Резонансный инвертор

 

1. РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий мост основных тиристор подсоединенный одним выводом постоянного тока к одному из входных выводов, а к выводам переменного тока указанного моста подключая цепь нагрузки с последовательно соединенным коммутирующим дрюсселем, а также коммутирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет повышения устойчивости коь(мутации, он снабжен двумя .защитными дросселями , дополнительным коммутирукицим 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 конденсатора . L LrLrn I1 1- an

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А ц51) Н 02 М 7/515 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3300016/24-07 (22) 11.06.81 (46) 30..01.84. Бюл. 9 4 (72) М.A. Ждановских, О.И.Садков и ID.Ã.Øàïoâàëîâ (53) 621.314.57(088.8) (56) 1. Беркович Е.И. и др. Тиристорные преобразователи повышенной частоты. "Энергия", 1973, с. 83.

2. Авторское свидетельство СССР

В 304668,,кл. Н 02 М 7/515,.

22.10.70.

3. Авторское свидетельство СССР

В 514405, кл. Н 02 М 7/515, 22.02.74.

4. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. Преобразованная техника. аиев, "Вища школа", 1979, с. 290. (54)(57) 1. РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий мост основных тиристоров, подсоединенный одним выводом постоянного 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, о т— л и ч а ю шийся 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 сог- Е ласно-последовательно включенных основных тиристоров подключена последовательная цепочка иэ защитного дросселя и коммутирующего конденсатора.

1070671

2. Инвертор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улучItIpHHH формы RpHBQA BblxogHoI o напряжения при регулировании частоты, упомянутый коммутирующий дроссель

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к резонансным ннверторам, и может быть использовано, например, как источник питания для установок индукционного нагрева, для электропривода переменного тока, для ультразвуковых преобразователей.

Известны преобразователи частоты на тиристорах, выполненные по схеме мостовых резонансных инверторов с закрытым или открытым входом с самовозбуждением и с внешним независимым возбуждением Г1 j, (2 3 и ГЗ).

Недостатком указанных инверторов является невысокая надежность работы из-за воэможности срыва инвертирования и короткого замыкания при этом источника постоянного тока че- рез коммутирующие тиристоры, а также невысокая синусоидальность формы кривой. выхоцного тока при регулировании его частоты.

Наиболее близким к предлагаемому является резонансный мостовой инвертор, содержащий тиристорный мост, в одну иэ диагоналей которого включен -С-резонансный контур (4g.

Недостатками известного инвертора являются невысокая надежность из-за возможности срыва инвертирования и . закорачивания источника питания через тиристоры противофазных плеч моста, а также невысокая синусоидальность выходного напряжения нри регу-.: лировании его частоты, так как гашение тиристоров в нем обусловлено только искусственной самоковмутацией за счет коммутирующей емкости.

При этом возможны случаи, когда при резких колебаниях сопротивления наг-. рузки особенно в сторону его увеличения нарушается соотношение

fL/С V7R Надежность выключения тиристоров встречным напряжением на коммутирующем конденсаторе в этом случае резко снижается, что может привести к закорачиванию источника постоянного тока через тиристоры одной диагонали моста и еще не выключенные тиристоры другой диагонали.

С другой стороны отсутствие параметрического регулирования собственной частоты колебаний в резонансном контуре инвертора обуславливает несинувыполнен регулируемым в виде двух подвижных коаксиально расположенных соленоидов, включенных между собой встречно-последовательно.

1 соидальность формы кривой выходного напряжения при регулировании его ,частоты за счет изменения частоты .управляющих импульсов.

Цель изобретения .— повышение надежности за счет повышения устойчивости коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что резонансный инвертор, содержащий мост основных тиристоров, подсоединенный одним выводом постоянного тока к одному из входных выводов, а к выводам переменного тока укаэанного моста подключена цепь нагрузки с последовательно соединенным коммутирующим дросселем, а также коммутирующий конденсатор снабжен двумя защитными дросселями, дополнительным коммутирующим конденсатором и двумя дополнительными тиристорами, Я): включенными последовательно с основными тиристорами противофазных плеч моста и соединенных с другим входным выводом, причем параллельно каждой паре согласно-последовательно вклю25,:ченных основных тиристоров подключе; на последовательная цепочка из защит-. ного дросселя и коммутирующего кон, денсатора.

Кроме того, с целью улучаения формы кривой. выходного напряжения при регулировании частоты, упомянутый коммутирующий дроссель выполнен регулируемым в виде двух подвижных коаксиально расположенных соленоидов, включенных между собой встречно-последовательно.

Введение дополнительных тиристо ров, отключающих основные тиристоры моста в момент их коммутации от источника постоянного тока, позволяет

40 обеспечить естественную коммутацию тиристоров моста. Кроме того, наличие 4С-цепей обеспечивает искусственную самокякмутацию тиристоров мос а.

Таким образом, в схеме действует как

45 искусственная, так и естественная коммутация тиристоров, дублирующие друг друга, что повышает надежность коммутации тиристоров. Наличие переменной коммутирующей индуктивности, 50 выполненной укаэанным образом, позволяет обеспечить достаточно широкий диапазон изменения собственной частоты инвертора.

1070671

На фиг. 1 представлена принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 диаграьвы процессов в схеме.

Инвертор содержит мост основных тиристоров 1 — 4. Между плюсом источника питания и анодами тиристоров 5

1 и 2 противофазных плеч моста включены дополнительные тиристоры 5 и б, а параллельно тиристорам 1 и 3 противофазных плеч моста и тиристорам 2 и 4 подключены LC-цепочки, состоящие )p 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 регулируемый дроссель, состоящий 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 увеличения 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 25 вместе с усилительным звеном. Блок компаратора и усилителя подключен на входы двух формирователей 17 и

18 импульсов, выходы которых подключены к двум схемам 19 и 20 задержки З0 импульсов, а также к управляющим электродам тиристоров 1, 2, 3 и 5.

Выходы схем задержки подключены к управляющим электродам тиристоров 5 и б. Выход пускового устройства 21 35 подключен к управляющим электродам тиристоров 5 и б, а через схему 22 задержки к управляющим электродам тиристоров 1 и 4.

При подключении инвертора к источ-40 нику постоянного тока и подаче управляющих импульсов с пускового устройства 21 иа управляющие электроды тиристоров 5 и б начинается заряд конденсаторов 7 и 8. После окончания заряда конденсаторов тиристоры 5 и 6 выключаются. Через промежу- ток времени, задаваемый схемой 22 задержки, подаются пусковые импульсы равляющие э ек роды тиристоров 50

1 и 4, тиристоры включаются ж..начинается колебательный разряд конденсатора 7 током „ через обмотку перемен- . ной индуктивности и нагрузку 11 (фиг.2а ). Трансформатор 14 тока передает сигнал синусоидальной формы на вход компаратора 16 выполненного на операционном усилителе, который формирует сигнал Е прямоугольной формы (фиг. 2б). Одновременно в этом же блоке происходит усиление сигна- 60 ла. Формирователь 17 импульсов, выполненный на импульсном трансформаторе, формирует импульсы Е ф„ переднего и заднего фронта из прямоугольного сигнала (фиг. 2в ), срезает с помощью 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 подаются на управляющие электроды тиристоров

2 и 3, тиристоры включаются и начинается колебательный разряд конденсатора 8 на дроссель 12 и 13 и нагрузку 11 (фиг. 2а, нижняя полуволна).

С третьей вторичной обмотки импульсного трансформатора 17 импульс подается через схему 19 задержки, выполненную, например, на.ждущем мультивибраторе и формирователе, и задерживающую импульс на время В

{фиг. 2д), на управляющий электрод тиристора 5, который включается и заряжает током 3 конденсатор 7

{фиг. 2е ). При работе тиристоров 2 и 3 трансформатор 15 тока передает отрицательную полуволну сигнала на компаратор 16, который формирует отрицательный прямоугольный сигнал

{фиг. 2б ). Формирователь 18 импульсов срезает импульс переднего фронта и передает сформированный импульс, заднего фронта на управляющие электроды тиристоров 1 и 4, а также на вход схемы 20 задержки, которая выдает импульс, задержанный на время

t на управляющий электрод тиристора 6. Тиристор б включается -и начинается заряд конденсатора 8 током

3а {фиг. 2е ).

Постоянная времени заряда Ы -цепей 7, 9 и 8, 10 выбрана меньше времени протекания полуволны тока 3g через нагрузку.. Поэтому в тот момент, когда значение тока нагрузки проходит через нуль (момент гашения одной пары тиристоров и включения другой пары), дополнительные тиристоры 5 и

6 выключены и источник питания отключен от тиристоров 1 — 4 моста. Таким образом, в момент коммутации очередная выключающая нара тнрнсторов не только выключается нарастающим встречным напряжением перезаряжающихся конценсаторов 7 или.8, но и отключается от источника питания, что резко ухудшает условия выключения тиристоров и новыаает надежность инвертирования. Если конденсаторы 7 и 6 в силу каких-то причин (резкое возрастание сопротивления нагрузки или ее отключение от инвертора и т,д.) не обеспечат выключения тиристоров, а включающиеся тиристоры пе.рейдут к этому времени в проводящее состояние, то произойдет разряд конденсатора 7 или 8 через защитные иидуктивности 9 или 10 и тиристоры

1, 3 или 2, 4. При этом срыв инвертирования не приведет к короткому замыканию источника питания, поскольку в этот момент дополнительные ти4

1070671

Е„ б, Составитель Г.Вотчицев

Техред С.Мигунова Корректор М.Демчик

Редак тор Н . Ков алев а

Заказ 11790/52 тираж 667 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ристоры 5 и 6 выключены. Затем включившаяся пара противофаэных тиристоров выключается переэарядившимся через них конденсатором и процесс работы схемы продолжается. Если же повторно произойдет срыв инвертирования, то сп циальная электронная схема (не показана), использующая, например, трансформаторы 14 и 15 как датчики срыва инвертирования и построенная, например, на двухтактном кольцевом счетчике, снимает импульсы с управляющих электродов тиристоров

5 и 6 и предотвращает их включение.

Дальнейшая фдфоту инвертора будет возможна после устранения неисправности и повтоф угр включения инвертора, т.е. тиристоры! 5 и 6 не только предотвращаЫ кффоткое замыкание источника питания,. при случайном срыве инвертирования, но и выполняют функцию защитных тиристоров, отключающих инвертор от источника при систематическом срыве инвертирования.

При перемещении секции 13 относительно секции 12 (ее вдвигание и выдвигание 1коммутирующего дросселя меняется собственная частота обоих колебательных контуров инвертора.

Одновременно с этим синхронно меняется частота управляющих импульсов.

При этом меняется частота колебаний тока в нагрузке. При выдвинутом положении секции 13 относительно секции 12 переменная индуктивность име15 ет наибольшее значение,а особенная частота инвертора минимальна. При вдвинутом положении секции 13 переменная индуктивность имеет наименьшее значение, а собственная частота

;д инвертора максимальна.