Высокочастотный тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 090779 (21) 2794000/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 М 7/515 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР во делам иео6ретеннй н открытий

Опубликовано 23,08.81. Бюллетень N9 31 (53) УДК 621. 314. .572 (088. 8) Дата опубликования описания 230881 (72) Авторы изобретения

О. Н ° Рыбе икова, Ю.И. Болотовский, А ° К. Белки н-и Н.П.Попов

-В, ф;1,-4, n

1, (71) Заяв итель

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПЕРЕМЕННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь. вовано в качестве источника питания электротермических установок.

Известен статический преобразователь на тиристорах, содержащий задающий генератор, формирователь и распределитель импульсов управления силовыми тиристорами, инвертор, состоящий из подключенного через токоограничивающий дроссель к источнику питания инверторного моста с обратными диодами, одна диагональ которого содержит последовательно соединенные коммутирующие конденсатор и дроссель, а дру- 15 гая содержит последовательно соедине1 ные фильтровый конденсатор и нагрузку, .датчик фазы, датчик тока встречных диодов и датчик разности тирис.торного и диодного токов инвертора, 20 выходы датчиков соединены через схему выделения максимума с регулятором частоты задающего генератора f1).

Однако данный преобразователь обладает недостаточной надежностью, так как отказ отдельного тиристора силовой схемы инвертора может привести к отказам других тиристоров и к нарушению работоспособности преобразователя в целом. 30

Известен статический преобразователь на тиристорах, содержащий задающий генератор, формирова ель и распределитель импульсов управления силовыми тиристорами, инвертор, состОящий иэ подключенных через токоограничивающие дроссели к источнику питания двух тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, и подключенных параллельно мостам через нагрузку двух цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединен.ных через дополнительный диод фильтровых конденсаторов, причем один из магнитосвяэанных коммутирующих дросселей подключен параллельно одному из фильтровых конденсаторов и последовательно с ним соединенному вспомогательному диоду, а другой, магнитое. связанный с первым, коммутирующий дроссель подключен параллельно другому фильтровому конденсатору и последовательно с ннм соединенному вспомогательному диоду той же цепЬчки (2

Однако преобразователь обладает недостаточной надежностью, так как отказ отдельного тиристора силовой схемы инвертора может привести к отказам других тиристоров и нарушению

858190 денсатор и дроссель, а другая содержит последовательно соединенные фильтровый конденсатор и нагрузку, причем парал. †.. 15

20 работоспособности преобразователя в целом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий задающий генератор, формирователь и распределитель импульсов управления силовыми тиристорами, состоящий из подключенного через токоограничивающий дроссель к источнику питания инверторного моста, тиристоры которого эашунти- рованы обратными диодами. Одна диагональ этого моста содержит последовательно соединенные коммутирующие конлельно основным тиристорам инверторного моста в принципе могут быть подключены другие, резервные тиристорыГЗ .

Однако такой преобразователь обладает недостаточной надежностью, так как не всякий отказ основного тиристора приводит к подключению резервных тиристоров. Это связано с тем, что в известных схемах преобразователей включение резервных тиристоров силовой схемы производится по сигналам, характеризующим ухудшение лишь отдельного, частного, параметра тиристоров.

Цель изобретения — повышение надежности работы преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что известный высокочастотный тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий инверторный мост, основные тиристоры которого зашунтированы резервными тиристорами и диодами обратного тока, и блок управления, включающий в себя последовательно соединенные между собой задающий генератор и формирователь импульсов, выход которого связан с распределителем им: ульсов для управления основными тиристорами моста, причем между выводами переменно.-. го тока этого моста включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор и дроссель, один вывод постоянного .тока моста подключен через токоограничивающий дроссель к одному силовому входному выводу, через фильтровый конденсатор — к одному выходному выводу, а другие .силовой входной и выходной выводы образованы другим выводом постоянного тока инверторного моста, снабжен пороговым элементом, датчиками обратного тока, включенными в цепи основных тиристоров и выходами подсоединенными через введенный блок выделения сигнала, пропорционального обратному току, к пороговому элементу, а также дополнительными ключами и дополнительным распределителем импульсов управления резервными тиристорами, причем формирователь импульсов своим выходом через дополнительные ключи подключен к основному и дополнительному распредеЗО

3S

ЗО

65 лителям импульсов, а управляющие входы этих ключей подключены к выходу порогового элемента.

На чертеже представлен предлагаемый преобразователь.

Преобразователь содержит задающий генератор 1, формирователь 2 импульсов и распределитель 3 импульсов управления силовыми тиристорами, подключенный через токоограчичивающий дроссель 4 к источнику питания 5 инверторный мост (тиристоры б — 9) с обратными диодами 10 — 13, одна диагональ которого содержит последовательно соединенные коммутирующие конденсатор 14 и дроссель 15, а другая содержит последовательно соединенные фильтровый конденсатор 16 и нагрузку

17. Кроме того, схема содержит резервные тиристоры 18 — 25, включенные в цепи основных тиристоров 6 — 9, и подключенные через блок выделения сигнала, пропорционального обратному току 26 — 29, к пороговому элементу

30, причем формирователь 2 импульсов управления силовыми тиристорами 6-9, соединенный с задающим генератором 1, подключен через дополнительные ключи

31 — 34, соединенные с пороговым. элементом.30, к распределителю 3 импульсов управления основными тиристорами 6 — 9 и к дополнительному распределителю импульсов управления 35 резервными тиристорами 18 — 21.

Преобразователь в квазиустановившемся режиме работает следующим образом.

Фильтровый конденсатор 16 нормально заряжен до напряжения Щ источника 5 питания через токоограничивающий дроссель 4 и нагрузку 17.

При подаче импульсов управления, вырабатываемых задающим генератором усиливаемых формирователем 2 и подаваемых через ключи 31 и 32 распределителем 3 на основные тиристоры б и

8 конденсатор 14 начинает перезаряжаться. Параметры инверторного моста рассчитаны так, что процесс имеет колебательный характер. После того,как напряжение на конденсаторе 14 станет выше напряжения источника 5 питания и колебательный ток, проходящий через тиристоры б и 8, пройдет через ноль, они гаснут и тогда через нагрузку начнет протекать ток в обратном направлении из-за включения диодов 10 и

12. Как только коммутирующий конденсатор 14 разделится до напряжения меньшего, чем напряжение источника 5 питанйя, диоды 10 и 12 также гаснут.

Далее включаются тиристоры-7 и 9, а после их погасания — диоды 11, 13 и процесс повторяется.

Таким образом, в течение одного цикла работы всех вентилей на нагрузке получают два полных периода синусоидального напряжения.

858190

Если в процессе работы преобразователя обратный ток тиристоров б — 9 инвертора меньше допустимого значения, то сигналы, снимаемые датчиками обратного тока 22 — 25 и преобразующиеся с помощью блока выделения сиг. нала 26 — 29, пропорционального обратному току, недостаточны для срабаты-. вания порогового элемента 30.

Увеличение обратно..о тока представляет собой процесс ухудшения ос говных параметров тиристоров. Следовательно, обратный ток является интегральным критерием их состояния вейтилей и работоспособности. Контролируя обратный ток тиристоров в статических преобразователях и, сравнивая его с допустимым значением, при котором они сохраняют свои вентильные свойства, производят подключения резервных тиристоров, если эта величина становится больше допустимой. . 20

Поэтому при увеличении обратного тока одного из тиристоров (например б) до величины большей допустимого значения, сигнал снимаемый датчиком

22 обратного тока и преобразующийся Q5 с помощью блока 2б.выделения сигнала, пропорционального обратному току, становится достаточным для запуска

noporoaoro элемента 30. Пороговый элемент 30 снимает импульсы управления с основного тиристора б с помощью ключа 31 (ключ 31 разрывает цепи между каналами распределителя 3 и формирователя 2, которые питают), подавляют импульсы управления (тиристором 6 и одновременно ключом 31 включает цепь питания резервного тиристора 19; ключ 31 замыкает цепи между каналами распределителя 35 и формирователя 2, который заменяет основной тиристор 6 в следующий цикл его работы. 40 .Аналогично работают и другие каналы управления резервными тиристорами.

Таким образом, введением датчиков обратного тока и блоков оптимального управления резервными тиристорами 1$ удается повысить работу инвертора и скоратить производственные потери так как выход из строя преобразователя имеет последствия в тех случаях, когда он является источником питания Я установок ответственных, дорогостоящих и уникальных технологических йроцессов, таких как вакуумная плавка

I т металлов, литье алюминия в электромагнитный кристаллизатор, варка оптического стекла, кристаллизация ру бина и др.

Формула изобретения

Высокочастотный тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий мост, основные THpHGTopbi которого зашунтированы резервными тиристорами и диодами обратного тока, и блок управления, вклю чающий в себя последоватепьно соединенные между собой задающий генератор и формчрователь импульсов, выход которого связан с распределителем импульсов для управления основными тиристорами моста, гричем между выводами переменного тока этого моста включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор и дроссель, один вывод постоянного тока моста подключен через токоограничивающий дроссель к одному входному выводу, через фильтровый конденсатор — к одному выходному выводу, а другой силовой входной и выходной выводы образованы другим выводом постоянного тока инверторного моста, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен пороговым элементом, датчиками обратного тока, включенными в цепи основных тиристоров и выходами, подсоединенными через введенный блок выделения сигнала, пропорционального обратному току, к пороговому элементу, а также дополнительными ключами и дополнительным распределителем импульсов управления резервными тиристорами, причем формирователь импульсов своий выходом через дополнительные ключи подключен к основному и дополнительному распределителям импульсов, а управляющие входы этих ключей подключены к выходу порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе г

1. Авторское свидетельство СССР

Р 306104, кл. Н 02 И 7/48, 1976.

2. Гутин Л.И., Исхаков И.P., Бочкарев В.К., Попов В.A., Попов Н.П., Новичков В.Е., Рабинович B.Á. и Шуляк A.A. Тиристорный преобразователь частоты 8 кГц мощностью 100 кВт для индукционного нагрева кузнечных заготовок. Межвузовский научный сборник.

1976, Р б, с. 13 и 14, рис, 1.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 235177, кл. Н 02 И 21 d212/03, 1969.

Составитель Г.Мыцык

Редактор Н.Кончицкая Техред М. Коштура Корректор Ю. Макаренко

Заказ 7263/99 Тираж 730 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