Тиристорный генератор

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в ультразвуковых технологических процессах в установках индукционного нагрева. Целью изобретения является повышение надежности за счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление. Устройство содержит инверторы на тиристорах (Т) 1-8 с магнитосвязанными дросселями 9-16. Нагрузки 21 - 24 включены между фильтровыми конденсаторами 17-20. Магнитосвязаны согласно дроссели разных инверторов, Т которых отпираются одновременно или со сдвигом на 180 эл. град. Магниты связаны встречно дросселем разных инверторов, у которых отпирание Т происходит со сдвигом на 90 эл. град. относительно друг друга, для чего напряжения на нагрузках имеют одинаковую частоту и сдвиг по фазе относительно друг друга на четверть периода выходного напряжения. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (У1) Н 02 M 7/523

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4382928/24-07 (22) 25. 02. 88 (46) 30.07.90, Бюл, 11 28 (71) Алма-Атинский объединенный авиаотряд (72) К.Камалов (53) 621.314. ° 572(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 574836, кл. H 02 М 7/.523, 1976, Беркович E.È. и др, Тиристорные преобразователи высокой час тоты, Л,: Энергия, 1973, с.82, рис.3,36б, Войнов В.Н. и др. Двухмостовой последовательный инвертор. Труды

Уральского политехнического института, сб. 11 - 191."Техника высоких напряжений и преобразователи частоты", Свердловск, 1970, с.171, рис,1. (54) ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к силовой . преобразовательной технике и может быть использовано в ультразвуковых

„„SU„„1582 3 А1 технологических процессах н установках индукционного нагрева, Целью изобретения является повышение надежности за счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление. Устройство содержит инверторы на тиристорах (T) 1-8 с магнитосвязанными дросселями 9-16, Нагрузки 21-24 включены между фильтровыми конденсаторами 17-20, Магнитосвязаны согласно дроссели разных инверторов, Т которых отпираются одновременно или со сдвигом на

180 эл. град, Магниты связаны встречно дросселям разных инверторов, у которых отпирание Т.происходит со сдвигом на 90 эл, град, относительно друг друга, для чего напряжения на нагрузках имеют одинаковую частоту и сдвиг по фазе относительно друг друга .на четверть периода выходного напряжения, 8 ил.

1582303

Изобретение относится к силовой ,преобразовательной технике и может .быть использовано в ультразвуковых технологических установках индукционного нагрева, Целью изобретения является повышение надежности эа счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам

:на восстановление работоспособности. 10

На фиг.1 представлена схема гене. ратора из четырех полумостовых одно1

1 ячейковых инверторов с неразделенными ! коммутирующими конденсаторами; на о фиг. 2 — эпюры токов через тиристо- 15 т ,ры, напряжения на дросселях U и тиЬ ристорах Uz в rраничном режиме при

:естественной коммутации (6) — круго вая частота); на фиг.3 — эпюры токов и напряжения на тиристорах с паузой 20

,между токами в инверторе, большей, чем длительность полуволны тока ти ристоров; на фиг.4 — то же, с паузой, :меньшей, чем длительность полуволны; на фиг,5 — схема генератора с четырь- 25 мя последовательными мостовыми инверторамй; на фиг,6-8 — схемы генератора иэ четырех несимметричных после-. довательных инверторов с закрытым входом с удвоением выходной частоты с разделенными коммутирующими конденсаторами.

Генератор (фиг.1) содержит тиристоры 1-8 с последовательно включенны» ми с ними магнитосвяэанными дросселями 9-16, коммутирующие конденсаторы

35 . l7-2О, подключенные к нагрузкам 2124, фильтровые конденсаторы. 25-32 и входной дроссель 33.

Генератор, показанный на фиг.5, 40 дополнительно содержит дроссели 3441,тиристоры 42-49 и диоды- 50-53, . а генератор, показанный на фиг,6 — <, дроссели 54-56 и выходные трансформаторы 57-60.

Генератор работает следующим образбм.

Управляющие импульсы на тиристоры ь инверторов подаются с одинаковой частотой со сдвигом на четверть периода выходной частоты. При сдвиге полуволн

50 токов через тиристоры инверторов появляется возможность индуцирования в цепь запертого тиристора дополнительного отрицательного напряжения, которое формируется во второй половине полуволны тока в коммутирующем дросселе цепи открытого тиристора одного инвертора и индуцирует дополнительное обратное отрицательное на- пряжение. в коммутирующий дроссель плеча полумоста другого инвертора, у которого в цепи запертого тиристора обратное напряжение растет в сторону положительного напряжения, причем это дополнительное отрицательное напряжение, приложенное к запертому тиристо-. ру, посредством магнитной связи между коммутирующими дросселями, по амплитуде возрастает и достигает максимального значения к концу полуволны тока через открытый тиристор. Сдвиг на четверть периода выходной частоты на нагрузках позволяет приложить дополнительное отрицательное напряжение к запертому тиристору именно в интервале перехода напряжения на запертом тирис горе от обратного отри1 ательного в область прямого положительного напряжения.

Применение данного тиристорного генератора рассмотрим применительно к схеме, изображенной на фиг.1. При работе тиристоры включаются в соответствиии с их нумерацией: Работу тиристорного генератора и взаимоиндукции коммутирующих дросселей поясняют временные диаграммы, показанные на фиг.2-4, построенные для чисто активной нагрузки. Предположим,. что в момент. и поступает импульс управления.на управляющий электрод тиристора 1, последний отпирается под действием остаточного напряжения коммутирующего конденсатора 17, полярность которого показана на фиг.1, а ток протекает по цепи: коммутирующий конденсатор 17; нагрузка 21 фильтровый конденсатор 25, коммутирующий дроссель 9; тиристор 1, В .момент t . отпирается очередной тиристор 2 и, :.ормирует полуволну тока следующего последовательного инвертора по цепи . конденсатор 18; нагрузка

22; фильтровый конденсатор 26; коммутирующий дроссель 10; тиристор 2; конденсатор 18, в котором из-за перезаряда коммутирующего конден атора

18 и падения напряжения на нагрузке

22 обратное напряжение на тиристоре

6 нарастает в сторону прямого напряжения, но за ачет встречной магнитной связи коммутирующего дросселя 14 с коммутирующим дросселем 9 и согласной магнитной связи с коммутирующим дросселем 10 на коммутирующем дроссе5 158 ле 14 индуцируется дополнительное обратное напряжение длительностью до окончания полуволны тока через тиристор 1, которое, прикладываясь к

Э тиристору 6, увеличивает время действия обратного напряжения на gt тем самым увеличивая время, необходимое на восстановление тиристора 6, на

Д » т e ° c " на t> (фиг 2д) °

В момент t .отпирается тиристор 3, образуя полуволну тока по цепи: конденсатор 19; нагрузка 23; фильтровый конденсатор 27; коммутирующий дроссель 11; тиристор 3; конденсатор 19.

Иэ-эа перезаряда коммутирующего конденсатора 19 и падения напряжения на нагрузке 23 на тиристоре 7 напряжение стремится в прямую положительную область, но за счет магнитной связи коммутирующего дросселя 15 с коммутирующими дросселями 10 и 11 встречной и согласной соответственно на тиристоре 7.переход приложенного обратного отрицательного напряжения в прямую положительную область через нулевую линию происходит вместо момента (штриховой линией обозначена кривая напряжения U на тиристоре 7 без магнитной связи (фиг.2)) в момент (сплошной линией обозначена кривая напряжения на тиристоре 7 с магнитной связью (фиг,2,е)).

При этом благодаря действию дополнительного обратного отрицательного напряжения вэаимоиндукции b 1, на коммутирующем дросселе 15 (фиг.2г, интервал t - t ) длительность приложения обратного отрицательного напряжения к тиристору 7 увеличивается на dt. = t5 — t В момент t отпи7 рается тиристор 4, образуя контур для полуволны тока по цепи: конденсатор.20; нагрузка 24; фильтровый конденсатор 28; тиристор 4; конденсатор 20, При прохождении полуволны тока через тиристор 4.напряжение на ти,1 - ристоре 8 нарастает из области обратного отрицательного в область прямого положительного, но за счет напряжения взаимоиндукции, индуцированного в коммутирующий дроссель 16 на тиристоре 8,. действие обратного отрицательного напряжения увеличивается также на gt. В следующий момент отпирается.тиристор 5 и напряжение .на тиристоре 1 нарастает в сторону прямой положительной области, но за счет напряжения взаимоиндукции на

2303 6 коммутирующем дросселе 9, обусловленной встречной магнитной связью с коммутирующим дросселем 13, на тиристоре 1 переход напряжения через нулевую линию происходит с задержкой по времени на gt, т.е. время, предоставляемое на восстановление управляемости тиристора 1, увеличивается на dt.

В дальнейшем процесс в тиристорном генераторе описывается так же.

Напряжение U на рассматриваемом зат пертом тиристоре 1 от момента отпирания противофаэного тиристора плеча полумоста той же ячейки до перехода через нуль описывается уравнением

T 19 М9 1g+ М 9 1 Р где Š— напряжение источника питания, L — индуктивность дросселя;

20 014

U = L — — — напряжение на коммутирую9dt щем дросселе цепи открытого противофазного тиристора той же ячейки;

25 dis

U = L — -- — напряжение взаимоиндукм 9 Д ции от согласной магнитной связи между коммутирующими дросселями одной ячейки или

30 инвертора;

dI i, U = L — — — напряжение взаимоиндукм9 12 с1 ции от встречной магнитной связи между коммутирующими дросселями разных инверторовj

di

dt — — — скорость нарастания тока на тиристоре., Из данной формулы видно, что напря40 RBHHII U Б ® — величины QTpH

9,1ЪЗ м 9,п цательные во время первой половины полуволны тока через открытый тиристор плеча полумоста (моста) той же ячейки (инвертора) на запертом ти4 ристоре, обратное отрицательное напряжение которого нарастает в сторону прямой положительной области, причем значение напряжения U уве9,и личивается к концу второй половины полуволны тока через тиристор друго-. го инвертора, поэтому при определенных оптимальных параметрах схемы момент перехода обратного отрицательного напряжения, приложенного к запертому тиристору, через нуль происходит в момент прекращения второй половины полуволны тока через тиристоры соседнего инвертора, сдвинутого по фазе на 4/2 по току относительно

1582303 рассматриваемого инвертора, Для предложенных схем тиристорных генераторов максимальное время, предоставляемое тиристорам на восстановление в режиме граничного непрерывного тока между токами инверторов, ЗГ/2, т.е, 63/2 полуволны по времени тока через тиристоры, а в режимах прерывистого и непрерывного тока, т, е, когда С паузы не равно Т/2, максимальное время определяется моментом прекращения токов через тиристоры соседнего инвертора, сдвинутого по фазе на Т/2 по току относительно рассмат- риваемого инвертора, Магнитную связь между коммутирующими дросселями инверторов и формирование с помощью этого дополнительного обратного отрицательного напряжения в цепи запертого тиристора при сдвиге по фазе на четверть периода напряжений на нагрузках инверторов при одинаковых частотах управления можно распространить на все инверторы с удвоением частоты, подключенные параллельно или последовательно к источнику питания (количество инвер-! торов должно быть равно четырем, восьми и Topô) Ф

Формула иэ обретения

Тиристорный генератор, содержащий последовательный инвертор с закрытым входом, выполненный по мостовой или полумостовой схеме с удвоением выходной частоты, плечи которой состоят из последовательно включенных комму I0 тирующего дросселя и тиристора,, о тл и ч а ю шийся . тем, что, с целью повышения надежности за счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление, он снабжен тремя дополнительными аналогичными

15 последовательными инверторами, все коммутирующие дроссели которых магнитосвязаны между собой, причем магни.тосвяэаны согласно коммутирующие

20 дроссели одного инвертора и коммутирующие дроссели инверторов, формирующих полуволны токов со сдвигом между собой на четное число полупериодов выходного напряжения, и магни25 тосвязаны встречно коммутирующие дроссели инверторов, формирующих полуволны токов со сдвигом между собой на нечетное число полупериодов выходного напряжения.

l582303

Фиг 5

1582303

@we. b иг. 7

1582303

Составитель И,Жеребина

Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова

Редактор А.Лежнина

Заказ 2095 Тираж 498 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101