Инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования постоянного тока в переменный, и предназначено для питания индукционных установок повышенной частоты для плавки метал Лов, сквозного нагрева заготовок под обработку даблением, термообрабо ки деталей в машиностроении и других целей. Известен последовательно-параллел ный автономный инвертор, схема которого по сравнению со схемой мостового инвертора обладает лучшими пусковыми и рабочими характеристиками l . Недостатком этого инвертора является .то, что напряжение на выходной .диагонали моста вьше, чем напряжение на нагрузке, вследствие чего приходится либо увеличивать класс вентилей, либо включать их последовательно. Наиболее близким к изобретению является автономный мостовой инвертор, содержащий тиристорный мост, подключенный к входным выводам через линейный дроссель, и датчик тока, нагрузка и датчик напряжения включены параллельно диагонали переменного тока тиристорного моста, параллельно диагонали постоянного тока которого включены две цепи, каждая из которых состоит издвух последовательно-согласно соединенных тиристоров, причем один вывод яля подключения нагрузки соединен с общей точкой тиристоров одной цепи через один пусковой параллельный fiC -контур, которая в свою очередь соединена с общей точкой тиристоров другой цепи через другой пусковой параллельный RC -контур. Схема управления, к вход ным выводам которой подключены выходы датчиков напряжения и тока, включает генератор импульсов,.свя- ванный с управляемым коммугатором через формирователь импульсбв . Известный преобразователь обеспе чивает пусковой режим на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Чем больше количество пусковых цепо чек, тем лучше идет пусковой процес С другой стороны это .ведет к усложнению схемы и не устраняет ступенча тое переключение пусковых RC -конту ров, снижающее надежность пуска. Цель изобретения - повышение Htr дежности пускового процесса при работе на нагрузкку с низким коэффициентом мощности путем плавного изменения сопротивления пускового контура при упрощении силовой схемы. Поставленная цель достигается тем, что в инвертор, содержащий мост управляемых вентилей, подключенный к входным выводам через линейный дроссель, нагрузку и датчик напряжения, включенные параллельно диагонали переменного тока моста, параллельно диагонали постоянного тока которого включена цепь из двух последовательно-согласно соединенных пусковых управляемых вентилей, общая точка которых через пусковой параллельный RC -контур подключена к общей точке одной пары противофазных управляемых вентилей моста, схема управления, включающая генератор импульсов, связанный с управляемым коммутатором через формирователь импульсов, дополнительно вводятся регулятор фазы, задающий блок и управляемый ключе- / вой элемент, через который выход задающего блока соединен с первым входом генератора импульсов, а выход регулятора фазы - с вторым входом генератора импульсов и входом управляемого коммутатора, вход регулятора фазы соединен с, выходом датчика напряжения, а свободные управляющие выводы противофазных управляемых вентилей моста подключены к выходу формирователя импульсов. На фиг. 1 и 2 представлены функциональная блок-схема и принципиальная схема предлагаемого устройства соответственно. Инвертор содержит две пары противофа ных управляемых вентилей 1, 2 и 3, 4, нагрузку 5, пусковые управляемые вентили 6 и 7, пусковой RС-контур 8, датчик 9 напряжения, управляемый ключевой элемент10, регулятор 11 фазы, задающий блок 12, генератор 13 импульсов, формироватеиъ 14 импульсов, управляемый коммутатор 15, линейный дроссель 16 и источник 17 постоянного напряжения. Управляемые вентили 1-4 совместно с коммутирующим конденсатором нагрузки 5 предназначены для коммутации тока источника 17 постоянного напряжения непосредственно, а венти3ли 6 и 7 - через пусковой RC -контур 8 в нагрузку 5. Частота переключения вентилей определяется частотой управляющих импульсов, вырабатываемых генератором 13 импульсов, который через формирователь 14 подает управляющие на. вентили 1-4, 6 и 7. В режиме независимого возбуткдения инвертора частота генерации импульсов определяется задающим блоком 12, а в режиме самовозбуждения - регуляторе 11 фазы. Переключение режимов работы производится по сигналу с датчик 9 напряжения управляемым ключевым элементом 10. Управляемый коммутатор 15 предназначен для коммутации управляющих импульсов с пусковых вентилей 7 и 6 на вентили 1 и 4 инвертора. Команда -на переключение формируется регулятором 11 фазы. Устройство работает следующим об разом. В исходном состоянии управляющие переходы пусковых вентилей 6 и 7 через управляемый коммутатор 15 подключены к формирователю 14 импул сов. На вентилях 1 и 4 управляющих .импульсов нет. Начальная частота ген рации импульсов, определяемая задающим блоком 12, выбирается намного ниже резонансной частоты контура нагрузки 5. После подачи силового напряжения вентили 2, 7 и 6, 3 попа но начинают проводить ток. Величина этого тока, определяемая параметрами пускового RC -контура и начальной частотой управляющих импульсов, выбирается много меньшей номинального значения. Углы запирания вентилей при этом максимальны, а это создает условия для надежного начал ного включения инвертора. Для надежного перехода инвертора на нагрузку необходимо задавать в л нейном дросселе ток значительно бол ше начального значения (близким к номинальному). Для этого после вклю чения инвертора задающий блок 12 начинает плавно повьпиать частоту управляющих импульсов. Сопротивлени пускового RC -контура падает, а ток в дросселе нарастает. .К моменту, когда частота управляющих импульсов становится близкой к резонансной частоте нагрузочного колебательного контура, ток в линейном дросселе 184 достигает заданной величины, а на нагрузке начинает расти напряжение. По достижении напряжением на выходе датчика 9 определенного,значения срабатывает ключевой элемент 10 . и включает в работу регулятор 11 фазы, отключает задающий блок 12, по сигналу регулятора 11 фазы управляемый коммутатор 15 переключает управляющие импульсы с пусковых вентилей. 6 и 7 на вентили 1 и 4. Таким образом, ток в нагрузку коммутирует вентили 1-4, а инвертор работает в режиме самовозбуждения. Датчик 9 напряжения представляет собой однофазный вентильный мост, подключенный через трансформатор Тр1 к нагрузке, и элемент сравнения на транзисторе Т9-1. При срабатываНИИ транзистора Т9-1 отпирается тиристор ключевого элемента 10 и срабатывает реле РЗ, которое замыкает свои н.о. контакты на выходе регулятора 11 фазы и размыкает н.з. контактьк на выходе задающего устройства 12. Задающий блок 12 представляет собой инерционное звено на базе RC -цепи. При размыкании кнопки Пуск емкость начинает заряжаться от начального напряжения до напряжения питания. Напряжение на емкости подается на вход задающего генератора 13 (база Т13-1) через н.з. контакты РЗ. При этом частота генерато- ра плавно изменяется в функции времени по экспоненциальному закону. Регулятор 11 фазы работает следующим образом. Напряя ение с нагрузки через ТР1 подается на регулируемую фазосдвигающую RC -цепь (С11-1), затем выпрямляется вентильным .мостом и подается на ди(1)ференцирующую цепь (). В точке максимума кривой напряжения производная его меняет знак. При этом переключается транзистор Т11-2 и переключает транзистор Т11-1, который синхронизирует работу задающего генератора 13 (при замкнутом контакте РЗ). Одновременно импульсный трансформатор в цепи коллектора Т11-1 отпирает тиристор в цепи реле Р1 управляемого коммутатора 15 (цепи а , 2 ) . Задающий генератор 13. представляет сббой симметричный транзисторно-тиристорный мультивибратор, а формирователь 14 импульсов - двухка нальный

двухкаскадный усилитель импульсов с емкостной связью и импульсными трансформаторами на выходе (цепи С , с1 ) .

Технические преимущества предлагаемого устройства в сравнении с базовым (серийньй преобразователь

Фиг.1

ТПЧТ-120, изготавливаемый по схеме известного устройства) выражаются в повышении надежности пуска, что увеличивает срок службы и снижает затраты на ремонт. Трудоемкость изготовления инвертора и себестоимость также снижаются.

Л

ИНВЕРТОР, содержащий мост управляемых вентилей, подключенный к входным выводам через линейный, дроссель, нагрузку и датчик напряжения, подключенные параллельно диагонали переменного тока моста, паралл.ельно диагонали постоянного тока которого включена цепь из двух последовательно-согласно соединённых пусковых управляемых вентилей, общая точка которых через пусковой парал лельный RC -контур подключена к общей точке одной пары противофазных управляемых вентилей моста, схема уп-равления, включающая генератор имг пульсов, связанный с управляемым коммутатором через формирователь импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности пускового процесса при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности путем плавного изменения сопротивления пускового контура при упрощении силовой схемы, в него до- , полнительно вводятся регулятор фазы, задающий блок и управляемый ключевой элемент, через который выход задающего блока соединен с первым S входом генератора импульсов, а выход регулятора фазы - с вторым входом генератора импульсов и входом управляемого коммутатора, вход -регулятора фазы соединен с выходом датчика напряжения, а свободные управляющие выводы противофазных управляемых вентилей моста подклю:с чены к выходу формирователя импульед сов.