Тиристорный генератор высокой частоты Советский патент 1988 года по МПК H02M5/45 

Ш2&29

со

о

4 СП

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для улучшения характеристик и повышения надежности работы тиристорных генераторов высокой частоты, используемых для возбуждения магнитострик- ционных преобразователей.

Цель изобретения - повышение наные обмотки которых через выпрямительные мосты нагружены на управляющие электроды тиристоров выпрямителя, причем один трансформатор обеспечивает управление катодной группой тиристоров выпрямителя, а второй - анодной. Импульсы управления тиристорами инверуорных ячеек распреде

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано для возбуждения магнитострикци- онных преобразователей. Цель изобретения - повьшение надежности работы на нелинейную нагрузку. содержит выпрямитель на тиристорах 1-4, вспомогательный диодно-резистивный выпрямитель на цепочках 5-8. Две по- лз мостовые ячейки выполнены на тиристорах 31-34 с С-контурами 23-26, встречными диодами 19-22, 27-30 и выходным тр-ром 17, имеющим вольто- добавочные отпайки. Наличие второй ячейки позволяет осуществить управление тиристорами так, что при формировании каждой полуволны высокочастотного тока участвуют оба разделительных конденсатора 11, 12. При возникновении несимметрии высокочастотного тока, а также в случае срыва инвертирования происходит запирание основного выпрямителя из-за снижения уровня тока управления анодной или катодной группы тиристоров 1-4 выпрямителя или отсутствия его в случае срыва. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Q сл

15

20

25

30

режности работы на нелинейную нагруз- Q лены так, что синфазно отпираются Ку.

На чертеже приведена схема генератора.

Тиристорный генератор высокой частоты содержит входной вг трямитель Йа тиристорах 1-4, вспомогательный йыпряьштель, образованный параллельным подключением диодно-резистивных цепей 5-8 к тиристорам основного выпрямителя, входной Т-образный фильтр На дросселях 9 и конденсаторе 10, разделительные конденсаторы 11 и 12, дополнительные конденсаторы 13, подключенные через выпря)иительнь1е мосты 14 к трансформаторам 15 и 16 тока.

Выходной трансформатор 17 подключен к нагрузке 18, причем первичные Обмотки подключена к дополнительным йстречным диодам 19-22. Коммутирую- ЙЩв LC-контуры 23 и 24 и LC-кон туры 25 и 26 смещения инверторных ячеек Подключены к встречньп диодам 27-30 И тиристорам 31-34.

Система 35 управления осуществля- т формирование и распределение импульсов управления между тиристорами (1нверторных ячеек. I Генератор работает следующим об- )азом.

При подаче переменного напряжения Йитающей сети на входные выводы гене ратора с помощью диодно-резистивного моста 5-8 происходит заряд конденсаторов 10-12 малым током до напряжения, примерно равного амплитудному значению напряжения питающей сети. Величина зарядного тока определяется 13 основном величиной внутреннего сопротивления днодно-резистивного мо- ,ста. При этом основной выпрямитель 1-4 не работает из-за отсутствия им- 50 пульсов управления на управляющих переходах тиристоров.

Пуск инвертора осуществляется с предварительно заряженных конденсаторов 10-12. В процессе инвертирова- 55 :иия высокочастотного тока последний протекает через первичные обмотки трансформаторов 15 и 16 тока, вторичтиристоры 31 первой ячейки и тирис ры 34 второй, при этом протекают полуволны тока, близкие по форме к синусоидальной по контурам 11, 15, 31, 25, 23, 17 и 11 и соответствен по контурам 12, 17, 24, 26, 34, 1 и 12, при этом коммутирующие конде саторы LC-контуров 23 и 25 и соотв ственно LC-контуров 24 и 26 в сумм заряжаются до напряжения, примерно равного выпрямленному. Это напряже ние распределяется между конденсат рами LC-контуров 23 и 25 (24 и 26) соединенными последовательно, обра но пропорционально их емкости, при чем правые обкладки конденсаторов LC-контуров 23 и 25 первой вентиль ячейки будут иметь знак +, левые -, а обкладки конденсаторов LC-к туров 24 и 26 второй ячейки - соот ственно - и -н, что обеспечивае выключение основных вентилей 31 и Далее через диоды 27 первой яче и диоды 30 второй полуволнами тока близкими по форме к синусоидальной по контурам 27, 15, 11, 17, 23 и 2 и соответственно по контурам 30, 2 17, 12 и 30 происходит частичный р ряд конденсаторов LC-контуров 23 и соответственно LC-контуров 23 и со - соответственно LC-контуров 24, а к денсаторы LC-контуров 25 и 26 не р ряжаются, что обеспечивает повышен обратное напряжение на тиристорах и 34 в течение всего времени проте кания тока через встречные диоды 2 и 30. При этом первичные обмотки в ходного трансформатора 17 включены в диагонали ячеек так, что токи яч

35

45

ек, проходя через свои обмотки, фо мируют в магнитопроводе трансформа ра потоки, совпадающие по направле т.е. в нагрузке выделяется ток, пр порциональный сумме токов ячеек.

Во втором такте отпираются тири ры 32 первой ячейки и тиристоры 3 второй. При этом протекают полувол ны тока, близкие по форме к синусо идальной по контурам 12, 17, 23, 2

15

20

25

30

Q лены так, что синфазно отпираются

50

тиристоры 31 первой ячейки и тиристоры 34 второй, при этом протекают полуволны тока, близкие по форме к синусоидальной по контурам 11, 15, 31, 25, 23, 17 и 11 и соответственно по контурам 12, 17, 24, 26, 34, 16 и 12, при этом коммутирующие конденсаторы LC-контуров 23 и 25 и соответственно LC-контуров 24 и 26 в сумме заряжаются до напряжения, примерно равного выпрямленному. Это напряжение распределяется между конденсаторами LC-контуров 23 и 25 (24 и 26), соединенными последовательно, обратно пропорционально их емкости, причем правые обкладки конденсаторов LC-контуров 23 и 25 первой вентильной ячейки будут иметь знак +, левые - -, а обкладки конденсаторов LC-контуров 24 и 26 второй ячейки - соответственно - и -н, что обеспечивает выключение основных вентилей 31 и 34. Далее через диоды 27 первой ячейки и диоды 30 второй полуволнами тока, близкими по форме к синусоидальной, по контурам 27, 15, 11, 17, 23 и 27 и соответственно по контурам 30, 23, 17, 12 и 30 происходит частичный разряд конденсаторов LC-контуров 23 и соответственно LC-контуров 23 и соот- соответственно LC-контуров 24, а конденсаторы LC-контуров 25 и 26 не разряжаются, что обеспечивает повышенное обратное напряжение на тиристорах 31 и 34 в течение всего времени протекания тока через встречные диоды 27 и 30. При этом первичные обмотки выходного трансформатора 17 включены в диагонали ячеек так, что токи яче35

45

ек, проходя через свои обмотки, фор- мируют в магнитопроводе трансформатора потоки, совпадающие по направлению т.е. в нагрузке выделяется ток, пропорциональный сумме токов ячеек.

Во втором такте отпираются тиристоры 32 первой ячейки и тиристоры 33 второй. При этом протекают полуволны тока, близкие по форме к синусоидальной по контурам 12, 17, 23, 25,

32, 16 и 12 первой и по контурам 11, 15, 33, 26, 24, 17 и 11 второй вен- .тильных ячеек. Конденсаторы LC-конту ров 23 и 25 и соответственно LC-кон- туров 24 и 26 перезаряжаются в сумме до напряжения, примерно равного выпрямленному с полярностью, противоположной полярности первого такта, т.е. правые обкладки конденсаторов LC-контуров 23 и 25 первой вентильной ячейки будут иметь знак -, левые - +, а обкладки конденсаторов LC-контуров 24 и 26 второй ячейки - соответственно +, -, что обеспе- чивает выключение тиристоров 32 и 33

Далее включаются диоды 28 первой ячейки и диод 30 второй, через которые полуволнами тока, близкими по фо ме к синусоидальной по контурам 28, 23, 17, 12, 16, 28 и соответственно по контурам 29, 15, 11, 17, 24 и 29 происходит частичный разряд конденсаторов LC-контуров 23 и 24. При этом конденсаторы LC-контуров 25 и 26 не разряжаются и обеспечивают повьшен- ное обратное напряжение на тиристорах 32 и 33. В нагрузке вьщеляется ток, пропорциональный сумме токов ячеек, причем по окончании второго такта в нагрузке выделится полный период высокочастотного тока.

Для ограничения напряжения на нагрузке 18 в случае значительного увеличения ее сопротивления первичные обмотки трансформатора 17 через вольтодобавочные отпайки подключены с помощью диодов 19, 21 и 20, 22 к разделительным конденсаторам 11 и 12 причем общая точка первичных обмоток соединена с общей точкой этих конденсаторов. Таким образом, в каждом такте напряжение на нагрузке (первичных обмотках) сравнивается с.поло- виной питающего напряжения. В случае превьшения напряжением первичных обмоток трансформатора, с учетом вольто добавочных отпаек, половины питающего напряжения происходит отпирание диодов 19 и 22 в первом такте или диодов 21 и 20 во втором и тем самым напряжение на нагрузке (первичной обмотке) ограничивается на заданном уровне. Количество витков вольтодо- бавочных отпаек выбирается из условий надежной работы генератора при увеличении сопротивления нагрузки вплоть до холостого хода и составля

Q

п 5

5 0 5 Q ,

0

ет 15-20% по отношению к числу витков основной первичной обмотки.

При использовании в качестве нагрузки генератора магнитострикционно- го преобразователя для возбуждения механических колебаний на частоте генератора необходимо производить подмагничивание сердечника постоянным током (поляризацию магнитной системы) . Одноячейковые генераторы обладают существенными недостатками, свя- занньп-ш с нелинейностью нагрузки, вследствие чего происходит недопустимое перераспределение напряжений на разделительных конденсаторах, а следовательно, на элементах инвертора токов в плечах инвертора и как следствие времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров.

В генераторе за счет введения второй ячейки появляется возможность управлять тиристорами ячеек так, что оба разделительных конденсатора одновременно участвуют в формировании полуволн высокочастотного тока, создающих магнитные потоки в нагрузке как совпадающие с постоянным полем подмагничивания, так и противоположные ему. Таким образом, перераспределение напряжения между разделительными конденсаторами 11 и 12 существенно снижается. 1 i

В случае возникновения несимметрии в схеме происходит перераспределение токов высокой частоты, протекающих через трансформатор 15 тока, раз- делительньш конденсатор 11 и трансформатор. 16 тока, разделительный конденсатор 12. Причем при увеличении :.... амплитуды тока в плече 11, 15 уменьшается амплитуда тока в плече 12, 16, при этом параметры трансформатора тока выбраны так, что уменьшение тока приводит к выключению тиристоров 3 и 4 анодной группы из-за- недостатка тока управления. В случае обратного перераспределения высокочастотного тока (ток в плече 16, 12 больше, чем в плече 11, 15) запираются тиристоры 1 и 2 катодной группы. В обоих случаях запирается основной выпрямитель 1-4, генератор останавливается. Кроме того, трансформаторы 15 и 16 выполняют функции защиты элементов генератора.от выхода из строя при срывах.инвертирования.

Формула изобретения

5

0

5

0

верторных ячеек, имеющих общие выводы постоянного тока,- первые выводы разделительных конденсаторов объединены, а свободные выводы первичных обмоток выходного трансформатора- соединены с выводами постоянного тока инвер- торных ячеек через дополнительные встречные диоды, причем управляющие электроды тиристоров разных ячеек, соединенных с разноименными выводами постоянного тока, подключены к одному и тому же каналу системы управления.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен двумя трансформаторами тока, выпрямительными мостами, дополнительными конденсаторами и диодно-резистивны- ми депями, шунтирующими тиристоры входного выпрямителя, причем первичные обмотки трансформаторов тока включены последовательно с разделительными кон,ценсаторами, вторичные обмотки одного трансформатора тока через выпрямительные мосты, зашунти- рованные дополнительными.конденсаторами, соединены с управляюш(ими электродами тиристоров катодной группы входного выпрямителя, а вторичные обмотки второго трансформатора тока - с управляющ1 ми электродами тиристоров анодной группы входного выпрямителя.