Автономный резонансный инвертор

 

АВТОНОМНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР, сопержаший подключенные к входным выводам два последовательно соединенных конденсатора и два последовательно соединенных тиристора, связанных с тспксЛ соединения указанных конденсаторов через два комкутирукшшх дросселя и цепь , о т л и ч а - ю ш и и с а тем, что, с целью обеспечения устойчивой |)аботы инвертора при изменении нагрузки от холостого хода до короткого замыкания и. формирования внешней характеристики, имеющей участок стабильного тока, последовательная цепочка, состоящая яа первого коммутирующего дрЬсселя и цепи нагрузки, шунтированной вторным коммутирующим дросселем , включена между точками соедв нения указанных тиристоров и конденса (Л торов.

4 9 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) gyp Н 02 М 7/515 >.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3353273/24-07 (22) 13.11.81 (46) 15.04.83. Бюл. М 14 (72) И. В. Волков, В. Н. Губаревич, В, П. Кабан, М. M. Александров и B. Ю. Матвеев (71) Институт алектродинамики

АН Украинской CCP. (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Лабунцов В. А. и цр, Автономные т1 ристориые инверторы. М. Л., "Энергия", 1967, с. 108- 135.

2. Патент Японии И 55-20469, кл. Н 02 М 7/515, 1980.

3. Беркович Е. И. и др. Тиристорные .преобразователи высокой частоты. Л, "Энер1ия, 1973, с. 46, рис. 3-16 в.:(54)(57) АВТОНОМНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ

ИНВЕРТОР, соцеркаший подключенные к

ВхОдным ВЫВОцам цва последовательно соециненных конденсатора и два после довательно соециненных тиристора, связанных с точкой coeamaeaas указанных конценсаторов через два коммутирующих дросселя и цепь нагрузки, о т л и ч аю ш и и с м тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы инвертора при изменении нагрузки от холостого хоца цо коротиого замыкания и формирования внешней характеристики, имеющей учао ток стабильного тока, последовательная цепочка, состоящая из первого коммути рующего дросселя и цепи нагрузки, шунтированной Вторым коммутирующим дросселем, включена между точками соеди". а нения указанных тиристоров и «онденса торов.

1 1012

Изобретение огносигся к электротехнике и можег быть использовано при создании источников питания электропуговых (плазмогроны, лазеры, магнегроны) и пругих нагрузок.

Извесгны посгаточно простые схемы последовательных инвергоров, имеющие сравнительно невысокую установленную мощность оборупования, которые обеспечивают частоту выхопного напряжения поряпка нескольких кГц ) 1).

Однако они неприменимы пля питания элекгропуговых нагрузок, поскольку не обеспечивают усгойчивой работы прч широком изменении сопротивления наг рузки, в то время как большинство процессов элекгроцуговой технологии протекают при изменении сопротивления дуги в диапазоне or короткого замыкания по xonocrol;o xona.

Кроме того, пля устойчивого горения дугового разряпа необхопимо, чтобы внешняя характеристика источника питания имела крутопапаюший характер, Известные же простейшие схемы (полумостовая и Mocrîâaÿ) послеповагельных инверторов такими свойствами не обладают.

Известны также схемы инвергоров, ко» торые сохраняют устойчивость в широком диапазоне изменения параметров нагрузки (2) .

Однако такие инверторы более сложны, обладают значительными установленными мощностями оборудования, а их внешняя характеристика не имеет жесткой ветви стабильного тока, что не позволяет ис пользовать эти схемы пля питания электропугового разряпа.

Наиболее близкой к предлагаемой является полумостовая схема резонансно»

ro инвертора, сопержашая пва соединенных межпу собОЙ послеповагельно комму тируюших конденсатора, свободными об.клапками попключенных к источнику питания, пВа соепиненных между собой послеповагельно коммутирующих дросселя, опии свободный ввод которых попключен к ано пу одного тиристора, а другой - к катоду второго, причем свободный аноп гиристоров подключен к плюсовой .1кпемме истоника питания, а катоп - к минусовой, и нагрузку, подсоединенную одним вывопом к точке соепинения между собой коммутирующих конденсаторов, а вторым - K точке соединения межпу собой дроссе а $3).

Недостаткам известного инвертора является неустойчивая работа в режимах, 409 ъ близких к холостому ходу, из--a уменьшения времени, препосгавляемог:;: пля ,оссгановления запирающих с ойсгв гирис горов.

Кроме гого, внешняя характеристика инвертора не содержит учасгков стабильного тока, что не позволяет использовать его пля питания элекгцопугового разряпа.

Цель изобретения — обеспечение устой10чивой работы инвертора при изменении нагрузки or холостого хопа по короткого замыкания и формирование внешней харак» теристики, имеющей участок стабильного тока.

15 Эта цель достигается тем, что в автономном резонансном инверторе, содержащем попключенные к вхопным вывопам пва последовательно соединенных конденсатора и пва последовательно соепи1

gp ненных тирисгора, связанных с точкой соепинения указанных конденсаторов через пва коммутирующих просселя и цепь на грузки, послеповагельная цепочка, co= стоящая из первого коммутирующего

g5 Просселя и цепи нагрузки, шунгировжной вторым коммугируюшим просселем, включена между точками соединения указанных тиристоров и конпенсагоров.

Ра фиг. 1 показана схема устройства;

З0 на фиг. 2 — вариант схемы с параллельно включенными просселями, позволяющий сместить участок стабильного тока в зону более низких значений сопротивления; на фиг. 3 — зависимость тока нагрузки инвергора or изменения величины ее со35

5 противления при послеповательном и параллельном соепинении коммутирующих дросселей.

Инвертор (фиг. 1 и 2) содержит послеповагельно соединенные тирисгоры 1

40 и 2 и коммутирующие кон пенсаторы 3 и 4, образующие полумостовую схему, в диагональ которой включены коммутирующие проссели 5 и 6 и нагрузка 7.

Положительный эффект постигается за °

5 счет подключения нагрузки параллельно одному иэ коммутирующих просселей при последовательном соединении просселей 3 и 4 (фиг. 1), или послеповательно при параллельном включении дросселей (фиг. 2).

Схема инвертора (фиг. 1) работает слепуюшим образом. При отпирании тирисгора 1 импульс тока, близкий по форме к синусоидальной полуволне, протекает по контуру: тирис55 тор 1 - дроссель 6 - проссель 5 и нагрузка 7 - конденсатор 4, и опновре- . менно происходит перезаряд конпенсатора 3 по контуру: конпенсагор 3 - тирис

409 ф где w - собственная частота-инверто» ра в режиме холостого хоца;

С - емкость конценсаторной ба— тареи; и ток Оц

2 где О» напряжение питания;

R„- сдпротивление нагрузки; ин

И= —1

Видно, что, начиная со значения И4,, ток нагрузки слабо зависит от величины ее сопротивления. Участок характеристики, начиная со значения И =4 и выше, целесообразно использовать в качестве рабочего, так как здесь достаточно высо кая стабильность тока, а следовательно, обеспечивается устойчивость и воспроиэводимость дугового разряда. Предлагаемую схему целесообразно применять для питания электродуговых нагрузок со сравнительно высоким сопротивлением (газовые лазеры, лампы накачки, некоторые типы плаэмотронов). Для низкоомных же sarpy зок прецпочтительней схема, представленная на фиг. 2. Здесь коммутируюшие цроссели 5 и 6 включены в циагональ полумоста параллельно, . причем последователь; но с дросселем 6 включена нагрузка. !

Ócãoé÷èâîcòü в режиме холостого хода обеспечивается выбором соответствуюшей величины дросселя 5. Нагрузочная харак теристика инвертора, выполненного по этой схеме, показана на фиг. 3, кривая 9.

Участок стабильного тока здесь расположен в зоне низких сопротивлений, начиная с И =1,0.

Для сравнения на фиг. 3, кривая 10 приведены нагруэочная характеристика полумостовой схемы. инвертора, взятой в качестве прототипа. Устойчивая работа такой схемы возможна лишь до значения относительного сопротивления нагруэ ки (И) равного 2, причем здесь нет участка стабильного тока.25

3 1012 тор 1 - дросселн 5 и 6 и нагрузка 7 . конденсатор 3. Когда этот ток спадаег до нуля, тиристор 1 закрывается .(истественная коммутация), вслед эа чем поцаегся управляющий сигнал на тиристор 2.

При закрытом тирисгоре 1 и открытом 2 формируется обратная полуволна тока инвертора, а также перезаряд «онденса тора 4.

Величина npocceas 5 выбирается из 1Е условий оптимальной нагрузки тиристоров по току и обеспечения устойчивой работы инвертора в режиме холостого хода. Меняя соотношение межцу величи-, нами цросселей 5 и 6, можно осушест- 15 влять регулирование тока нагрузки. Следует отметить, что инвертор сохраняет работоспособность даже при отсутствии цросселя 6.

Из фиг. 1 видно, что в режиме холоо- 20

1того хода собственная частота инвертора определяется величиной суммарной инцуктивности дросселей 5 и 6 и емкостью коммутируюших конденсаторов 3 и 4.

Выбирая частоту управления меньшей, чем собственная частота инвертора, на величину, достаточную цля восстановле ния запираюших свойств тиристоров, можно обеспечить надежную работу схемы в этом режиме.

При коротком замыкании собственная частота инвертора заведомо выше, чем в режиме холостого хода, так как она определяется лишь величяной оцного дросселя 6, при том же значении xoMhpj» тируюшего конденсатора. Таким образом, И сохраняется устойчивая работа инвертора при изменении сопротивления нагрузки цо нуля до бесконечности.

Зависимость тока нагрузки инвертора

:от величины ее сопротивления -для случая

40 дросселей одной величины показана на фиг. 3, кривая 8. Здесь за базовые величины приняты сопротивление

Б +Äc

1012409

Зг

Iy !

Составитель И. Жеребина

Редактор К, Волошук Техред М.Гергель Корректор Г. Решетник

Заказ 2786/68 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откритий

113035, Москва, Ж35, Раушскан наб., a. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектнан, 4