Инвертор тока Советский патент 1992 года по МПК H02M7/521 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания повышенной частоты для электротехнологических установок.

Известен инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через дроссель фильтра однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором и нагрузочной цепью вдиагонали переменного тока.

Недостатком инвертора тока является низкая надежность, что обусловлено ухудшением условий пуска при изменении сопротивления нагрузки в сторону х.х.

Известен также инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через дроссель фильтра однофазный тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключенным параллельно выходным выводам.

Недостатком инвертора тока является низкая надежность, что обусловлено ухудшением условий пуска при изменении сопротивлениям нагрузки в сторону к.з.

Наиболее близким к изобретению является инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через дроссель фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора, подключенного параллельно выходным выводам, в диагонали переменного тока, зашунтированный встречным диодом.

Недостатком прототипа является низкая надежность, что обусловлено ухудшени- ем условий пуска при изменении сопротивлении нагрузки в сторону к.з.

Цель изобретения - повышение надежности инвертора тока.

Указанная цепь достигается тем, что в инверторе тока, содержащем подключенный к входным выводам через дроссель фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора в диагонали переменного тока, зашунтированный встречным диодом, последовательно с выходными выводами включен коммутатор, инвертор снабжен блоком управления коммутатором, датчиком напряжения на коммутаторе, источником задания напряжения уставки и устройством ера нения, коммутирующий конденсатор подключается параллельно цепи из коммутатора и выходных выходов, выходы датчика напряжения на коммутаторе и источника задания напряжения уставки

подключены к входам устройства сравнения, выход устройства сравнения соединен с входом блока управления коммутатором, выход блока управления коммутатором подключей к коммутатору.

На фиг.1 приведена схема инвертора тока; на фиг,2 - реализация коммутатора; на фиг.З - реализация блока управления коммутатором.

0 Инвертор тока содержит, подключенный к входным выводам через дроссель фильтра 1 тиристорный мост на четырех тиристорах 2-5 с коммутирующим конденсатором 6, подключенным параллельно цепи из

5 выходных выводов 7 и коммутатора 8, и коммутирующим дросселем 9 в диагонали переменного тока, зашунтированный встречным диодом 10, датчик 11 напряжения на коммутаторе, источник 12 задания напряжения ус0 тавки, устройство 13 сравнения и блок 14 управления коммутатором, Выходы датчика напряжения и источника задания напряжения уставки соединены с входами устройства сравнения, выход которого подключен к

5 входу блока управления коммутатором.

Инвертор тока работает следующим образом.

В начальный момент на выходе источника 12 задания напряжения уставки напряже0 ние пропорционально уровню напряжения на коммутирующем конденсаторе 6, при котором обеспечивается надежный пуск инвертора, коммутатор 8 разомкнут и подаются импульсы управления на тиристо5 ры 2,5 инвертора. Происходит заряд коммутирующего конденсатора 6 от источника питания по цепи (источника) (источника) -1-2-9-6. При этом обеспечивается нарастание тока дросселя фильтра 1 до не0 обходимого уровня, что также улучшает условия пуска, Напряжение на конденсаторе 6 при разомкнутом коммутаторе 8 равно напряжению на выводах последнего, Это напряжение, измеренное датчиком 11,

5 сравнивается с напряжением уставки блока 12 в устройстве 13 сравнения. Как только напряжение на выходе датчика 11 станет равным напряжению на выходе блока 12, что соответствует требуемому уровню заря0 да коммутирующего конденсатора б, блок 14 управления замыкает коммутатор 8. Далее подаются импульсы управления на тиристоры 3 и 4 и спустя половину периода - снова на тиристоры 2 и 5. В дальнейшем,

5 если запуск прошел успешно, коммутатор 8 постоянно замкнут, а импульсы управления на тиристоры 2,5 и 3,4 диагоналей инвертора поступают периодически. Работа инвертора тока на периоде выходной частоты может быть разделена на шесть интервалов. При этом процессы на каждом полупе- риоде повторяются.

При отпирании тиристоров какой-либо диагонали (первый интервал), например тиристор Ј,5, начинается колебательный пере- заряд коммутирующего конденсатора 6 (популярность напряжения на нем при включении тиристоров 2,5 соответствует обозначенной на фиг.1) по контурам 6-4-2-9- 6 и 6-5-3-9-6. Одновременно коммутирую- щий конденсатор 6 разряжается через нагрузку по цепи 6-7-8-6. Тох тиристоров 2 и 5 колебательно нарастает, а ток тиристоров 3 и 4 спадает. В момент равенства нулю тока тиристоров 3 и 4 они выключаются. При этом конденсатор 6 еще заряжен с исходной полярностью напряжения и происходит включение встречного диода 10 (второй интервал). На втором интервале конденсатор 6 перезаряжается по цепям: 6-5-10-2-9-6, 6- 7-8-6 и 6-5 - -1-2-9-6. Во время проводимости диода 10 к тиристорам 3 и 4 прикладывается небольшое отрицательное напряжение, равное падениям напряжений на диоде 10 и противофазных тиристорах 2 и 5 соответственно. На интервале проводимости диода 10 существует замкнутый контур, включающий реактивные элементы 6,9 и отделенный от источника питания, что обеспечивает жесткость нагрузочных харак- теристик инвертор и стабилизацию режима при изменении сопротивления нагрузки. После перезаряда конденсатора 6 диод 10 включается. Дальнейший перезаряд конденсатора 6 (третий интервал) происходит по цепям + -1-2-9-6 и 6-7-8-6 (до момента включения тиристоров 3 и 4). Полярность напряжения на конденсаторе 6 в момент включения тиристоров 3 и 4 противоположна обозначенной на фиг.1. Далее процессы в инверторе тока протекают аналогично описанным.

Коммутатор может быть выполнен на основе встречно-параллельно включенных диода 15 и тиристора 16 (фиг.2). При этом на этапе пуска тиристор 16 закрыт и цепь нагрузки 7 разомкнута. В момент сравнения напряжений датчика 11 и источника 12 блок 14 управления формирует и подает импульс управления на тиристор 16. В дальнейшем прямую полуволну тока нагрузки пропускает тиристор 16 (на него подаются импульсы управления в момент приложения прямого напряжения по сигналу датчика 11), а обрат- ную - диод 15. Если тиристор 16 низкочастотный, то импульсы управления после пуска на него можно не подавать, так как он не успевает восстанавливать свои управляющие свойства и не запирается.

Блок 14 управления коммутатором (фиг.З) содержит нуль-орган 17, выходной каскад 18 и схему 19 управления. Если необходимо подавать импульсы управления на тиристор 16 на каждом периоде выходного напряжения, то по первому импульсу на тиристор 16 схема 19 управления переводит источник 12 задания напряжения уставки в режим, когда на выходе имеется малое напряжение, соответствующее включению тиристора 16 при положительном напряжении на нем около 2-4 В. Если импульсы управления на тиристор 16 после запуска подавать не требуется, то схема 19 управления по первому импульсу переводит источник 12 задания напряжения уставки на более высокий уровень, при котором нет условий для формирования импульсов управления,

Коммутатор может также выполняться в виде контактного устройства.

По сравнению с известным предлагаемый инвертор тока имеет более высокую надежность. При достаточно простой схеме силовой части обеспечивается надежный пуск. Начальные условия пуска при этом не зависят от нагрузки, так как она на этапе пускового заряда коммутирующего конденсатора отключена. Диапазон изменения со- противления нагрузки, в котором обеспечивается надежный и устойчивый пуск, увеличивается в 1,5-2,0 раза. При неудачном пуске инвертора тока происходит срыв инвертирования, сопровождающийся, как правило, перегрузками по току и перенапряжениями на элементах, что ухудшает условия их работы.

Повышение надежности оценивается по времени наработки на отказ. Согласно экспертным оценкам предлагаемый инвертор тока будет иметь в 1,2-1,3 раза большее время наработки на отказ по сравнению с известным.

Формула изобретения

Инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам через дроссель фильтра однофазный тиристорный мост с последовательной цепью из коммутирующего дросселя и коммутирующего конденсатора в диагонали переменного тока, зашунтированный встречным диодом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, последовательно с выходными выводами включен введенный коммутатор, инвертор снабжен блоком управления коммутатором, датчиком напряжения на коммутаторе, источником задания напряжения уста в к и и устройством сравнения, коммутирующий конденсатор подключен параллельно цепи из коммутатора и

выходных выводов, выходы датчика напряжения на коммутаторе и источника задания напряжения уставки подключены к входам устройства сравнения, выход устройства

сравнения соединен с входом блока управления коммутатором, выход блока управления коммутатором подключен к коммутатору.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания повышенной частоты для электротехнологических установок. Целью является повышение надежности. Устр-во содержит мост на четырех тиристорах 2-5 с коммутирующими конденсатором 6, подключенным параллельно цепи из нагрузки 7 и коммутатора 8, и дросселем 9 в диагонали переменного тока. Мост за- шунтирован встречным стабилизирующим диодом 10. К коммутатору подключен датчик напряжения 11, который с источником задания напряжения уставки 12 подключен к устройству сравнения, соединенному с блоком управления 14 коммутатора 8. 3 ил. (Л С СП CJ сл о 4

I

Фиг. 2

--I

/4Фиг.З