Способ ограничения амплитуды нап-ряжения ha вентилях последователь-ного инвертора и устройство для егореализации

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ о>838972 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 01,1079 (21) 2826331/24-07 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 150681. Бюллетень Й922

Дата опубликования описания 15й6.81 (5$)+. gp.з

Государственный комитет

СССР ио делам изобретениЯ и открытий

H 02 M 7/515 (53) УДК 621. 314. . 5 7 (088. 8) Ф (72) Авторы изобретения

И.P.Èñõàêoâ, И.Н.Таназлы, Л.И.Гутин и A.K. Бел ин т . ° ! д ..

БМБЯиь,. :

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ АМПЛИТУДЫ НАПРЯЖЕНИЯ

HA ВЕНТИЛЯХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИНВЕРТОРА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к преобра« зовательной технике и может найти широкое применение в технике индукционного нагрева металлов.

Известен способ ограничения амплитуды напряжения на вентилях последовательного инвертора путем рекуперации избыточной реактивной энергии коммутирующего дросселя во время спада колебательного тока инвертора. Ограничение амплитуды напряжения на вентилях осуществляют с помощью обратных диодов, возвращающих источнику питания избыточную реактивную энергию, запасаемую в коммутирующем дросселе. Обратные диоды включаются после прохождения тока тиристоров через максимальное значение, когда полярность напряжения на обмотке коммутирующего дросселя или на вторичной обмотке коммутирующего трансформатора меняется на противоположную и становится больше напряжения источника питания (1), (2) и (3).

Недостаток данного способа ограничения амплитуды напряжения на вентилях заключается в низкой его эффективности при высоких добротностях нагрузочного контура индуКтивной установки и больших затуханиях колебательного контура инвертора.

НаибоЛее близко по технической сущности к предлагаемому устройство, содержащее последовательный инвертор, состоящий из тнристорного моста с коммутирующим конденсатором в одной диагонали, а другая диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой коммутирующего трансформатора, магнитосвязанный со вторичной, разделительным конденсатором и на15 грузкой, при этом источник питания подключен одним выводом через входной дроссель к разделительному конденсатору, а вторым выводом к нагрузке (3) .

Недостатком данной схемы инвертора является низкая эффективность ограничения амплитуды напряжения на тиристорах при высоких добротностях нагрузочного контура индукционной установки и больших затуханиях колебательного контура инвертора.

Цель изобретения — расширение нагрузочного диапазона инвертора. ! Указанная цель достигается тем, 30 что согласно способу ограничения

838972 напряжения на вентилях последовательного инвертора путем рекуперации избыточной реактивной энергии коммутирующего дросселя рекуперацию при малых значениях затухания колебательного контура инвертора производят во время спада его колебательного тока, контролируя при этом амплитуду протекающего в контуре рекуперации тока, а при уменьшении последнего меньше минимальной величины, соответствую щей критическому затуханию, производят дополнительную рекуперацию энергии коммутирующего дросселя в интервале нарастания колебательного тока инвертора.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательный инвертор, состоящий из тиристорного моста с коммутирующим конденсатором в одной диагонали, а другая диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой коммутирующего трансформатора, магнитосвязанной со вторичной, разделительным конденсатором и нагрузкой, при этом источник питания одним выводом подключен через входной дроссель к разделительному конденсатору, а вторым выводом к нагрузке, в схему инвертора введены дополнительный .блок управления тиристорами, элемент сравнения, пороговре устройство, датчик тока и вентильный мост, который одной диагональю подключен ко вторичной обмотке коммутирующего трансформатора, а другой диагональю— к разделительному конденсатору, причем два синфазных плеча вентильного моста образованы диодами, а два других синфазных плеча — тиристорами„ управляющие электроды которых подключены к блоку управления, связанному через элемент сравнения с пороговым устройством и датчиком тока, введенным в диагональ вентильного моста.

С уменьшением сопротивления нагрузки и, соответственно, затухания колебательного контура инвертора увеличивается амплитуда тока э контуре рекуперации. Это обеспечивает надежную рекуперацию избыточной реактивной энергии, запасаемой э коммутирующем дросселе последовательного инвертора во время спада

его колебательного тока, ограниЧивая амплитуду напряжении на вентилях до допустимой величины.

С увеличением сопротивления нагрузки,и, соответственно, затухания колебательного контура инэертора уменьшается амйлитуда тока в контуре рекуперации. В этом случае при некотором критическом затухании рекуперация избыточной реактивной энергии, запасаемой э коммутирующем дросселе во время спада колебательного тока последовательного инвертора, неэффективна и напряжения на вентилях возрастают.

Поэтому, когда амплитуда контролируемого тока в контуре рекуперации становится меньше определенной минимальной величины, соответствующей критическому затуханию, производят дополнительную рекуперацию энергии коммутирующего дросселя в интервале нарастания колебательного тока инвертора, что позволяет снизить амплитуду напряжения на вентилях.

Осуществление рекуперации энергии

15 коммутирующего дросселя при малых затуханиях во время спада колебательного тока инвертора, а при затуханиях больше критического и во время нарастания тока позволяет

Щ существенно расширить нагрузочный диапазон последовательного инвертора при условии сохранения Оптимального выходного напряжения во всем диапазоне изменения нагрузки.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит последовательный инвертор, состоящий из тиристорного моста 1 (тиристоры 2 -5) с коммутирующим конденсатором 6 в одной диагонали, а другая диагональ которого образОвана последовательно соединенными первичной обмоткой 7 коммутирующего дросселя 8, магнитосвязанной со вторичной обмоткой 9, разделительным конденсатором 10 и нагрузкой ll при этом источник

12 питания подключен одним выводом через входной дроссель 13 к раэ—

40 делительному конденсатору 10, а вторым выводом — к нагрузке 11, систены

14 управления тиристорами, элемента 15 сравнения, порогового устройства 16, датчика 17 тока и вентильного моста 18, который одной диагональю подключен ко вторичной Обмотке 9 коммутирующего дросселя 8, а другой — к разделительному конденсатору 10, причем для синфазных плеча вентильного моста 18 Образованы диодами 19 и 20, а на других синфазных, плеча образованы тиристорами 21 и 22, управляющие электроды ноторых подключены к системе 14 управления тиристорами

55 21 и 22, связанной через элемент

15 сравнения с пороговым устройством 16 и датчиком 17 тока, введенным в диагональ вентильного моста

1S,,подключенную к разделительному конденсатору 10.

Инвертор работает следующим Образом, Разделительный конденсатор 10 нормально заряжен до напряжения ис838972

55 точника 12 питания через входной

1 дроссель 13 и нагрузку 11.

Пусть коммутирующий конденсатор

6 заряжен до напряжения с полярностью, укаэанной на чертеже. При поступлении очередных управляющих импульсов на тиристоры 2 и 4 коммутирующий конденсатор 6 начинает перезаряжаться через первичную обмотку 7 коммутирующего дросселя 8 и нагрузку ll. При переходе тока

Йиристоров 2 и 4 через максимальное значение полярность напряжения на обмотках 7 и 9 коммутирующего дросселя 8 меняется на противоположную и, как только это напряжение становится больше напряжения разделительного конденсатора 10, включаются диоды 19 и 20 и щ:оисходит рекуперация избыточной реактивной энергии коммутирующего дросселя 8 на разделительный конденсатор 10. Это обеспечивает ограничение амплитуды напряжения на коммутирующем конден-. саторе 6 и тиристорах 3 и 5.

Далее аналогично работают тиристоры 3 и 5 и диоды 19 и 20.

С увеличением сопротивления, на грузки 11 и, соответственно, затухания уменьшается амплитуда тока в контуре рекуперации (во вторичной обмотке 9 коммутирующего дросселя 8), а максимальное напряжение на тиристорах 2-5 растет. Когда амплитуда тока в контуре рекуперации, контролируемая датчиком 17 тока, становится меньше определенной минимальной величины, соответствующей критическому затуханию, задаваемой пороговым устройством 16, сигнал с элемента 15 сравнения поступает на дополнительную систему 14 управления тиристорами 21 и 22, с помощью которых производят дополнительную рекуперацию энергии коммутирующего дросселя 8 во время нарастания колебательного тока инвертора. Это снижает амплитуду напряжения на коммутирующем конденсаторе 6 и тиристорах 2-5 при больших затуханиях.

Таким образом, осуществление рекуперации. энергии коммутирующего дросселя при малых затуханиях во время спада колебательного тока . инвертора, а при затуханиях больше критического и во время нарастания тока позволяет существенно расширить нагрузочный диапазон последовательного инвертора при условии сохранения оптимального выходного напряжения во всем диапазоне изменения нагрузки.

Формула изобретения

1. Способ ограничения амплитуды напряжения на вентилях последовательного инвертора путем рекуперации избытонной реактивной энергии коммутирующего дросселя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения нагрузочного диапазона инвертора, при малых значениях за- . тухания колебательного контура нагрузки инвертора производят включение обратных вентилей во время спа-! да колебательного тока, контролируя при этом апмлитуду протекающего. в контуре рекуперации тока, а при уменьшении последнего меньше минимальной величины, соответствующей критическому затуханию, производят дополнительное включение обратных вентилей в интервале нарастания колебательного тока инвертора.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее последовательный инвертор, состоящий из тиристорного моста с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, диагональ постоянного тока которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой коммутирующего дросселя, магнитосвязанной со вторичной, разделительным конденсатором и выходными выводами, причем источник питания подключен одним выводом через входной дроссель к разделительному конденсатору, а вторым выводом — к выходному выводу, а ко вторичной обмотке упомянутого дросселя подключен вентильный мост, выводы постоянного тока которого подключены к разделительному конденсатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что два синфазных плеча указанного вентильного моста образованы диодами, а два других синфазных плеча — тиристорами, подключенными управляющими электродами к блоку управления, вход которого соединен через элемент сравнения с пороговым устройством и датчиком тока, измеряющим выходной ток вентильного моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 525214, кл, Н 02 И 7/515, 1974.

2. Бедфорд Б., Хофт P. Теория автономных ннверторов. Энергия

1969, с. 143.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 587578, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

838972

Составитель Г. Вотчинцев

Редактор В. Романенко Техред М, Голинка Корректор Г. Решетник

Закаэ 4469/87 Тираж 730 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4