дроссель выполнен регулируемым в виде двух подвижных коаксиально расположенных соленоидов, включенных между 'собой встречно-последовательно.