Последовательный автономный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 H02P13/16 

Изобретение относится к гфеобрааова- тельной технике и может быть использовано в установках для индукционного наг рева металлов. Известны последовательные автоном.ные инверторы, содержащие мост силовых тиристоров, аашунтированных встречными диодами, коммутирующие конденсатор и дроссель, а также нагрузку l и 2 Такие инверторы используются для построения преобразователей частоты. Одним из распространенных методов плавного регулирования выходной мощности тиристорных преобразователей частоты является частотное регулирование, которюе весьма эффективно в случае использования преобразователя в качестве источника питания установок индукционного нагрева с высокой добротностью нагрузочного контура. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является последовательный автономный инвертор, содержащий индуктивно-емкостный фильтр, вен- тильный мост, образованный прямыми и встречными вентилями, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь постоянного тока вентильного моста, коммутирующие дроссель и конденсатор, а также блок управления, состоящий из аадающего генератора импульсов и пересчетного коль |Ца З, В таком инверторе при частотном регулировании выходной мощности в случае изменения сопротивления нагрузочного контура в больших пределах с достижением амплитуды выходного напряжения на нагрузке величины, равной 0,6-0,7 питающего, появляется режим отсечки, который не может быть проконтролирован и, следовательно, является неуправляемым и неизбежным для автономных инверторов подобного типа. В этом режиме отпирание очередного прямого тиристора происходит, когда ток встречного вентиля еще не упал до нуля, поэтому при отпирании прямого тиристора скорость нарастания анодного тока в нем велика. Это снижает надежность инвертора. Цель изобретения - повышение надежности, Указанная цель достигается тем, что последовательный автономный инвертор, содержащий индуктивно-емкостный фильтр вентильный мост, образованный прямыми и встречными вентилями, трансформатор тока, первичная обмотка которого вклю чена последовательно в цепь постоянного тока вентильного моста, коммутирующие дроссель и конденсатор, а также блок управления, состоящий из задающего генератора импульсов и пересчетного кольца, снабжен двумя узлами задержки, управляемым ключом, обнуляемым интегратором и фильтром, причем- управляемый ключ шунтирует вторичную обмотку трансформатора тока, подключенную также ко входу интегратора, фильтр подключен к выходу интегратора, выход задающего генератора связан с обнуляющим входом интегратора и входом первого узла за- дернжи, выход первого узла задержки связан с управляющим входом ключа и, через второй узел задержки, со входом распределителя импульсов. На чертеже изображена структурная схема инвертора. Инвертор содержит вентильный мост с прямыми тиристорами 1 - 4 и встречными диодами 5-8 (вентили), в диагонали переменного тока которого включены коммутирующий дроссель 9 и конденсато 10. Вентильный мост связан со входными выводами через сглаживающие дроссели 11, 12, а с на грузкой 13 - через конденсатор 14. В цепи постоянного тока моста включен трансформатор тока 15 вторичная обмотка которого защунтирова на управляемым ключом 16 и подключен ко входу интегратора 17. На выходе интег{ атора включен фильтр 18. Задающий генератор 19 связан с обнуляющим входом интегратора 17 и через первый узел задержки 2О - с управляющим входом ключа 16. Выход узла задержки 20 связан через второй узел задержки 21 со входом пересчетного кольца 22. С выходов пересчетного кольца отпирающие сиг налы поступают на управляющие переходы тиржгторов. Инвертор работает следующим образом. При отпирании тиристоров 1 и 4 ток протекает по контуру 14-1-9-104 - 15 - 13 - 14. Кривая тока имеет форму, близкую к синусоидальной. Когда 39 ТОК тиристоров 1, 4 уменьшается до нуля, они запираются, и ток переходит в цепь встречных диодов 5 и 8. Во втором такте отпираются тиристоры .2, 3 и встречные диоды 6, 7. На нагрузке формируется синусоидальное напряжение, а ток представляет совокупность прямого тока тиристоров и тока встречных вентилей.. При попытке ограничения напряжения на нагрузке, с регулированием частоты в сторону недокомпенсации, при резком возрастании нагрузочного сопротивления существенно затягивается ток через встречные вентили, что приводит к режиму отсечки, т. е. к режиму, когда еще проводят ток вентили 5 и 8 и отпираются тиристоры следующей диагонали моста инвертора 2 и 3, либо наоборот, ток протекает по вентилям 6, 7, а отпираются тиристоры 1 и 4. При этом управляющий импульс тока, формируемый задающим генератором 19, поступает на обнуляющий вход интегратора 17, производя сброс информации, полученной в течение предыдущего такта работы задающего генератора. Подобное обнуление интегратора 1О обеспечивает независимость выходного сигнала интегратора на каждом такте работы от предыстории, что позволяет повысить быстродействие, а соответственно, и точность получаемой информации о режиме работы инвертора. Одновременно импульс с выхода задающего генератора 19 поступает на первый узел задержки 20, откуда - на управляющий вход ключа 16, щунтирующего выходную обмотку трансформатора тока 15. Ключ размыкается на время действия импульса, и информация о наличии и величине тока, протекающего через мост инвертора в данный момент времени, поступает на вход интегратора 17, определяя скорость нарастания его выходного напряжения в течение длительности импульса, поступающего на управляемый ключ. По окончании импульса ключ 16 вновь закорачивает выходную обмотку трансформатора тока 15, снимая информацию со входа интегратора 17. При этом на выходе интегратора запоминается информация, набранная к концу Действия измерительного импульса, которая удерживается до прихода очередного обнуляющего импульса с выхода задающего генератора 19. Импульс выхода первого узла задержки 20 поступает также на вход второго узла задержки 21, затем на вход пересчетного кольца 22, с выхода которого идет на

управление тнристорами 1-4, определяя момент начала тока прямых вентиле За счет использования узлов задержки удается определять величину тока встречных вентилей непосредственно пе- рад включением прямык. Фильтр 18 .используется для сглаживания провалов в выходном напряжении интегратора 17, появляющихся в результате действия обнуляющих импульсов, сохраняя относительно высокое быстродействие и точность измерительной системы.

Снимаемая с выхода фильтра информация может поступать на измерительный прибор, при этом наличие и уровень ре жима отсечки оценивается визуально, а может поступать и на управление либо частотой задающего генератора системы управления инвертором, образуя контур авторегулирования по частоте инвергиро- вания в зависимости от режима работы инвертора, либо на управляемый обратный мост, образуя контур авторегулирования по уровню выходного напряжения. В обоих случаях обеспечивается повы- шенная надежность и устойчивость работ инвертора в режимах изменяемой мощности при работе на реэкопеременную нагрузку.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет контролировать возникновение и развитие режима отсечки в статических автономных инверторах со встреными вентилями, а следовательно, соедает предпосылки для управления режимами работы инвертора, что обеспечивает более высокую надежносгь работы инвертора и повышенный коэффициент использования силового оборудования инвертора

Формула изобретения

Последовательный автономный инвертор, содержащий индуктивно-емксх;тный фильтр, вентильный мест, образованный прггмыми и встречными вентилями, трансформатор тока, первичная обмотка которого В1шючена последовательно в цепь постоянного тока вентильного моста, коммутирующие дроссель и конденсатор, а также блок управления, состоящий из задающего генератора импульсов и пере- счетного кольца, отличающийс тем, что, с целью повышения надежности он снабжен двумя узлами задержки, упраляемым ключом, обнуляемым интеграторо и фильтром, причем управляемый ключ шунтирует вторичную обмотку трансформатора тока, подключенную также ко входу интегратора, фильтр подключен к выходу интегратора, выход задающего генератора связан с обнул$ пощим входом интегратора и входом первого узла задерж.кй, выход первого узла задержки связан с управляющим входом ключа и, через второй узел задержки, со входом

распределителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Беркович Е. А. и др. ТирисТорные преобразователи высокой частоты. Л., Энергия, 1973, с. 98, рис. 3 46, в.

2.Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Сб. Тр. УАИ, № 48, сб. 3, Уфа, 1973, с. 25, рис. 5.

3.Авторское свидетельство СССР № 518848, кл. Н 02 М 7/515, 11.06.74.