Автономный инвертор

О.1072 1 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Р 13 18 Н 02 М 7 515 ОБРЕТЕНЛЬС 3 ВУ нный институт УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОГНРЬТ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИД(5 б) 1. Авторское свидетельство СССР В 525214, кл. Н 02 М 7/515, 1974,2. Авторское свидетельство СССР 9 813 б 70 кл. Н 02 Р 13/18, 19793. Авторское свидетельство СССР 9 587578, кл. Н 02 М 7/515, 1975 (54)(57) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содер жабий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали, другая диагональ которого обраэова" на последовательно соединенньвв первичной обмоткой коммутирующего трансФорматора, магнитно.связанной с вторичной обмоткой, фильтровым конденсатором и нагрузкой, при зтои источник питания подключен одним выводом через входной дроссель к фильтровому конденсатору, а вторым - к нагрузке, вторичная обмотка коммутиРующего трансформатора через сбрасывающий диод подключена параллельно цепочке, состоящей из Фильтрового конденсатора и нагрузки, а также блок управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД, введены датчик тока сбрасываю- щего диода, резистор,ВС". цепь, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, регистр памяти, дискриминатор и селектор, причем датчик тока сбрасывающего диода эашунтирован резистором и подключен через интегрирующую НС-цепочку к аналого-циФровому преобразователю, Е выходы которого подключены к первым входам дискриминатора и регистра памяти, к второму входу последнего подключен генератор тактовых импульсов, а выход связан с вторым входом дискриминатора, выход которого через селектор соединен с входом задающе го генератора блока управления. фффИзобретение относится к преобразовательной технике и может найтиширокое применение при проектировании источников высокочастотного питания для индукционного нагрена иплавки металлов.Известен автономный инвертор,содержащий подключенные последовательно к входным зажимам через.дроссель фильтра тиристоркые мосты скоммутирующим конденсатором в диаго 1 Онали, а также две последовательныецепи иэ конденсаторов фильтра и коммутирующих дросселей,.диод, включен.ный между общими точками конденсаторов фильтра и коммутирующих дрос-15селей, последние выполнены магнитносвязанными, причем один из коммутирующих дросселей присоединен .со стороны положительного входного зажима,а другой - состороны отрицательного входного зажима 1 и 2.,Недостатком схемы данного инвертора является пониженный КПЦ причастотном способе автоподстройкичастоты, так как максимальное эначение эквивалентного активного сопротивления нагрузки, а значит и мощности, достигается при частоте вес)колько болеевысокой, чем частотарезонанса, но более низкой, чем частота собственных колебаний нагрузочного контура.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является ав"тономный инвертор, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали, другаядиагональ которого образована последовательно соединенными первичнойобмоткой коммутирующего трансформатора, магнитно-связанной с вторич-40ной, Фильтровым конденсатором и нагрузкой, при этом источник питанияподключен одним выводом через входной дроссель к фильтровому,конденсатору, а вторым - к нагрузке, вторичная обмотка коммутирующего трансформатора через сбрасывающий диодподключена параллельно цепочке, состоящей иэ Фильтрового конденсатораи нагрузки, а также блока управления 3) .Недостатком данной схемы инвертора является пониженный КПД причастотном способе автоподстройки частоты, так как максимальное значениеэквивалентного активного сопротивления нагрузки а значит и мощности,достигается при частоте несколькоболее высокой, чем частота резонанса,. но более низкой, чем частотасобственных колебаний нагрузочного 60контура.Цель изобретения - повышение КПДинвертора.Поставленная цель достигается тем,что в схему автономного инвертора 65 содержащего тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали, другая диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой коммутирующего трансформатора, магнитно-связанной с вторичной, фильтровым конденсатором и нагрузмой, при этом источник питания подключен одним выводом через входной дроссель к фильтровому конденсатору, а вторым - к нагрузке, вторнчная обмотка коммутирующего трансФорматора через сбрасывающий диод подключена параллельно цепочке, состоящей иэ фильтрового конденсатора и нагрузки, а также блок управления, введены датчик тока сбрасывающего диода, резистор, ВС-цепь, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, регистр памяти, дискриминатор и селектор, причем датчик тока сбрасывающего диода, зашунтирован резистором и подключен через интегрирующую ВС-цепочку к аналого-цифровомупреобразователю, выходы которого подключены к первым входам дискриминатора и регистра памяти, к второму входу последнего подключен генератор тактовых импульсов, а выход связан с вторым входом дискриминатора, выход которого через селектор соединен с входом задающего генератора блока управления.фа чертеже приведена принципиальная электрическая схема инвертора.Автономный инвертор содержит тиристорный мост 1 (тиристоры 2 - 5) с коммутирующим конденсатором б в одной диагонали, другая диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой 7коммутирующего трансформатора 8, магнитно-связанной с вторичной 9, фильтровым конденсатором 10 и нагрузкой 11, при этом источник 12 питания подключен одним выводом через входной дроссель 13 к Фильтровому конденсатору 10, а вторым - к нагрузке 11, вторичная обмотка 9 коммутирующего трансформатора 8 через сбрасывающий диод 14 подключена параллельно цепочке, состоящей из фильтрового конденсатора 10 и нагрузки 11, причем управляющие электрОды тиристоров 2 - 5,моста 1 через распределитель 15 и формирователь 1 б импульсов управления связаны с задающим генератором 17, датчик 18 тока отсекающего диода 14, зашунтированный резистором 19 и подключенный через интегрирующую ВС-цепочку 20 и 21 к аналого-циФровому преобразователю 22, генератор 23 тактовых импульсов, регистр 24 памяти, дискриминатор 25 и селектор 2 б, при этом выходы аналого-циФрового преобразователя 22 подключены к первым входам дискриминатора 25 и регистра 24 памяти, к второму входу последнего подключенгенератор 23 тактовых импульсов, а выход связан с вторым входомдискриминатора 25, выход дискриминатора25 через селектор 26 соединен с входом задающего генератора 17.Автономный инвертор работает, сле. дующим образомПусть Фильтровый конденсатор 10 нормально заряжен до напряжения ис-точника 12 питания через входной дроссель 13 и нагрузку 11, .а коммутирующий конденсатор 6 заряжен донапряжения с полярностью, указаннойна чертеже. 15Импульсы управления, вырабатьааемые задающим генератором 17, усиливаются Формирователем 16 и распределяются с помощью распределителя 15импульсов по тиристорам 2, 4 и20 3,5.При вйлючении тиристоров 2 и 4 начинается колебательный процесс перезарядки коммутирующего конденсатора 6, полярность напряжения на обмотках 7 и 9 коммутирующего трансформатора 8 при этом такова, чтосбрасывающий диод 14 закрыт.При переходе тока тиристоров 2 и 4 через максимальное значение по- . лярность напряжения на обмотках 7. и 9 коммутирующего трансформатора8 меняется на противоположную и, как только напряжение на обмотке 9 станет ввае суммы напряжений Фильтрового конденсатора 10 и нагрузки 11, включается сбрасывающий диод 14,сбрасывая излишнюю реактивную энергию с коммутирующего трансформатора 8 на Фильтровый кодеисатор 10 и нагрузку 11, ограничивая рост напряже ния на элементах схемы. Ток тиристоров 2 и 4 при этом резко падает и они выключаются. Тиристоры 3 и 5 работают аналогично.45При работе автономного инвертора со сбрасывающими диодами на нагрузку, изменяющую в широком диапазоне свои параметры (например, индукционный нагрев или плавка металлов), 50 среднее значение тока сбрасывакщего , диода также меняется в широком диа-пазоне. Основное значение сбрасывающих диодов в автономных инверторах заключается в отводе излишней реактивной энергии от коммутирующих элементов .к источнику постоянного тока. Этим. ограничивается рост напряжения на элементах схемы инверторов. Чем больше ток диода, тем большее коли" чество реактивной энергии отдается источнику постоянного тока и меньше мощности потребляется нагрузкой.Чем меньше ток сбрасывающего диода, тем больше мощности поТребляется иагруэкой, тем меньшее количество реактивной энергии отдается источнику постоянного тока и тем меньше мощности теряется в элементах самого ннвертора. Тем более высоким будет и КПД инвертора. Поэтому целесообразно .принять в качестве сигнала обратной связи для осуществления автоподстройки частоты автономного инвертора со сбрасывающими диодами минимальное значение тока сбрасывающего диода.Ток сбрасывающего диода 14 контролируется датчиком 18 тока. Сигнал с резистора 19 интегрируется ВС-цепочкой 20 и 21 и подается на вход аналого-цифрового преобразователя 22, который преобразует поступивший сигнал в коды, а они подаются на регистр 24 памяти и дискриминатор 25.Дискриминатор 25 сравнивает текущее значение сигнала с предшествующим, который подается с регистра 24 памяти с помощью генератора 23 тактовых импульсов (генератор 23 тактовых импульсов задает шаг измерения) . С выхода дискриминатора.25 сигнал поступает на селектор 26, который управляет частотой задающего генератора 17. Максимальная мощность потребляется нагрузкой 11 в том случае, когда ток диода 14 минимальный и сигнал с селектора 26 канала коррекции равен нулю, Если среднее значение тока диода 14 не минимально, то селектор 26 выдает сигнал на задающий генератор 17. При этом частота задающего генератора 17 изменяется таким образом, чтобы сигнал с селектора 26 был равен нулю.Таким образом, поддерживание минимальным тока сбрасывающего диода позволяет обеспечить максимум активной моцности при минимуме реактив" ной мощности и тем самым повысить КПД инвертора с 0,85 до 0,87.Н.РУ КорректорО.Билак Реда ПодписноеСР саэ д. 4/ лиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 42/50 ВНИИП по 11303