SU1072221A1

SU1072221A1 - Self-excited inverter

Info

Publication number: SU1072221A1
Application number: SU823463004A
Authority: SU
Inventors: Александр Константинович Белкин; Виктор Эмильевич Дель; Ильфат Ризович Исхаков; Михаил Владимирович Лебедев
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе
Priority date: 1982-07-05
Filing date: 1982-07-05
Publication date: 1984-02-07

Abstract

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержавший тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали друга диагональ которого образована последовательно соединенны первичной обмоткой коммутирун цего трансформатора , магнитно гсв занной с вторичной обмоткой, фильтровым КОН-денсатором и нагрузкой, при этом источник питани подключен одним выводом через входной дроссель к фильт .ровому конденсатору, а вторым - к нагрузке, вторична обмотка коммутирующего трансформатора через сбрасывак ций диод подключена паргшлельно цепочке, состо щей из фильтрового конденсатора и нагрузки, а также блок управлени , отличающи йс тем, что, с целью повышени КПД, введены датчик тока сбрасывающего диода, резистор,КС-цепь, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, регистр; пам ти , дискриминатор и селектор, причем датчик тока сбрасываквдего диода зашунтирован резистором и подключен через интегрирующую RC-цепочку к аналого-цифровому преобразователю, выходы которого подключены к первым (Л входам дискриминатора и регистра пам ти , к второму входу последнего подключен генератор тактовых импульсов , а выход,св зан с вторым входом дискриминатора, выход которого через селектор соединен с входом задающего генератора блока управлени . vl г IND юAUTONOMOUS INVERTER containing a thyristor bridge with a switching capacitor in one diagonal of the other whose diagonal is formed in series with the primary winding of the commutator of the transformer magnetically coupled to the secondary winding, filter capacitor and load, while the power source is connected to one output through the input choke to the filter the second capacitor, and the second to the load, the secondary winding of the switching transformer through the discharge of the diode is connected to a parallel circuit, This consists of a filter capacitor and a load, as well as a control unit characterized in that, in order to increase efficiency, a current sensor for a resetting diode, a resistor, a KS circuit, an analog-to-digital converter, a clock pulse generator, a register are inserted; memory, discriminator and selector, with the current sensor resetting the diode shunted by a resistor and connected via an integrating RC-chain to an analog-to-digital converter, the outputs of which are connected to the first (L inputs of the discriminator and the memory register, the second pulse generator is connected to the second input of the last, and the output is connected with the second input of the discriminator, the output of which is connected through the selector to the input of the master oscillator of the control unit.

Description

Изобретение относитс к преобра зевательной технике и может йайти широкое применение при проектировании источников высокочастотного питани дл индукционного нагрева и плавки металлов.The invention relates to a conversion technique and can be widely used in the design of high-frequency power sources for the induction heating and smelting of metals.

Известен -автономный инвертор , содержащий подключенные последовательно к входным зажимам через.дроссель фильтра тиристорные мосты с ;.. коммутирующим конденсатором в -диагонали , а также две последовательные цепи лз конденсаторов Фильтра и ком-, мутирующих дросселей, диод, включенный между обйшми точками крнденсаторов фильтра и коммутирующих дросселей , последние выполнены магнитносв занными , причем один из коммутирующих дросселей присоединен .со стороны положительного входного зажима, а другой - со стороны отрицательного входного зажима 1 и 12..Known is an autonomous inverter that contains thyristor bridges connected in series to the input terminals via a filter choke with; .. a switching capacitor in the diagonal, as well as two successive circuits of the capacitor lz Filter and mutating chokes, a diode connected between the common points of the filter cores commutating chokes, the latter are made of magnetically coupled, with one of the commutating chokes attached. from the side of the positive input terminal, and the other from the negative input terminal. clamp 1 and 12 ..

Недостатком схемы данного инвертора вл етс пониженный КПД при частотном способе автоподстройки частоты, так как максимальное значение эквивалентного активного сопротивлени нагрузки, а значит и мощности , достигаетс при частоте ц.ес-колько болеевысокой, чем частота резонанса, но более низкой, чем частота собственных колебаний нагрузочного контура.The disadvantage of this inverter circuit is lower efficiency with frequency-controlled frequency control, since the maximum value of the equivalent active load resistance, and hence power, is achieved at a frequency of a higher frequency than the resonance frequency, but lower than the natural frequency load circuit.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали, друга диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой ком1 утирующего трансформатора , магнитно-св занной с вторичной , фильтровым конденсатором и нагрузкой , при этом источник питани , подключен одним выводом через входной дроссель к фильтровому .конденсатору , а вторым - к нагрузке, вторична обмотка коммутирующего трансФорматора через сбрасывающий диод подключена параллельно цепочке, состо щей из фильтрового конденсатора и нагрузки, а также блока управлени 3 .The closest to the proposed technical entity is an autonomous inverter containing a thyristor bridge with a switching capacitor in one diagonal, the other of which is formed in series by the primary winding of a wiring transformer magnetically connected to the secondary filter capacitor and the load, while the power source , is connected by one output through the input choke to the filter capacitor, and the second to the load, the secondary winding of the switching transformer through A resetting diode is connected in parallel to a string consisting of a filter capacitor and a load, as well as a control unit 3.

Недостатком данной схемы инвертора вл етс пониженный КПД при частотном способе автоподстройки частоты , так как максимальное значение эквивалентного активного сопротивлени нагрузки, а значит и мощности, достигаетс при частоте несколько более высокой, чем частота резонанса , но более низкой, чем частота собственных колебаний нагрузочного контура.The disadvantage of this inverter circuit is lower efficiency with frequency-controlled frequency control, since the maximum value of the equivalent active load resistance, and hence power, is achieved at a frequency slightly higher than the resonance frequency, but lower than the natural frequency of the load circuit.

Цель изобретени - повьииение КПД инвертора.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the inverter.

Поставленна цель достигаетс тем, что в схему автономного инвертора.The goal is achieved in that in the autonomous inverter circuit.

содержащего тиристорнЕЛй мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали , друга диагональ которого образована последовательно соединенными первичйой обмоткой коммутирующего трансформатора, магнитно-св занной с вторичной, фильтровым конденсатором и нагрузкой, при этом источник питани подключен одним выводом через входной дроссель к фильтровому конденсатору, а вторым - к нагрузке , вторична обмотка коммутирующего трансформатора через сбрасываю;1ций диод подключена параллельно цепочке , состо щей из фильтрового конденсатора и нагрузки, а также блок управлени , введены датчик тока сбрасывающего диода, резистор, RC-цепь, аналого-цифровой преобразователь , генератор тактовых импульсов , регистр пам ти, дискриминатор и селектор г причем датчик тока сбрасывающего диода, зашунтирован резистором и подключен через интегрирующую RC-цепочку к аналого-цифровому преобразователю, выходы которого подключены к первым входам дискриминатора и регистра пам ти, к второму входу последнего подключен генератор тактовых импульсов, а выход св зан с вторым входом дискриминатора, выхс(й которого через селектор соединен с входом задающего генератора блока управлени .containing a thyristor bridge with a switching capacitor in one diagonal, the other diagonal of which is formed in series by the primary winding of the switching transformer, magnetically connected to the secondary filter capacitor and the load, the power supply connected to one filter through the input choke to the filter capacitor, and the second - to the load, the secondary winding of the switching transformer through the drop; 1 the diode is connected in parallel to the chain consisting of filter condensate torus and load, as well as a control unit, a current sensor for the resetting diode, a resistor, an RC circuit, an analog-digital converter, a clock generator, a memory register, a discriminator, and a selector r are inserted, the current sensor of the resetting diode is bounded by a resistor and connected via an integrating An RC chain to an analog-to-digital converter, the outputs of which are connected to the first inputs of the discriminator and the memory register, is connected to the second input of the last clock generator, and the output is connected to the second input of the discriminator Ator, vyhs (D via the selector which is connected to the input of oscillator control block.

а чертеже приведена принципиальна электрическа схема инвертора.The drawing shows the electrical circuit diagram of the inverter.

Автсшомный инвертор содержит тиристорный мост 1 (тиристоры 2 - 5) с кoм Qrтиps ющим конденсатором б в одной диагонали, друга диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой 7 коммутирующего - рансформатора 8, магнитно-св занной с вторичной 9, фильтровым конденсатором 10 и нагрузкой 11, при этом источник 12 питани подключен одним выводом через входной дроссель 13 к фильтровому конденсатору 10, а вторым - к нагрузке 11, вторична обмотка 9 коммутирующего трансформатора 8 через сбрасывающий диод 14 подключена параллельно цепочке, состо щей из фильтрового ксдаденсатора 10 и нагрузки 11, причем управл ющие электрбды тиристсфов 2-5. моста 1 через распределитель 15 и формирователь 16 импульсов управлени св заны с задающим генератором 17, датчик 18 тока отсекакхцего диода 14, зашунтированный резистором 19 и подключенный через интегрирующую RC-цепочку 20 и 21 к аналого-цифровому преобразователю 22, генератор 23 тактовых импульсов, регистр 24 пам ти, дискриминатор 25 и селектор 26, при этом выходы аналого-цифрового преобразовател 22 подключены к первым входам дискриминатора 25 и регистра 24 пам ти, к второму входу последнего подключен генератор 23 тактовых импульсов, а выход св зан с вторым входом дискриминатора 25, выход дискриминатора 25 через селектор 26 соединен с зходом задающего генератора 17.The inverter inverter contains a thyristor bridge 1 (thyristors 2-5) with a Q-pin capacitor b in one diagonal, the other diagonal of which is formed in series by the primary winding 7 of the switch, the ranformator 8, magnetically coupled to the secondary 9, the filter capacitor 10 and the load 11 , while the power source 12 is connected by one output through the input choke 13 to the filter capacitor 10, and the second to the load 11, the secondary winding 9 of the switching transformer 8 is connected via a parallel diode 14 but chain consisting of ksdadensatora the filter 10 and load 11, and the control guides elektrbdy tiristsfov 2-5. bridge 1 through the distributor 15 and the driver control pulse shaper 16 are connected to the master oscillator 17, the sensor 18 of the cut-off diode 14 current, shunted by a resistor 19 and connected via an integrating RC-chain 20 and 21 to an analog-to-digital converter 22, a clock pulse generator 23, register 24 memory, discriminator 25 and selector 26, while outputs of analog-digital converter 22 are connected to the first inputs of discriminator 25 and memory register 24, clock generator 23 is connected to the second input of the latter, and output the second input of the discriminator 25, the output of the discriminator 25 through the selector 26 is connected to the input of the master oscillator 17.

АВТОНОМНЫЙ инвертор работает, следук цим образом.AUTONOMOUS INVERTER WORKS, FOLLOWS.

Пусть фильтровый конденсатор 10 нормально зар жен до напр жени йстрчника 12 питани через входной дроссель 1-3 и нагрузку 11, -а коммутирующий конденсатор 6 зар жен до напр жени с пол рностью, указанной на чертеже.Let the filter capacitor 10 be normally charged before the voltage of the power supply unit 12 through the input choke 1-3 and the load 11, -a switching capacitor 6 is charged before the voltage indicated on the drawing.

Импульсы управлени , вырабатнваемые задакхцик генератором 17, усиливаютс формирователем 16 и распредел ютс с Помощью Распределител 15 импульсов по тиристорам 2, 4 и The control pulses produced by the backwash generator 17 are amplified by the driver 16 and distributed with the help of the Distributor 15 pulses across the thyristors 2, 4 and

3,;5V/- .- . . При вкJШчeнии тиристоров 2 и 4 начинаетс колебательный процесс перезар дки коммутирующего конденсатора 6, пол рность напр жени на обмотках 7 и 9 коммутирующего трансформатора 8 при этом такова, что сбрасывающий диод 14 закрыт.3,; 5V / - .-. . When thyristors 2 and 4 are turned on, the oscillatory process of recharging the switching capacitor 6 begins, the polarity of the voltage on the windings 7 and 9 of the switching transformer 8 is such that the reset diode 14 is closed.

При переходе тока тиристоров j2 и 4 через максимальное значение пол рность напр$гасени на обмотках 7 и 9 коммутирующего трансформатора 8 мен етс на противоположную и, как только напр жение на обмотке 9 станет вьаше сум1Ф1 напр жений фильтрового конденсатора 10 ц нагрузки 11, включаетс сбрасываю&шй Диод 14 сбрасыва излишикио реактивную энергию с коммутирующего трансформатора 8 на фильтровый кЬденсатор 10 и нагрузку 11, ограничива рост йапр жени на элементах схемы. Ток тиристоров 2 и 4 при этом резко падает и они выключаютс . Тиристоры 3 и 5 работают аналогично.When the thyristors j2 and 4 pass through the maximum value, the polarity of the damping voltage on the windings 7 and 9 of the switching transformer 8 is reversed and, as soon as the voltage on the winding 9 becomes higher than the sum of the voltage of the filter capacitor 10 C of load 11, I reset I &; Shy Diode 14 discharging the excess reactive energy from the switching transformer 8 to the filter capacitor 10 and the load 11, limiting the growth of voltage on the circuit elements. The current of thyristors 2 and 4 drops abruptly and they turn off. Thyristors 3 and 5 work similarly.

, ; , ,; ,

При работе автономного инвертора со сбрас в скцими диодами на нагрузку , измен ющую в широком диапазоне свои параметры (например, индукционный нагрев или плавка металлов), среднее значение тока сбрасывакхцего диода также мен етс .в ошроком диапазоне . Основное значение сбрасываю щих диодов в автономных инверторахWhen an autonomous inverter operates with a dump in a scattering diode on a load that changes its parameters over a wide range (for example, induction heating or melting of metals), the average value of the discharge current of the diode also changes in the range. The fundamental value of dropping diodes in autonomous inverters

заключаетс в отводе излишней реактивной энергии от коммутирующих элементов к источнику посто нного тока. Этим ограничиваетс рост напр жени на элементах схемы инверторов. Чем больше ток диода, тем большее количество реактивной энергии отдаетс источнику посто нного тока и меньше мощности потребл етс нагрузкой. Чем меньше ток сбра ллванндего диода, тем больше мощности потребл етс иагрузкой , тем меньшее количество реактивной энергии отдаетс источнику посто нного тока и тем меньше мощности тер етс в элементах самого инвертора . Тем более высоким будет и КПД инвертора. Поэтому целесообразно прин ть в качестве сигнала обратной св зи дл осуществлени автоподстройки частоты автономного инвертора со сбрасывающими диодами минимальное значение тока сбрасывающего диода.is to divert excess reactive energy from the switching elements to the source of direct current. This limits the increase in voltage on the elements of the inverter circuit. The greater the current of the diode, the greater the amount of reactive energy given to the source of direct current and less power is consumed by the load. The smaller the drop current of the diode diode, the more power is consumed and the load, the less reactive energy is given to the DC source and the less power is lost in the elements of the inverter itself. Moreover, the inverter efficiency will be higher. Therefore, it is advisable to take as a feedback signal for self-tuning the frequency of an autonomous inverter with resetting diodes, the minimum value of the current of the resetting diode.

Ток сбрасывающего диода 14 контролируетс датчиком 18 тока. Сигнал с резистора 19 интегрируетс RC-цепочкой 20 и 21 и подаетс на вход аналого-цифрового преобразовател 22 который преобразует поступивший сигнал в коды, а они подаютс на регистр 24 пам ти и дискриминатор .25.The current of the reset diode 14 is monitored by current sensor 18. The signal from resistor 19 is integrated with RC chain 20 and 21 and is fed to the input of analog-digital converter 22 which converts the incoming signal into codes, and they are fed to memory register 24 and discriminator .25.

Дискриминатор 25 сравнивает текущее значение сигнала с предшествующим , который подаетс с регистра 24 пам ти с помс цью генератора 23 тактовых импульсов (генератор 23 тактовых импульсов задает шаг измерени ). С выхода дискриминатора.25 сигнал поступает на селектор 26, который управл ет частотой задающего генератора 17. Максимальна мс цность потребл етс нагрузкой 11 в том случае , когда ток диода 14 минимальный и сигнал с селектора 26 канала коррекции равен нулю. Если среднее значение тока диода 14 не минимально, то селектор 26 выдает сигнал на заданнчий генератор 17. При этом частота задающего генератора 17 измен етс таким образом, чтобы сигнал с селектора 26 бып равен нулю.The discriminator 25 compares the current value of the signal with the preceding one, which is fed from the memory register 24 with the generator of 23 clock pulses (the clock pulse generator 23 specifies the measurement step). From the output of the discriminator. 25 the signal goes to the selector 26, which controls the frequency of the master oscillator 17. The maximum ms is consumed by the load 11 when the diode 14 has a minimum current and the signal from the correction channel selector 26 is zero. If the average value of the current of the diode 14 is not minimal, then the selector 26 outputs a signal to the set oscillator 17. At the same time, the frequency of the master oscillator 17 is changed so that the signal from the selector 26 is zero.

Таким образом, поддерживание минимальным тока сбрасывающего диода позвол ет обеспечить максимум активной мощности при минимуме реактивной мощности и тем caNWM повысить КПД инвертора с 0,85 до 0,87.Thus, maintaining the minimum current of the resetting diode allows to ensure the maximum of active power with a minimum of reactive power and, by increasing the efficiency of the inverter, from 0.85 to 0.87.

л;. -4. ,l ;. -four. ,

Claims

A stand-alone inverter containing a thyristor bridge with a switching capacitor in one diagonal ^ another diagonal of which is formed by serially connected by the first winding of the switching transformer, magnetically connected to the secondary winding, a filter capacitor and a load, while the power source is connected via one input to the input inductor to filter capacitor, and the second to the load, the secondary winding of the switching transformer through a reset diode is connected in parallel with the circuit, consisting from a filter capacitor and load, and also a control unit, characterized in that, in order to increase the efficiency, a reset diode current sensor, a resistor, an RC circuit, an analog-to-digital converter, a clock generator, a register are introduced; memory, discriminator and selector, moreover, the current sensor of the resetting diode is shunted by a resistor and connected through an integrating RC circuit to an analog-to-digital converter, the outputs of which are connected to the first inputs of the discriminator and the memory register, a clock generator is connected to the second input of the last, and the output is connected to the second input of the discriminator, the output of which through the selector is connected to the input of the master oscillator of the control unit.

SU, 1072221>

ί ‘1072221