Резонансный инвертор

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (11) ЗЮ 1) Н 02 М 7/515 ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЗОБ КОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЛЬСТ О.И.Садков и др. Тириси повышенной973, с. 83.тельство ССС7/515,тельство ССС7/515,2 М я техн79,.С., Сенько еобраэованн а школа", 1 ОНАНСНЫЯ ИН основных т одним вывод ЕРТОР, ристор м посПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ( СВ(56) 1. Беркович Е.Иоватеиясвид02 М торные преобраз частоты. фЗнерг2. Авторское В 304668, .кл. Н 22.10.70.3. Авторское 9 514405, кл. Н 22.02.74.4. Руденко В Чиженко И.М. Пр ка.Йиев, "Вищ с. 290. (54)(57) 1. РЕЗ содержащий мостподсоединенный БРЕТЕНИЯ тоянного тока к одному из входных выводов, а к выводам переменного тока указанного моста подключая цепь нагрузки с последовательно соединенным коммутирующим дросселем, а также коммутирующий конденсатор, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности за счет повышения устойчивости коммутации, он снабжен двумя .защитными дросселями, дополнительным коммутирующим конденсатором и двумя дополнительными тиристорами, включенными последовательно с основными тиристорами противофазных плеч моста и соединенных с другим входным выводом, причем параллельно каждой паре сог- Е ласно-последовательно включенных основных тиристоров подключена последовательная цепочка иэ защитного дросселя и коммутирующего конденсатора.1070671 2. Инвертор по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения при регулировании частоты, упомянутый коммутирующий дроссель 1Изобретение относится к преобра" зовательной технике, а именно к резонансным ннверторам, и может быть использовано, например, как источник питания для установок индукционного нагрева, для электропривода переменного тока, для ультразвуковых преобразователей,Известны преобразователи частоты на тиристорах, выполненные по схеме мостовых резонансных инверторов с закрытым или открытым входом с само- возбуждением и с внешним независимым возбуждением Г 1 , Г 2 3 и СЗ 3.Недостатком указанных инверторов является невысокая надежность работы из-за воэможности срыва инвертирования и короткого замыкания при этом источника постоянного тока че- рез коммутирующие тиристоры, а также невысокая синусоидальность формы кривой выхоцного тока при регулировании его частоты.Наиболее близким к предлагаемому является резонансный мостовой инвертор, содержащий тиристорный мост, в одну иэ диагоналей которого включен -С-резонансный контур 41.Недостатками известного инвертора являются невысокая надежность из-за возможности срыва инвертирования и . закорачивания источника питания через тиристоры противофазных плеч моста, а также невысокая синусоидальность выходного напряжения нри регу".: лировании его частоты, так как гашение тиристоров в нем обусловлено только искусственной самокомчутацией за счет коммутирующей емкости. При этом возможны случаи, когда при резких колебаниях сопротивления наг- рузки особенно в сторону его увеличения нарушается соотношение ГЬ 7 С 779 . Надежность выключения тиристоров встречным напряжением на коммутирующем конденсаторе в этом случае резко снижается, что может привести к закорачиванию источника постоянного тока через тиристоры одной диагонали моста и еще не выклю" ченные тиристоры другой диагонали. С другой стороны отсутствие параметрического регулирования собственной частоты колебаний в резонансном контуре инвертора обуславливает несинувыполнен регулируемым в виде двухподвижных коаксиально расположенныхсоленоидов, включенных междусобой встречно-последовательно. 1соидальность формы кривой выходногонапряжения при регулировании его,частоты за счет изменения частоты.управляющих импульсов.5Цель изобретения . - повышение надежности за счет повышения устойчивости коммутации.Поставленная цель достигаетсятем, что резонансный инвертор, содержащий мост основных тиристоров,подсоединенный одним выводом постоянного тока к одному из входных выво"дов, а к выводам переменного токаукаэанного моста подключена цепь нагрузки с последовательно соединенным5 коммутирующим дросселем, а такжекоммутирующий конденсатор снабжендвумя защитными дросселями, дополнительным коммутирующим конденсатороми двумя дополнительными тиристорами,20 включенными последовательно с основными тиристорами противофазных плечмоста и соединенных с другим входнымвыводом, причем параллельно каждойпаре согласно-последовательно вклю 25 1 ченных основных тиристоров подключе; на последовательная цепочка из защитного дросселя и коммутирующего кон, денсатора,Кроме того, с целью улучаенияформы кривой. выходного напряженияпри регулировании частоты, упомянутый коммутирующий дроссель выполненрегулируемым в виде двух подвижныхкоаксиально расположенных соленоидов, включенных между собой встречно-последовательно.Введение дополнительных тиристо"ров, отключающих основные тиристорымоста в момент их коммутации от источника постоянного тока, позволяет4 О обеспечить естественную коммутациютиристоров моста. Кроме того, наличие ЬС-цепей обеспечивает искусственную самокакмутацию тиристоров моста.Таким образом, в схеме действует как45 искусственная, так и естественнаякоммутация тиристоров, дублирующиедруг друга, что повышает надежностьксеачутации тиристоров. Наличие переменной коммутирующей индуктивности,5 О выполненной укаэанным образом, позволяет обеспечить достаточно широкий диапазон изменения собственнойчастоты инвертора.На фиг. 1 представлена принципиальная схема инвертора; на фиг. 2 диаграьвы процессов в схеме.Инвертор содержит мост основныхтиристоров 1 - 4. Между плюсом источника питания и анодами тиристоров 51 и 2 противофазных плеч моста включены дополнительные тиристоры 5 и 6,а параллельно тиристорам 1 и 3 противофазных плеч моста и тиристорам 2и 4 подключены ЬС-цепочки, состоящие 10из конденсаторов 7 и 8 и защитных дросселей 9 и 10. В диагональ моста между тиристорами 1, 3 и 2, 4 включена нагрузка 11 и регулируемый дроссель, состоящий из коаксиальнорасположенных подвижных секций 12 и13, соединенных последовательно ивстречно. Возможно введение внутрьсекции меньшего диаметра сердечникаиз листовой электротехнической стали с целью увеличения индуктивностиособенно при работе в области низкихчастот. В противофазные плечи моставключены трансформаторы 14 и 15 тока, которые подключены к компаратору 16, объединенному в один блок 25вместе с усилительным звеном. Блок компаратора и усилителя подключенна входы двух Формирователей 17 и18 импульсов, выходы которых подключены к двум схемам 19 и 20 задержки З 0 импульсов, а также к управляющимэлектродам тиристоров 1, 2, 3 и 5, Выходы схем задержки подключены к управляющим электродам тиристоров 5и 6. Выход пускового устройства 21 35подключен к управляющим электродам тиристоров 5 и 6, а через схему 22задержки к управляющим электродам тиристоров 1 и 4.При подключении инвертора к источнику постоянного тока и подаче управляющих импульсов с пускового устройства 21 иа управляющие электроды тиристоров 5 и 6 начинается заряд конденсаторов 7 и 8. После окончания заряда конденсаторов тиристоры 5 и 6 выключаются. Через промежу- ток времени, задаваемый схемой 22 задержки, подаются пусковые импульсына управляющие электроды тиристорсе 50 1 и 4, тиристоры включаются в.начинается колебательный разряд конденсатора 7 током Э через обмотку перемен- . ной индуктивности и нагрузку 11 фиг.2 а ). Трансформатор 14 тока передает сигнал синусоидальной Формы 55 на вход компаратора 16 ф, выполненного на операционном усилителе, который Формирует сигнал Ек прямоугольной Формы (фиг. 2 б), Одновременно в этом же блоке происходит усиление сигна- б 0 ла. Формирователь 17 импульсов, вы" полненный на импульсном трансформатоРе, фоРмиРУет импульсы Е ф переднего и заднего Фронта из прямоугольного сигнала 1 Фиг. 2 в ), срезает с помощью 65 диода импульс переднего фронта, формируемый положительной, и во вторичных обмотках инвертирует импульсы Еф 2 заднего фронта положительной полуволны инвертора (Фиг. 2 г)С двух вторичныхобмоток импульсы подаются на управляющие электроды тиристоров 2 и 3, тиристоры включаются и начинается колебательный разряд конденсатора 8 на дроссель 12 и 13 и нагрузку 11 фиг. 2 а, нижняя попуволна). С третьей вторичной обмотки импульсного трансформатора 17 импульс подается через схему 19 задержки, выполненную, например, на.ждущем мультивибраторе и формирователе, и задерживающую импульс на время В Фиг. 2 д ), на управляющий электрод тиристора 5, который включается и заряжает током э" конденсатор 7 фиг. 2 е ). При работе тиристоров 2 и 3 трансформатор 15 тока передает отрицательную полуволну сигнала на компаратор 16, который формирует отрицательный прямоугольный сигнал (фиг. 2 б ). Формирователь 18 импульсов срезает импульс переднего фронта и передает сформированный импульс, заднего фронта на управляющие электроды тиристоров 1 и 4, а также на вход схемы 20 задержки, которая выдает импульс, задержанный на время 1 на управляющий электрод тиристора 6. Тиристор 6 включается и начинается заряд конденсатора 8 током ра (Фиг. 2 е )Постоянная времени заряда С -цепей 7, 9 и 8, 10 выбрана меньше времени протекания полуволны тока 3через нагрузку Поэтому в тот момент, когда значение тока нагрузки проходит через нуль )момент гашения одной пары тиристоров и включения другой пары), дополнительные тиристоры 5 и6 выключены и источник питания отключен от тиристоров 1 - 4 моста. Таким образом, в момент коммутации очередная выключающая нара тиристоров не только выключается нарастающим встоечным напряжением перезаряжающихся конценсаторов 7 или.8, но и отключается от источника питания, что резко ухудшает условия вйключения тиристоров и новьааает надежностьинвертирования. Если конденсаторы 7 и 6 в силу каких-то причин резкое возрастание сопротивления нагрузки или ее отключение от инвертора и т,д,) не обеспечат выключения тиристоров, а включающиеся тиристоры пеРейдут к этому времени в проводящее состояние, то произойдет Разряд конденсатора 7 или 8 через защитные иидуктивности 9 или 10 и тиристоры 1, 3 или 2, 4. При этом срыв инвертирования не приведет к короткомузамыканию источника питания, поскольку в этот момент дополнительные ти1070671 б,тель Г.ВотчицевС.Мигунова Корректор Соста Техре ч едактор Н.Ковалев Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/ Заказ 11790 филиал ППП "Патент", гУжгород, ул. Проектная, 4 ристоры 5 и 6 выключены. Затем включившаяся пара противофаэных тиристоров выключается переэарядившимсячерез них конденсатором и процессработы схемы продолжается. Если жеповторно произойдет срыв инвертирования, то специальная электроннаясхема не показана), использующая,например, трансформаторы 14 и 15 какдатчики срыва инвертирования и построенная, например, на двухтактномкольцевом счетчике, снимает импульсыс управляющих электродов тиристоров5 и 6 и предотвращает их включение.Дальнейшая уффоту инвертора будетвозможна после усФранения неисправ"ности и повтофругр включения инвертора, т.е. тиристоры,5 и 6 не толькопредотвращаЫ 44 откое замыкание источника питания при случайном срывеинвертирования, но и выполняют функцию защитных тиристоров, отключающихинвертор от источника при систематическом срыве инвертирования,При перемещении секции 13 относительно секции 12 (ее вдвигание и выдвигание 1 коммутирующего дросселя меняется собственная частота обоих колебательных контуров инвертора.Одновременно с этим синхронно меняется частота управляющих импульсов.При этом меняется частота колебаний тока в нагрузке, При выдвинутом положении секции 13 относительно секции 12 переменная индуктивность име ет наибольшее значение,а особеннаячастота инвертора минимальна. При вдвинутом положении секции 13 переменная индуктивность имеет наименьшее значение, а собственная частота ;д инвертора максимальна,