Генератор импульсов тока Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА

Изобретение относится к устройствам преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного- тока, использующихся ппя питания обмоток, создающих магнитные попя, в частности, цпя питания индукторов установок индукционного нагрева. Известен генератор импульсов тока, содержащий накопительный конденсатор, тиристоры и диоды С ЗОднако известный, генератор не обпаиа ет достаточной надежностью. Наиболее близким к данному изобрётё нию является генератор импульсов тока, содержащий мостовую схему, в два противоположных плеча которой включены рв бочие тиристоры, -а в пва других пльча диоды, в диагонали мостчэвой схемы включены накопительный конденсатор, подключенный к источнику питания, в индуктив- ная нагрузка, а параллельно каждому рабочему тиристору через коммутирукщий тиристор включен коммутирующий конденсатор с. Однако нормальная работа известного генератора импульсов тока возможна в том случае, если в момент отпирания перезарядного тиристора cyNiMapHoe напряжение двух коммутирующих конденсаторов меньше напряжения накопительного конденсатора. В противном случае, в момент отпирания перезарядного тиристора вновь открываются диоды двух противоположных плеч и перезарядов коммутирующих конденсаторов происходит помимо индуктивной нагрузки по контуру включающему коммутирующие и накопительный конденсатор и не имеющий какой-либо индуктивности, кроме индуктивности монтажа. Перезарядный ток при этом быстро нарастает, . что может привести к выходу из строя перезарядного тиристора и диодов. В момент отпирания диодов напряжения вакопитет яо го конденсатора и каждого из коммутиру- кших конденсаторов равны между собой, поэтому для нормальной работы генератора нео&содимо, за время работы диодов напряжение накопительного конденса3S4

тора увепичипось не менее, чем в два раза. Во время работы диопов энергия в накопительный конденсатор поступает как из индуктивной, нагрузки, так и из источника. Энергия, поступакяпая в накопительный конденсатор из индуктивной нагрузки, повышается при увеличении добротности нагрузочного контура, т.е. при повышении доли энергии, неиспользованной в индуктивной нагрузке.

Энергия, поступающая в накопительный конденсатор и из источника повышения при увеличении пульсации тока источника. Ограничение минимально допустимой добротности нагрузочного контура сужает диапазон использования генератора импульсов тока, а увеличение пульсации входного тока ухудшает работу источника и снижает сойФ генератора. Напряжение каждого из коммутирующих конденсаторов во время работы диодов не меняется. Напряжение на накопительном конденсаторе в момент открытия перезарядного тиристора не может превосходить максимально возможное (начальное) напряжение на

этом конденсаторе, поэтому максимальное напряжение на каждом из коммутирую- , ших конденсаторов должно быть меньше половины начального напряжения накопительного конденсатора. Время выключешая рабочих тиристоров, а спедовательно, и коммутационная устойчивость генератора, при прочих равных условиях, прямо пропорционально напряжению на коммутирующих конденсаторах.

Ограничение максимального напряжения на коммутирующих конденсаторах снижает коммутирующую устойчивость генератора. Цель изобретения - увеличение надежности генератора путем повышения его коммутационной устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор импульсов тока, содержащий мостовую схему в два противоположных плеча которой включе- ны рабочие тиристоры, а в два других плеча-аиоды, в диагонали мостовой схемы накопительный конаенсатор, подключенный к источнику питания, и индуктивная нагрузка, а параллельно каждому- рабочему тиристору через коммутирующий тиристор включен коммутирующий конденсатор, введены два вспомогательных тиристора, один из которых подключен между общей точкой анода коммутирующего тиристора и обкладкой коммутирующего конденсатора первого протиЕЮпопожного плеча мостовой схемы и катодом рабочего тиристора второго

84

Противоположного плеча , а второй - между обшей точкой катода коммутирующего тиристора и обкладкой коммутирующего конденсатора второго противоположного плеча, и анодом рабочего тиристора первого противоположного плеча.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема генератора импульсов тока; на фиг. 2 - кривые измене1шя тока индуктивной нагрузки (а) и напряжения на накопительном (б) и коммутирукшем (в) конденсаторах генератора импульсов тока.

Генератор импульсов тхэка представляет собой мостовую схему, в два противоположных плеча ко торой включены рабочие тиристоры 1 и 2, а в два других плеча - диоды 3 и 4, в диагонали мостовой схемы включены накопительный -конденсатор 5 и индуктивная нагрузка б, накопительный конденсатор подключен к источнику питания 7, параллельно каждому рабочему тиристору через коммутирующий тиристор 8 и 9 включен комму тиру кадий конденсатор 1О или 11, каждый из коммутирующих конденсаторов подсоединен к индуктивной нагрузке через вспомогательный тиристор 12 или 13.

Устройство работает следующим образом..,

В момент to от схемы управления включаются рабочие тиристоры 1 и 2 и предварительно заряженный от источника питания 7 нaкoпитeльнJыД кoндeнcaтop 5 разряжается на индуктивную нагрузку в. Ток в нагрузке (i ) возрастает, а напряжение ( Uj ) на накопительном конденсаторе понижается.

В момент t от схемы управления вкшочаются коммутирующие тиристоры 8 и 9 и коммутирующие конденсаторы 1О и 11, имеющие перед коммутацией полярности напряжения, (фиг. 1) запирают рабочие тиристоры. После запирания рабочих тиристоров к каждому из них прикладывается в обратном направлении напряжение соответствующего коммутирующего конденсатора, под действием которого за время tn они, восстанавпивают свои управляющие свойства. При совместном разряде накЪпи- тельного 5 и коммутирующих 10 и 11 конденсаторов через коммутирующие тиристоры 8 и 9 на индуктивную нагрузку 6, напряжение на коммутирующих конденсаторах меняется б1ьгстрее, чем на накопительном конденсаторе, так как емкость каждого ИЗ коммутирующих конденсаторов 1О и 11 меньше емкости накопительного конденсатора 5. в момент tj напряжение на каждом из коммутирующих конпенСаторов сменяет свою полярность и становится равным по абсопютной величине напряжению на накопйтельном конденсаторе (0, U приводит к отпиранию диодов 3 и 4 нению направления тока в накопительном конденсаторе. Ток нагрузки, перехватывается диодами 3 и 4, а коммутирующие тчрйсторы 8 и 9 обесточиваются в запира ются. Во время работы диодов 3 и 4 (интервап ) накопительный конденсатор заряжается током нагрузки и током источника питания 7( Uc, Со). В момент -t ток ,нагрузки снижается до нуля, диоды 3 и 4 запираются и от схемы управления включаются вспомогательные тиристоры 12 и 13. Напряжение и на накопительном конденсаторе при этом больше, чем напряжение Уц, на каждом из коммутирующих конденсаторов. В интервале Ъ...Ъд коммутирующие конденсаторы 10 и 11 перезаряжаются через индуктивную нагрузку 6. Одновреме. но накопительный конденсатор 5 продолжает Заряжаться от источника питания 5. После окончания вспомогательного пере заряда коммутирующих, конденсаторов генератор готов к повторному включению. Формула изобретения Генератор импульсов тока, содержащий мостовую схему, в два противоположных 8 ). Это изме86плеча которой включены рабочие тиристо ры, а в два плеча - диоды, в диагонали мостовой схемы включены накопительный конденсатор, подключенный к источнику питания, и индуктивная нагрузка, а параллельно каждому рабочему тиристору через коммутирующий тиристор включен коммутирующий конденсатор, отличаюшийс я тем, что, с целью увеличения напежности генератора, в него введены два вспомогательных тяристора, один из которых подключен между общей точкой анода коммутирующего тиристора и о&сладкой коммутирующего конденсатора первого противоположного плеча мостовой схемы н катодом рабочего тиристора второго противоположного плеча, а второй - между общей точкой катода коммутирующего тиристо ра и обкладкой коммутирующего конденсатора второго противоположного плеча, и анодом рабочего тиристора первого противоположного плеча. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 608274, кл. Н 03 К 3/53, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке 2353128/18-21, л. Н ОЗ К 3/53, 08.О6.78 (прототип).