Последовательный инвертор тока Советский патент 1988 года по МПК H02M7/519 

4

СО

to о to

Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобрете- . ния - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования при работе на высокодинамичную нагрузку, изменяющунгся в широких пределах. Устр-во содержит управляемые вентили 2 и 3, дроссель 4, вклю- че1шьш в диагональ постоянного тока моста на управляемых вентилях 5-8. Конденсатор 11 подключен к местам соединения вентилей 2 и 3 и вентилей 6 и 8, Нагрузка 12 представляет собой сварочньй трансформатор. Регулирова- ние длительности импульсов сварочного § тока производится изменением времени задержки подачи управляющих сигналов на вентили 5 и 7 соответственно по отношению к моментам включения вентилей 2, 8 и 3, 6. 5 ил.

Фие. I

11432702

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания сварочной дуги переменным прямоугольным, импульсным и постоянным током.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования при работе на высокодинамичную нагругзкур изме- JQ някнцуюся в широких пределах.

На фиг.1 и 2 изображена схема инвертора: на фиг. 3-5 - временные ди- аграммы токов и напряжений U, пояс- няющие работу инвертора.

Инвертор (фиг. 1) содержит после- довательно подключенные между положи- тельным, и отрицательным выводами ис- точника 1 постоянного напряжения до- полнительные управляемые вентили 2 20 И 3, дроссель 4, включенный в диагональ постоянного тока моста на управ- ляемых вентилях 5-8 и соединенны че- рез диоды 9 и 10 с выводами источни- ка 1, а также конденсатор И, под- 25 ключенный своими выводами

35

соответст гвенно к Точкам соединения вентилей

2, 3 и вентилей 6, 8. Нагрузка 12, представляющая собой сварочньй транс- форматор (фиг, 1) либо сварочный 30 трансформатор с выпрямителем во вто- ричной цепи (фиг. 2), подключена меж- ду общей точкой соединения вентилей 5 и 7 и средним выводом источника 1, Инвертор работает спедующим образом.

Допустим к моменту t конденсатор 11 заряжен до напряжения питания источника 1 и указанной на фиг. 1 полярности, а ток нагрузки замыкается по контуру: средний вывод источника 1 - нагрузка 12 (перв1гчная обмотка сварочного трансформатора) - вентиль 7 - дроссель 4 - диод 9 - плюс источника 1 включение

40

В момент tg производится

вентилей 2, 8 и Вентиль

45

50

5 импульсами управления „ Вентиль 7 запирается, попадая под обратное напряжение, выделяемое на дросселе 4. Ток нагрузки изменяет направление и замыкается по контуру: плюс источника 1 - вентиль 2 - конденсатор 11 - вентипь 8 - дроссель 4 - вентиль 5 - нагрузка 1 2 - средний вывод источника 1. В момент t, конденсатор 11 перезаряжа- ется до напряжения обратной полярности. Тиристоры 2 и 8 обесточиваются и восстанавливают управляющие свойства, а ток нагрузки замыкается через откм

н л и с ч

т ц л т п д

и т ч т м

м л в с д м с ки ко ди до л и р ги сл че

в ли

Q

5

0 5

5

0

0

5

крывшийся диод 10, протекая по контуру: минус источника 1 - диод 10 - дроссель 4 - вентиль 5 - нагрузка 12 средний вывод источника 1. В момеит tj включаются вентили 3, 6 и 7. Вентиль 5 запирается, попадая под обратное напряжение. Ток нагрузки меняет направление и протекает по контуру: средний вьшод источника 1 - нагрузка 12 - вентиль 7 - дроссель 4 - вентиль 6 - конденсатор 11 - вентиль 3 - минус источника 1. В момент t- конденсатор 11 вновь перезаряжается до напряжения U указанной на фиг. 1 полярности. Вентили 3 и 6 запираются и восстанавливают свои управляющие свойства, а ток нагрузки замыкается через открывшийся диод 9. В момент t производится включение вентилей 2, 8 и 5 процессы в инверторе повторяются.

В обмотках сварочного трансформатора формируется прямоугольный переменный ток, благоприятный для процесса сварки. При наличии выпрямителя на вторичной стороне сварочного трансформатора (фиг. 2) питание дуги производится постоянным током, повторяющим форму тока в сглаживающем дросселе 4.

При постоянстве частоты модуляции инвертор имеет круто падающую характеристику, т.е. является параметрическим источником тока. Величина тока изменяется с изменением частоты модуляции инвертора..

Стабилизация и регулирование тока могут быть обеспечены путем однопози- ционного слежения за задающим сигналом i 1. (фиг, 3), Такая система позволяет получать предельное быстродействие при обработке возмущающих и за- даклдих сигналов. При этом слежение может производиться за током дросселя 4, пропорциональным току нагрузки. Изменяя ii по необходимому закону, можно получить импульсно-перио- дические режимы, позволяющие для каждого конкретного случая получать наилучшее качество сварного соединения и экономию металла. В качестве примера на фиг. 4 приведена форма тока дуги ia для схемы фиг. 2 при работе следящей системы в импульсно-периоди- ческом режиме.

Инвертор позволяет таюяе реализовать режим широтно-импульсного регулирования тока. Алгоритм переключения вентилей и временные диаграммы для данного режима изображены на фиг, 5. В этом режиме инвертор работает следующим образом.

Допустим к моменту t ток нагрузки замыкается через вентиль 7 и диод 9. В момент tp включаются вентили 2 и 8, вентиль 7 запирается и ток нагрузки спадает к нулю. Ток дроссе- ля 4 замыкается по контуру: дроссель А - диод 9 - вентиль 2 - конденсатор 11 - вентиль 8, перезаряжая конденсатор 11. В момент t, включается вентиль 5. Ток нагрузки возрастает до значения тока дросселя 4 (практически мгновенноJ если не учитывать индуктивность рассеяния сварочного трансформатора) и замыкается в контуре: плюс источника 1 - вентиль 2 - конденсатор 11 - вентиль 8 - дроссель 4 - вентиль 5 - нагрузка 12 - средний вывод источника 1, В момент tj конденсатор 11 перезаряжается до обратного напряжения, равного U, и отпирается диод 10, замыкающий на себя ток перегрузки. Вентили 2 и 8 восстанавливают свои управляющие свойства. В момент t включаются вентили 3 и 6 и ток дросселя 4 начинает протекать по контуру: дроссель 4 - вентиль 6 - конденсатор 11 - вентиль 3 - диод 10. Вентиль 5 запирается и ток нагрузки спадает к нулю. В момент t4 включается вентиль 7. Ток нагрузки вновь возрастает до тока дросселя 4 и протекает по контуру: средний вывод источника 1 - нагрузка 12 - вентиль 7 - дроссель 4 - вентиль 6 - конденсатор 11 - вентиль 3 - минус источника 1. По окончании перезаряда , конденсатора 11 в момент t открывается диод 9 и замыкает на себя ток нагрузки. В момент t включение вентнпей инверторе повторяются.

Регулирование длительности импульсов сварочного тока производится изменением времени задержки подачи управляющих сигналов на вентили 5 и 7 соответственно по отношению к моментам включения вентилей 2, 8 и 3,6

Контроль коммутационной устойчивости инвертора обеспечивается слежением за током конденсатора 11. Пода

- производится 2 и 8, процессы.в

Q 5 0 5

0

5

0

5

0

5

ча очередных игшульсов управления на вступающие в работу вентили 3, 6 либо 2 , 8 разрещается лишь по окончании перезаряда конденсатора II и временной задержки, необходимой для восстановления управляющих свойств водивших вентилей (2 либо 3).

Устройство устойчиво работает не только в режиме больших токов и ко « роткого замыкания, но и в режиме малых токов и холостого хода. Так при обрыве дуги всегда имеется контур для протекания тока дросселя 4 через отпираюпщеся диоды 9 или 10. Максимальные напряжения на всех элементах и выходе инвертора строго ограничены и не зависят от изменения нагрузки. Инвертор, обладая широкими функциональными возможностями, обеспечивает быстродействующее регулирование и стабилизацию тока нагрузки, реализует щиротно-импульсное регулирование тока и импульсно-периодические режимы работы.

Формула изобретения

Последовательный инвертор тока, содержащий однофазный управляемый вентильный мост, к одному из выводов постоянного тока которого подключен дроссель,к первому выводу переменного тока - конденсатор, а к второму выводу переменного тока - один из выходных выводов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования при работе на вы- сокодииамическую нагрузку, изменяющуюся в широких пределах, он снабжен двумя диодами и двумя последовательно соединенными дополнительны управляемыми вентилями, подключенными к входным выводам ;и соедине1Шыми общей точкой со свободным выводом конденсатора, причем дроссель свободным выводом подключен к противоположному выводу постоянного тока вентильного мост,а, а дополнительные диоды соединены с дросселем в последовательную цепь, включенную встречно между положительным и отрицательным входными выводами.

. 2

V

PU2M