Способ пуска последовательного инвертора и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 H02M7/515 

(54) СПОСОБ ПУСКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИНВЕРТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в технике индукционного нагрева и плавки металлов.

Известен способ пуска мостовых последовательных инверторов с индуктивным входом и встречно-параллельными диодами путем шунтирования на время одного полупериода выходной частоты входного дросселя инвертора 1.

Известен также способ пуска автономного тиристорного инвертора с узлом искусственной коммутации, снабженным коммутирующими вентилями и конденсаторами, путем заряда коммутирующих конденсаторов и задания тока в линейном дросселе с последующей подачей импульсов на силовые тиристоры и коммутирующие вентили, причем управляющие импульсы на коммутирующие вентили подают после подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры с задержкой, длительность которой определяется временем нарастания тока в линейном дросселе до значения установившегося режима 2.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ пуска мостовых последовательных инверторов с контуром рекуперации излишней реактивной энергии коммутирующего трансформатора путем подачи импульсов управления на синфазные плечи тиристоров . 3.

Недостаток данного способа - значительное время пуска инверторов, определяемое временем накопления коммутирующими конденсаторами величины заряда, соответствующего установившемуся режиму работы инвертора.

Целью изобретения является умень10шение времени пуска.

Цель достигается тем, что согласно предложенному способу пуска последовательного инвертора, содержащего тиристоры, коммутирующий конденсатор и вентильный контур рекуперации реактивной энергии, заключающемуся в поочередной подаче управляющих импульсов на тиристоры инвертора, контролируют амплитуду напряжения на коммутирующем конденсаторе при пуске и при достижении ею заданного значения 20 отпирают венти-ль контура рекуперации.

На фиг. 1 показан процесс пуска мостовых последовательных инверторов с контуром рекуперации излишней реактивной энергии коммутирующего трансформатора (контур рекуперации подключен с начала пуска), при этом на фиг. 1 а - ток тиристоров мостов; на фиг. I б - ток сбрасывающего диода; на фиг. 1 в - напряжение на коммутирующем конденсаторе; на фиг. 2 - процесс пуска мостовых последовательных инверторов с контуром рекуперации излишней реактивной энергии ком.мутирующего трансформатора (контур рекуперации отключен в начале пуска), при этом на фиг. 2 а - ток тиристоров мостов; на фиг. 26 - ток сбрасывающего тиристора; на фиг. 2 в - напряжение на KOiMмутирующем конденсаторе. При пуске мостовых последовательных инверторов с контуром рекуперации излишней реактивной э-нергии коммутирующего трансформатора для устойчивой работы инверторов необходимо обеспечить заряд коммутирующих конденсаторов до амплитудного напряжения, соответствующего установившемуся режиму. Но так как контур рекуперации начинает работать с момента пуска, то накопление достаточного заряда коммутирующими конденсаторами затягивается из-за того, что часть энергии сбрасывается этим контуром на фильтровые конденсаторы. Поэтому процесс пуска длится 7-8 периодов переключения тиристоров мостов (фиг. 1). Если же при пуске инверторов отключить контур рекуперации, то время накопления достаточного заряда коммутирующими конденсаторами сокращается до 3-4 периодов переключения тиристоров мостов (фиг. 2), так как вся энергия идет на накопление заряда и не сбрасывается на фильтровые конденсаторы. Если амплитуда напряжения на коммутирующих конденсаторах достигает величины, близкой к значению ее в установившемся режиме, подключают контур рекуперации, обеспечивая устойчивую работу инверторов в установивщемся режиме. Таким образом, применяя предложенный способ пуска, удается уменьшить время процесса пуска. Известно устройство, содержащее последовательный инвертор, состоящий из подключенных последовательно к входным зажимам через входной дроссель тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонали, а также две последовательные цепи из конденсаторов фильтра и коммутирующих дросселей, причем дополнительный диод включен между общими точками конденсаторов фильтра и ком мути рующи.х дросселей, последние выполнены магнитосвязанными, а один из коммутирующих дросселей присоединен со стороны положительного входного зажима, другой - со стороны отрицательного входного зажима 4. Известно также устройство, содержащее последовательный инвертор, содержащий подключенные к входным зажимам через входные дроссели два тиристорных .моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, и подключенные параллельно мостам через выходные выводы две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных через дополнительный диод фильтровых конденсаторов, причем один из магнитосвязанных коммутирующих дросселей подключен параллельно одному из фильтровых конденсаторов и последовательно с ним соединенному вспомогательному диоду, а другой магнитосвязанный с первым коммутирующий дроссель подключен параллельно другому фильтровому конденсатору и последовательно с ним соединенному вспомогательному диоду той же цепочки 5. Наиболее близким к данному изобретению является устройство для пуска последовательного инвертора, содержащего силовые тиристоры, коммутирующий конденсатор и контур рекуперации реактивной энергии с вентилем 6. К недостаткам данной схемы последовательного инвертора следует отнести значительное время пуска, определяемое времене.м накопления коммутирующими конденсаторами величины заряда, соответствующего установившемуся режиму работы инвертора. Целью изобретения является уменьшение времени пуска. Цель достигается тем, что в известное устройство 6 введены датчик напряжения, источник эталонного сигнала, блок сравнения, логический элемент И и генератор управляющих импульсов, в качестве вентиля контура рекуперации использован тиристор, причем вход датчика напряжения подключен к коммутирующему конденсатору, выход - к одному из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен источник эталонного сигнала, выход блока сравнения подключен к одному входу элемента И, выход генератора управляющих импульсов - к другому входу элемента Ц, а выход элемента И связан с управляющим переходом тиристора контура рекуперации. На фиг. 3 приведена функциональная схема устройства для реализации способа. Устройство содержит последовательный инвертор, состоящий из тиристорного моста 1 (тиристоры 2, 3, 4, 5) с коммутирующим конденсатором 6 в одной диагонали, другая диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой 7 коммутирующего трансформатора 8, магнитосвязанной со вторичной обмоткой 9, фильтровым конденсатором 10 и нагрузкой 11, при этом источник питания 12 подключен одним выводом через входной дроссель 13 к фильтрому конденсатору 10, а вторым выводом-к нагрузке 11, вторичная обмотка 9 коммутирующего трансформатора 8 через вентиль 14 подключена параллельно последовательной цепочке из фильтрового конденсатора 10 и нагрузки 11, причем в качестве вентиля 14 использован тиристор, а в схему инвертора дополнительно введен блок сравнения 15, к одному входу которого подключен датчик напряжения 16 коммутирующего конденсатора 6, а к другому входу подключен источник 17 эталонного напряжения, при этом выход блока сравнения 15 соединен с управляющим входом схемы И 18, вход которой соединен с генератором 19 управляющих импульсов, выдающим непрерывную высокочастотную последовательность управляющих импульсов, а выход - с управляющим переходом вентиля 14. Инвертор работает следующим образом. Фильтровый конденсатор 10 нормально заряжен до напряжения источника питания 12 через входной дроссель 13 и нагрузку 11. Пусть коммутирующий конденсатор 6 заряжен до напряжения с полярностью, указанной на фиг. 3. При поступлении импульсов управления на тиристоры 2, 4 коммутирующий конденсатор 6 начинает колебательно перезаряжаться через первичную обмотку 7 коммутирующего трансформатора 8 .и нагрузку 11. При переходе тока тиристоров 2, 4 через максимальное значение полярность напряжения на обмотках 7, 9 коммутирующего трансформатора 8 меняется на противоположную и как только это напряжение станет больше напряжения фильтрового конденсатора 10 включается вентиль 14 и происходит рекуперация избыточной реактивной энергии коммутирующего трансформатора 8 на фильтровый конденсатор 10. Это обеспечивает ограничение амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе 6. Аналогично работают тиристоры 3, 5. При запуске инвертора вентиль 14 закрыт. При подаче импульсов управления на тиристоры 2, 4 а затем и на тиристоры 3, 5 фильтровый конденсатор 10 разряжается на коммутирующий конденсатор 6, который начинает заряжаться и перезаряжаться. Напряжение с коммутирующего конденсатора 6 снимается датчиком напряжения 16 и с помощью блока сравнения 15 сравнивается с опорным напряжением источника 17 эталонного напряжения (опорное напряжение близко к амплитуде напряжения крммутирующего конденсатора 6 в установивщемся режиме). Как только напряжение на коммутирующем конденсаторе 6 достигнет величины, близкой к значению ее в установивщемся режиме, сигнал с выхода блока сравнения 15 подается на управляющий вход схемы И 18, которая разрешает проход управляющих импульсов с генератора 19 управляющих импульсов на вентиль 14, который включается. Далее инвертор работает в установившемся режиме. Таким образом, используя предложенное изобретение, удается сократить в два раза время запуска инвертора, обеспечивая надежность работы его в установившемся режиме. Формула изобретения 1.Способ пуска последовательного инвертора, содержащего тиристоры, коммутирующий конденсатор и вентильный контур рекуперации реактивной энергии, заключающийся в поочередной подаче управляющих импульсов на тиристоры инвертора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени пуска, контролируют амплитуду напряжения на коммутирующем конденсаторе при пуске и при достижении ею заданного значения отпирают вентиль контура рекуперации. 2.Устройство для пуска последовательного инвертора, содержащего силовые тиристоры, коммутирующий конденсатор и контур рекуперации реактивной энергии с вентилем, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени пуска, в него введены датчик напряжения, источники эталонного сигнала, блок сравнения, логический элемент И и генератор управляющих импульсов, в качестве вентиля контура рекуперации использован тиристор, причем вход датчика напряжения подключен к коммутирующему конденсатору, выход - к одному из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен источник эталонного сигнала, выход блока сравнения подключен к одному входу элемента И, выход генератора управляющих импульсов - к другому входу элемента И, а выход элемента И связан с управляющим переходом тиристора контура рекуперации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 369663, кл. Н 02 М 7/515, 1969. 2.Гутин Л. И.,Исхаков И. Р., Старцева О. А. Новая схема тиристорного инвертора с рекуперацией энергии. Межвузовский научный сборник, № 6, Уфа, 1976, с. 9. 3.Аитов И. Л., Воробьев Ю. В., Лунин В. Е. Особенности пуска многомостовых автономных резонансных тиристорных инверторов с индуктивным входом. Всесоюзный научно-технический семинар «Разработка и промыщленное применение полупроводниковых преобразователей для индукционного нагрева металлов, тезисы докладов, Уфа, 1974, с. 196, рис. 1в, 198 (прототип). 4. Авторское свидетельство СССР № 525214, кл. Н 02 М 7/537, 1974. 5.Гутин Л. И. и др. Тиристорный преобразователь частоты 8 кГц мощностью 100 кВт для индукционного нагрева кузнечных заготовок. Межвузовский научный сборник, № 6 Уфа, 1976, с. 14, рис. 1. 6.Авторское свидетельство СССР № 587578, кл. Н 02 М 7/515, 1975 (прототип).

4Т fT ffT 7Т gr 9J

о т гт jr

T

a

f