Высокочастотный тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

работоспособности преобразователя в целом, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий задающий генератор, формирователь и распределитель импульсов управления силовыми тиристорами, состоящий из подключенного через токоограничивающий дроссель к источнику питания инверторного моста, тиристоры которого зашунтированы обратными диодами. Одна диагональ этого моста содержит последовательно соединенные коммутирунмаие конденсатор и дроссель, а другая содержи последовательно соединенные фильтровы конденсатор и нагрузку, причем парал.лельно основным тиристорам инверторного моста в принципе могут быть подключены другие, резервные тиристорыСз. Однако такой преобразователь обладает недостаточной надежностью, так как не всякий отказ основного тиристора приводит к подключению резервных тиристоров. Это связано с тем, что в известных схемах преобразователей включение резервных тиристоров силовой схемы производится по сигналам, характеризующим ухудшение лишь отдель ного, частного, параметра тиристоров Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя. Поставленная цель достигается тем что известньай высокочастотный тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержгиций инверторный мост, основные тиристоры которого зашунтированы резервными тиристорами и диодами обратного тока, и блок управления, включающий в себя последовательно соединенные между собой задающий генератор и формирователь импульсов, выход которого связан с распределителем им; ульсов для управления основными тиристорами моста, причем между выводами переменногго тока этого моста включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор и дроссель, один вывод постоянного -тока моста подключен через токоограничивающий дроссель к одному силовому входному выводу, через фильтровый конденсатор - к одному выходному выводу, а другие .силовой входной и выходной выводы образованы другим выводом постоянного тока инверторного моста, снабжен пороговым элементом, датчиками обратн&го тока, включенными в цепи основных тиристоров и выходами подсоединенными через введенный блок выделения сигнала, пропорционального обратному току, к пороговому элементу, а также дополнительными ключами и дополнительным распределителем импульсов управления резервными тиристорами,причем формирователь импульсов своим выходом через дополнительные ключи подключен к основному и дополнительному распределителям импульсов, а управляющие входы этих ключей подключены к выходу порогового элемента. На чертеже представлен предлагаемый преобразователь. Преобразователь содержит задающий генератор 1t формирователь 2 импульсов и распределитель 3 импульсов управления силовыми тиристорами, подключенный через токоограничивающий дроссель 4 к источнику питания 5 инверторный мост (тиристоры б - 9) с обратными диодами 10 - 13, одна диагональ которого содержит последовательно соединенные коммутирующие конденсатор 14 и дроссель 15, а другая содержит последовательно соединенные фильтровый конденсатор 16 и нагрузку .17. Кроме того, схема содержит резервные тиристоры 18 - 25, включенные в цепи основных тиристоров б - 9, и подключенные через блок выделения сигнала, пропорционального обратному току 26 - 29, к пороговому элементу 30, причем формирователь 2 импульсов управления силовыми тиристорами 6-9, соединенный с задающим генератором 1, подключен через дополнительные ключи 31 - 34, соединенные с пороговым элементом : 30 , к распреде.пителю 3 импульсов управления основными тиристорами б - 9 и к дополнительному распределителю импульсов управления 35 резервными тиристорами 18 - 21. Преобразователь в квазиустановившемся режиме работает следующим образом. Фильтровый конденсатор 16 нормально заряжен до напряжения i источника 5 питания через токоограничивающий дроссель 4 и нагрузку 17. При подаче импульсов управления, вырабатываемых задающим генератором 1, усиливаемых формирователем 2 и подаваемых через ключи 31 и 32 распределителем 3 на основные тиристоры б и 8 конденсатор 14 начинает перезаряжаться. Параметры инверторного моста рассчитаны так, что процесс имеет колебательный характер. После того,как напряжение на конденсаторе 14 станет выше напряжения источника 5 питания и колебательный ток, проходящий через тиристоры б и 8, пройдет через ноль, они гаснут и тогда через нагрузку начнет протекать ток в обратном направлении из-за включения диодов 10 и 12. Как только коммутирующий конденсатор 14 разделится до напряжения меньшего, чем напряжение источника 5 питания, диоды 10 и 12 также гаснут. Далее включаются тиристоры 7 и 9, а после их погасания - диоды 11, 13 и процесс повторяется. Таким образом, в течение одного цикла работы всех вентилей ,на нагрузке получают- два полных периода синусоидального напряжения.

Если в процессе работы преобразователя обратный ток тиристоров 6-9 инвертора меньше допустимого значения, то сигналы,снимаемые датчиками обратного тока 22 - 25 и преобразующиеся с помощью блока выделения сигг нала 26 - 29, пропорционального обратному току, недостаточны для срабатывания порогового элемента 30.

Увеличение обратно.О тока представляет собой процесс ухудшения осровных параметров тиристоров. Следовательно, обратный ток является интегральным критерием их состояния .вентилей и работоспособности. Контролируя обратный ток тиристоров в статических преобразователях и, сравнивая его с дoпycти ым значением, при котором они сохраняют свои вентильные свойства, производят подключения резервных тиристоров, если эта величина становится больше допустимой.

Поэтому при увеличении обратного тока одного из тиристоров (например 6) до величины большей допустимого значения, сигнал снимаемый датчиком 22 об5 атного тока и преобразующийся с помощью, блока 26 выделения сигнала, пропорционального обратному току, становится достаточным для запуска порогового элемента 30. Пороговый элемент 30 снимает импульсы управления с основного тиристора б с помощью ключа 31 (люч 31 разрывает цепи между каналами распределителя 3 и формирователя 2, которые питают), подавляют импульсы управления (тиристором € и одновременно ключом 31 включает цепь питания резервного тиристора IfiJ ключ 31 замыкает цепи между каналами распределителя 35 и формирователя 2, который заменяет основной тиристор б в следующий цикл его работы.

Аналогично работают и другие каналы управления резервными тиристорами

Таким образом, введением датчиков обратного тока и блоков оптимального управления резервными тиристорами удается повысить работу инвертора и скоратить производственные потери так как выход из строя преобразователя имеет последствия в тех случаях, когда он является источником питания установок ответственных, дорогостоящих и уникальных технологических йро цессов, таких как вакуумная плавка металлов, литье алюминия в электромагнитный кристаллизатор, варка оптического стекла, кристаллизация РУбина и др.

Формула изобретения

Высокочастотный тиристорный преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий мост, основные тиристоры которого зашунтированы резервными тиристорагми и диодами обратного тока, и блок управления, включающий в себя последоватепьно соединенные между собой задающий генератор и формирователь импульсов, выход которого связан с распределителем импульсов для управления основными тиристорами моста, причем между выводами переменного тока этого моста включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор и дроссель, один вывод постоянного тока моста подключен через токоограничивающий дроссель к одног у входному выводу, через фильтровый конденсатор - к одному выходному .выводу, а другой силовой входной выходной выводы образованы другим выводом постоянного тока инверториого моста, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен пороговым элементом, датчиками обратного тока, включенными в цепи основных тиристоров и выходами, подсоединенными через введенный блок выделения сигнала, пропорционального обратному току, к пороговому элементу, а также дополнительными ключами и дополнительным распред;елителем импульсов управления резервными тиристорами, причем формирователь импульсов своим выходом через дополнительные ключи подключен к основному и дополнительному распределителям импульсов, а уп.равлякяцие входы этих ключей подключены к выходу порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 306104, кл, Н 02 М 7/48, 1976.

2.Гутин Л.И., Исхаков И.Р., Бочкарев Б.К., Попов В.А., Попов Н.П., Новичков В.Е., Рабинович В.Б. и Шуляк А.А. Тиристорный преобразователь частоты 8 кГц мсидностью 100 кВт для индукционного нагрева кузнечных заготовок. Межвузовский научный сборник. 1976, 6, с. 13 и 14, рис, 1.

3.Авторское свидетельство СССР

235177,- кл. Н 02 М 21 d2l2/03, 1969