Резонансный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 

2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения при .регулировании частоты, упомянутый коммутируняций дроссель

выполнен регулируемым в виде двух подвижных коаксиально расположенных соленоидов, включенных между собой встречно-последовательно.

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

I

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к резонансным инверторам, 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 е 3 акрытым или открытым входом с самовозбуждением и с вноаним не ависимым возбуждением Cl, 2 и 33.

Недостатком указанных инверторов является невысокая надежность работы из-за возможности срыва инвертирования и короткого замйкания при этом источника постоянного тока через кo Ф yтиpyющиe тиристоры, а также невысокая синусоидальность формы кривой выходного тока при регулировании его частоты.

Наиболее близким к предлагаемому является резонансный мостовой инвертор, содержащий тиристорный мост, в одну из диагоналей которого включен 1.-С-резонансный контур 4.

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 при регулирова.нии его частоты, так как гашение тиристоров в ием обусловлено только искусственной самокоммутацией за счет коммутирующей емкости. При этом возможны случаи, когда при резких колебаниях сопротивления нагруэки особенно в сторону его увеличения нарушается соотношение L/C 77RH . Надежность выключения тиристоров встречным напряжением на коммутирующем конденсаторе в этом случае резко снижается/ что может привести к закор ачиваншо источника постоянного тока через тиристо|«а одной диагонгши моста и еще не выключенные тиристоры другой диагонали. С другой стороны отсутствие параметрического регулирования собственной частоты колебаний в резонанснсял контуре инвертора обуславливает несинусоидальность формы кривой выходного напряжения при регулировании его частоты за счет изменения частоты управляющих импульсов.

Цель изобретения .- повышение надежности за счет повьдиения устойчивости коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что резонансный инвертор, соержащий мост основных тиристоров, подсоединенный одним выводом постоянного тока к одному из входных вывоов , а к выводам переменного тока указанного моста подключена цепь нагрузки с последовательно соединенным коммутирующим дросселем, а также коммутирующий конденсатор снабжен вумя 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 согласно-последовательно включенных основных тиристоров подключена последовательная цепочка из защитного дросселя и коммутирующего коненсатора.

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

Введение дополнительных тиристоров, отключающих основные тиристоры моста в момент их коммутации от источника постоянного тока, позволяет o6iecne4HTb естественную коммутацию тиристоров моста. Кроме того, наличне LiC-цепей обеспечивает искусственную самокоммутацию тиристоров моста. Таким образом, в схеме действует как иску сственная, так н естественная коммутация тиристоров, дублирукяцие шуг друга, что повышает надежность коммутации тиристоров. Наличие переменной коммутирующей индуктивности, ыполненной указанном образом, позволяет обеспечить достаточно широкий диапазон изменения Собственной астоты инвертора. 31 На фиг. 1 представлена принципиальная схема инвертора} на фиг. 2 диаграммы процессов в схеме. Инвертор содержит мост основных тиристоров 1 - 4. Между плюсом источника питания и анодами тиристоров 1 и 2 противофазных плеч моста включены дополнительные тиристоры 5 и б а параллельно тиристорам 1 и 3 проти вофазных плеч моста и тиристорам 2 и 4 подключены LC-цепочки, состоящие 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 регулируелалй 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 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 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 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 нику постоянного тока и подаче управляюошх импульсов с пускового устройства 21 на управляющие электроды тиристоров 5 и 6 начинается заряд конденсаторов 7 и 8. После окончания заряда конденсаторов тиристоры 5 и б выключаются. Через претлежуток времени, задаваемый схемой 22 задержки, подаются пусковыеимпульсы на упргшляющие электроды тиристоров 1 и 4, тиристоЕИ включаются к,начина ется колебательный разряд конденсате ра 7 током ;7 через обмотку переменной индуктивности и нагрузку 11 (.фиг.2а). Трансформатор 14 тока передает сигнал синусоидальной формы йа вход компаратора 16, выполненного на операционном усилителе, который формирует сигнал Ej прямоугольной формы (фиг. 26). Одновременно в этом же блоке происходит усиление сигнала. Формирователь 17 нмпульсов, выполненный на импульсном трансформато ре, формирует импульсы Е ф переднего и заднего фронта из прямоугольного сигнала (фиг. 2в }, срезает с помощью 1 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 пблуволна). 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 tj (фиг. 2д, на управляющий электрод тиристора 5, который включается и заряжает током J конденсатор 7 (фиг. 2е К При работе тиристоров 2 и 3 трансформатор 15 тока передает отрицательную полуволну сигнала на кс 1паратор 16, который фоЕялирует отрицательный прямоугольный сигнал (фиг. 26). Формирователь 18 импульсов срезает импульс переднего фрод1та 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 tj на управляющий электрод тиристора 6. Тиристор б включается и начинается заряд конденсатора 8 током :; (фиг. 2& Г. Постоянная времени заряда цс -цепей 7 9 и 8, 10 выбрана меньше времени протекания полуволны тока Э через нагрузку. Поэтому в тот момент, когда значение тока нагрузки прохоДит через нуль (момент гашения одной napbt тиристоров и включения другой пары), дополнительные тиристоры 5 и б выключены и источник питания OTKJDOчен от тиристоров 1-4 моста. Таким образом, в момент кО1«4утацйи очередная выключающая пара тиристоров не только выключается нарастающим встоечным напряжением перезаряжающихся конденсаторов 7 или 8, но и отключается от источника питания, что , резко ухудшает условия вьЬслючения тиристоров и повьаоает 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 включахяциеся тиристоры перейдут к этому времени в проводящее состояние, то произойдет разв конденсатора 7 или 8 через защитные индуктивности 9 или 10 и тиристоры 1, 3 или 2, 4. При этом срыв инвертирования не приведет к короткому згшыканию источника питания, поскольку в этот момент дополнительные тиристоры 5 и 6 выключены. Затем включившаяся пара противофазных тиристоров выключается перезарядившимся через них конденсатором и процесс работы схемы продолжается. Если же повторно произойдет срыв инвертирования, то спэциальная электронная схема (не показана/, использукидая, 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 г д бт /инве15тора будет возможна после устранения неисправности и no-BTfof(frp включения инвертора, т.е. тиристоры 5 и 6 не только предотвращан)- i PBOTKoe замыкание истрчника 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 к вьщвигание ) коммутирующего 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 имеет наибольшее значение,а особенная частота инвертора минимальна. При вдвинутом положении секции 13 переменная индуктивность имеет наименьшее значение, а собственная частота

инвертора максимальна.