SU1534704A1 - Способ регулировани выходного напр жени резонансного инвертора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в установках дл  индукционного нагрева. Цель изобретени  - повышение надежности и устойчивости работы инвертора. Способ заключаетс  в изменении времени предвательного разр да коммутирующего конденсатора по цепи, не содержащей нагрузку путем введени  угла задержки отпирани  одного из двух вентилей, формирующих импульс тока в нагрузке. одновременно с изменением угла задержки измен ют частоту инвертировани . Перед изменением угла задержки измен ют частоту к заданному уровню, а после изменени  угла задержки и одновременного с ним изменени  частоты контролируют напр жение на вентил х и врем  дл  их восстановлени . Частоту возвращают к уровню, при котором напр жение на вентил х и врем  расстановлени  не выход т за пределы допустимых значений. Повышение надежности и устойчивости работы инвертора достигаетс  снижением перенапр жений и увеличением схемного времени восстановлени  тиристоров в переходных режимах. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке регулируемых автономных инверторов дл  источников питани  установок индукционного нагрева.

Цель изобретени  - повышение надежности и устойчивости работы инвертора . .

На фиг. I показано устройство, реализующее способ регулировани  напр жени ; на фиг. 2-4 - схемы резонансных инверторов, дл  которых может быть применен данный способ; на

фиг. 5 - временные диаграммы, по сн ющие сущность изобретени .

Устройство (фиг. 1) содержит управл емый напр жением задающий генератор 1, две последовательные цепи из первого распределител  2 импульсов и выходных каскадов 3, а также из блока 4 регулируемой задержки, второго распределител  5 импульсов и выходных каскадов 6, соединенных с выходом генератора и инвертором 7, датчик напр жени  на тиристорах 8, выход которого соединен с входом устройства 9 сравнени , а вход - с инверOi 00 4

ч|

тором, датчик 10 времени выключени  вентилей, выход которого соединен с входом второго устройства 11 сравнени , а вход - с инвертором, источник 12 опорных напр жений, первый и второй , выходы которого соединены с входами задани  напр жени  на вентил х и времени выключени  устройства сравнени  и второго устройства сравнени , сумматор 13, входы которого соединены с выходами устройств сравнени  и третьим выходом источника опорных напр жений, выход сумматора через. 1 резистор 14 соединен с входом ключе- вой схемы 15, второй и третий входы которой соединены с четвертым и п тым выходами источника опорных напр жений , а выход ее соединен с конденсатором 16 и управл ющим входом задающего генератора, источник 17 задани  угла задержки, выход которого соединен с входом устройства 18 выборки-хранени , тактирующий вход которого соединен с выходом логичес-

кого устройства 19 и первым входом компаратора 20, второй вход которого соединен с выходом устройства выборки хранени , а выход - с входом логического устройства, второй выход логи- ческого устройства соединен с четвертым входом ключевой схемы, а выход устройства выборки-хранени  соединен также с вторым входом блока регу- 1 лируемой задержки.

Инвертор (фиг. 2) содержит подключенные к входным выводам через дроссель фильтра 21 инверторньй мост на четырех тиристорах 22-25 с вклю

ченными последовательно с ними коммутирующими дроссел ми 26-29 и коммутирующим конденсатором 30 в диагонали переменного тока, автотрансформатор 31, средн   точка которого св зана с анодной группой инверторного моста, возвратные диоды 32   33, а также последовательную цепь из конденсатора фильтра 34 и нагрузки 35 и две RC- цепи из сопротивлений 36,. 37 и кон- денсаторов 38, 39, подключенных параллельно обмоткам автотрансформатора , причем катоды возвратных диодов соединены с концами автотрансформатора 31, а аноды - с разноименными вы- водами коммутирующего конденсатора 30 На фиг. 3 приведена схема инвертора с улучшенным КПД и меньшим уровнем высших гармонических составл ю

5 0 5

0

5

0

5 .

5

щих в токе нагрузки. При этом нагрузка 35 включена в цепь коммутирующего конденсатора. Автотрансформатор 31 выполнен с вторичными обмотками , которые через вспомогательные диоды 40 и 41 соединены с конденсатором фильтра 34.

Инвертор по схеме фиг. 4 имеет улучшенные массогабаритные показатели за счет включени  общего коммутирующего дроссел  42 и нагрузки 35 в цепь посто нного тока моста.

Способ регулировани  выходного напр жени  инвертора реализуетс  следующим образом. Тиристоры 23 и 25 (сЬиг. 2) работают с углом задержки РО (фиг. 1) по отношению к тиристорам 32 и 34. Процесс рассматриваетс  с момента времени t0.

Во врем  очередного цикла работы инвертора в момент ti должно произойти скачкообразное изменение угла задержки ft до уровн  /3, . Однако вначале измен етс  частота f от уровн  ffl до некоторого заданного уровн  f, (фиг. 1), а спуст  интервал времени (,) происходит скачкообразное изменение угла задержки от уровн  Ј0 до f и одновременное с ним изменение частоты от уровн  ft до уровн  Јг. Первоначальное изменение частоты (до изменени  /3) должно разгрузить инвертор по напр жению на вентил х и увеличить паузу в работе инвертора с целью увеличени  времени восстановлени . В противном случае указанные параметры могут выйти за пределы допустимых дл  вентилей уровней в процессе регулировани .

До изменени  указанного угла задержки напр жение на нагрузке совпадает по фазе с основной гармоникой тока нагрузки (считаетс , что в интервале времени закончилс  переходный процесс, вызванный первоначальным изменением частоты от уровн  f0 ДО уровн  Ј4). При изменении угла задержки 6 и при посто нной частоте ft соответственно задерживаетс  формирование очередного -импульса тока в нагрузке, по вл етс  сдвиг по фазе между напр жением и током нагрузки, что приводит к расстройке нагрузочного колебательного контура и резкому уменьшению напр жени  на нем. Прк этом скачкообразно уменьшаетс  на короткое врем  эквивалентное сопротивление нагрузочного контура (на51534704

грузка представл ет собой колебатель- . ный контур), что приводит к увеличению напр жени  на тиристорах инвертора и снижает его устойчивость.

Однако одновременно с изменением угла задержки производитс  изменение частоты инвертировани . Изменение производитс  в сторону уменьшени  сдвига по фазе между напр жением и током. Постепенное дальнейшее изменение частоты в течение переходного процесса позвол ет уменьшить скачок фазы между напр жением и током нагрузки , вызванный скачкообразным изменением угла задержки, сократить длительность переходного процесса, уменьшить величину перерегулировани . Далее при возврате частоты контролируют максимальное напр жение на вентил х и врем  предоставл емое им дл  восстановлени  управл ющих свойств, сравнивают с допустимыми значени ми и формируют сигналы рассогласовани  между указанными напр жением и временем восстановлени  и их допустимыми значени ми, а частоту возвращает , в Функции этих сигналов к уровню f, при котором напр жение и вреУстройство 19 переводит устройство 1 8 в режим хранени , производит отключение выхода сумматора 13 от входа генератора 1 и подключает п тый выход источника 12 к входу генератора 1. Напр жение U на п том выходе 12 соответствует частоте инвертора f,. Напр жение на входе 4 остаетс 

JQ равным и«,0и фазовый сдвиг в этом режиме неизменен. Далее устройство 19 переводит устройство 18 в режим выборки и одновременно отключает п тый выход источника 12 и подключает

J5 четвертый выход источника 12 к входу генератора 1 с помощью ключевой схемы 15. Измен етс  угол задержки и одновременно измен етс  частота инвертора до уровн  f. Устройство 19

20 выдает сигнал на отключение четвертого выхода источника 12 и подключение выхода сумматора 13 к входу генератора 1. Сигнал на выходе сумматора 1 3 равен сумме сигналов с третьего вы25 хода источника 12 и сигналов рассогласований с выходов устройств 10 и 11. Происходит разр д конденсатора 16 через резистор 14 от уровн  напр жени  на четвертом выходе источни-

м  восстановлени  вентилей не выход т 30 ка 12 уровн  суммарного сигна- за пределы допустимых значений (мо- ла на выходе сумматора 13. При этом мент времени t, ).происходит возврат частоты инвертора

Напр жение на вентил х и врем  вое- 7 в функции напр жений на вентил х становлени  при этом сохран ют свои и времени восстановлени  управл ющих значени  на допустимом уровне и су- ос свойств к уровню f, при котором на пр жение и врем  восстановлени  не выход т за пределы допустимых значений .

Инвертор (фиг. 2) работает следу- 40 ющим образом.

При одновременном отпирании тиристоров 22, 25 (или 23, 24) начинаетс  колебательный перезар д коммутищественно повышаетс  надежность и устойчивость работы инвертора как в переходных , так и в установившихс  режимах при регулировании напр жени  путем изменени  угла задержки.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В исходном состо нии напр жени 

Устройство 19 переводит устройство 1 8 в режим хранени , производит отключение выхода сумматора 13 от входа генератора 1 и подключает п тый выход источника 12 к входу генератора 1. Напр жение U на п том выходе 12 соответствует частоте инвертора f,. Напр жение на входе 4 остаетс 

равным и«,0и фазовый сдвиг в этом режиме неизменен. Далее устройство 19 переводит устройство 18 в режим выборки и одновременно отключает п тый выход источника 12 и подключает

четвертый выход источника 12 к входу генератора 1 с помощью ключевой схемы 15. Измен етс  угол задержки и одновременно измен етс  частота инвертора до уровн  f. Устройство 19

выдает сигнал на отключение четвертого выхода источника 12 и подключение выхода сумматора 13 к входу генератора 1. Сигнал на выходе сумматора 1 3 равен сумме сигналов с третьего выхода источника 12 и сигналов рассогласований с выходов устройств 10 и 11. Происходит разр д конденсатора 16 через резистор 14 от уровн  на

на вентил х и врем  выключени  не пре- рующего конденсатора 30 по цепи 30- вышают допустимых значений. Сигналы 45 29-25-35-34-22-26-30. После переза- с выходов устройств 9 и 11 близки к нулю. Ключева  схема 15 соедин ет выход сумматора 13 с входом генератора 1. Напр жение на входе генератора

р да конденсатора 30 и спада колебательного тока рассмотренной цепи до нул  тиристоры 22 и 25 выключаютс . В работе схемы наступает пауза, во 1 соответствует напр жению на третьем 50 врем  которой ток через нагрузку 35

выходе источника 12, а инвертор 7 работает на частоте Ј0. При изменении сигнала задани  угла задержки на выходе срабатывает компаратор 20, так как напр жени  на выходах устройства 18 выборки-хранени  в этот момент не равны друг другу. Импульсный сигнал с выхода компаратора 20 воздействует на логическое устройство 19.

обеспечиваетс  подзар дом конденсатора фильтра 34 через дроссель фильтра 21 от источника питани . По истечении паузы включаютс  тиристоры противоположной диагонали (33, 34), процессы в инверторе повтор ютс . За один цикл работы всех тиристоров 22- 25 в нагрузке формируютс  периоды выходного переменного напр жени .

При регулировании напр жени  на нагрузке ввод т угол задержки между моментами отпирани  тиристоров катодной группы моста (23 и 25) относительно моментов отпирани  тиристоров анодной группы (22 и 24). При этом на интервале задержки происходит частичный разр д коммутирующего конденсатора 30 по цепи, не содержащей нагрузку. В этом случае напр жение на нагрузке 35 оказываетс  зависимым от угла задержки и уменьшаетс  при его увеличении. I

Например, отпираетс  тиристор 22. Начинаетс  колебательный перезар д {конденсатора 30 по цепи 30-33-31-22- 26-30 (конденсатор 30 в этом случае зар жен).В цепь разр да не входит нагрузка 35. Спуст  интервал задержки включаетс  тиристор 25 и дальнейший перезар д продолжаетс  по цепи 30-29-25-35-34-22-26-30. Диод 33 выключаетс , так как при включении тиристора 25 образуетс  контур разр да конденсатора фильтра 34 по цепи 34- 31-33-29-25-35-34. После спада колебательного тока контура 30-33-31-22- 26-30 до нул  выключаютс  тиристоры 22 и 25, а в работе схемы наступает пауза. По истечении паузы включаетс  тиристор 24, а далее процессы по- 1втор ютс  (работает диод 32), КС-цепи снимают импульс перенапр жени  на обмотках автотрансформатора 31 при обрыве обратного тока возвратных диодов 32 и 33 соответственно.

0

5

0

5

Регулирование напр жени  в инверторах (фиг. 3 и 4) аналогично рассмотренному .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ регулировани  выходного напр жени  резонансного инвертора, заключающийс  в изменении времени предварительного разр да коммутирующего конденсатора по цепи, не содержащей нагрузку, путем изменени  угла задержки отпирани  одного из двух вентилей, формирующих импульс тока в нагрузке, причем одновременно с изменением угла задержки соответственно измен ют частоту инвертировани , а затем в течение переходного процесса возвращают ее, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  надежности и устойчивости в работе инвертора , задают уровень частоты, перед изменением угла задержки измен ют частоту инвертировани  к заданному уровню, а после изменени  угла и одновременного с ним изменени  частоты инвертировани  контролируют максимальное напр жение на вентил х и врем , предоставл емое им дл  восстановлени  управл ющих свойств, сравнивают с допустимыми значени ми, формируют сигналы рассогласовани  между указанным напр жением и временем восстановлени  и их допустимыми значени ми , а частоту возвращают в функции этих сигналов к уровню, при котором напр жение и врем  восстановлени  вентилей не выход т за пределы допустимых значений.

   -f

   21

   «4 ;г

   2f

   4

   « vU-4ЈLl

   ган-Рг

   PJTJ

   2S«

   HI«2S

   ;г

   23

   te2

   40 г

   57 21 4.

   .

   +

   2f

   ФигЛ