Последовательный автономный инвертор

Союз СоветскинСоцыалксткческкнРеспублкк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ758439па делам изобретений н етнрытнй(53) УДК 621.314, .572(088.8) Дата опубликования оннсання 25,08.80Уральский ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт им. С. М, КироваИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках для индукционного нагрева металлов.Известны последовательные автономные инверторы, содержащие мост силовых тиристоров, зашунтированных встречными диодами, коммутирующие конденсатор и дроссель, а также нагрузку 1 и 21,Такие инверторы используются для построения преобразователей частоты,1 О Одним из распространенных методов плавного регулирования выходной мощности тиристорных преобразователей частоты является частотное регулирава 15 ние, которое весьма эффективно в случае использования преобразователя в качестве источника питания установок индукционного нагрева с высокой добротностью нагрузочного контура.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является последовательный автономный инвертор, содержащий индуктивно-емкостный фильтр, вен 2тильный мост, образованный прямыми и встречными вентилями, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь постоянного тока вентильного моста, коммутирующие дроссель и конденсатор, а также блок управления, состоящий из задающего генератора импульсов и пересчетного копьца 1,31.В таком инверторе при частотном ре гулировании выходной мощности в случае изменения сопротивления нагрузочного контура в больших пределах с достижением амплитуды выходного напряжения на нагрузке величины, равной 0,6-0,7 питающего, появляется режим отсечки, который не может быть проконтролирован и, следовательно, является неуправ ляемым и неизбежным для автономных инверторов подобного типа. В этом режиме отпирание очередного прямого тиристора происходит, когда ток встречного вентиля еще не упал до нуля, поэтому при отпирании прямого тиристора58439 А ток тиристоров 1, 4 уменьшается до нуля, они запираются, и ток переходит в цепь встречных диодов 5 и 8. Бо втором 30 3 7скорость нарастания анодного тока в немвелика. Это снижает надежность инвертора.Цель изобретения - повышение надежности,Указанная цель достигается тем, что5последовательный автономный инвертор,содержащий индуктивно-емкостный фильтр,вентильный мост, образованный прямымии встречными вентилями, трансформатортока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь постоянного тока вентильного моста, коммутирующие дроссель и конценсатор, а такжеблок управления, состоящий иэ задающе 15го генератора импульсов и пересчетногокольца, снабжен двумя узлами задержки,управляемым ключом, обнуляемым интегратором и фильтром, причем управляемыйключ шунтирует вторичную обмотку трансформатора тока, подключенную такжеко входу интегратора, фильтр подключенк выходу интегратора, выход задающегогенератора связан с обнуляюшим входоминтегратора и входом первого узла задержки, выход первого узла задержкисвязан с управляюшим входом ключа и,через второй узел задержки, со входомраспределителя импульсов.На чертежэ изображена структурнаясхема инвертора.Инвертор содержит вентильный мостс прямыми тиристорами 1 - 4 и встречными диодами 5-8 (вентили), в диагонали переменного тока которого включеныкоммутируюший дроссель 9 и конденсатор10, Вентильный мост связан со входными вывоцами через сглаживающие дроссели 11, 12, а с нагрузкой 13 - черезконденсатор 14, В цепи постоянного тока моста включен трансформатор тока 15,вторичная обмотка которого зашунтирова-на управляемым ключом 16 и подключенако входу интегратора 17, На выходе интегратора включен фильтр 18, Задающийгенератор 19 связан с обнуляющим входом интегратора 17 и через первый узелзадержки 20 - с управляющим входомключа 16, Выход узла задержки 20 связан через второй узел задержки 21 совходом пересчетного кольца 22. С выходов пересчетного кольца отпираюшие сигналы поступают на управляющие переходытир исторов.Пнвертор работает следующим образом, 55При отпирании тиристоров 1 и 4 токпротекает по контуру 14 - 1 - 9 - 1 04 - 15 - 13 - 14. Кривая тока имеетФорму, близкую к синусоицальной. Когда такте отпираются тиристоры.2, 3 и встречные диоды 6, 7,На нагрузке формируется синусоидальное напряжение, а ток представляет совокупность прямого тока тиристоров и тока встречных вентилей. При попытке ограничения напряжения на нагрузке, с регулированием частоты в сторону недокомпенсации, при резком возрастании нагрузочного сопротивления существенно затягивается ток через встречные вентили,что приводит к режиму отсечки, т. е. крежиму, когда еще проводят ток вентили 5 и 8 и отпираются тиристоры следующей диагонали моста инвертора 2 и3, либо наоборот, ток протекает по вентилям 6, 7, а отпираются тиристоры 1и 4. При этом управляюший импульс тока, формируемый задающим генератором19, поступает на обнуляюший вкод интегратора 17, производя сброс информации, полученной в течение прерыдушеготакта работы задаюшего генератора. Подобное обнуление интегратора 10 обеспечивает независимость выходного сигналаинтегратора на каждом такте работы отпредыстории; что позволяет повыситьбыстродействие, а соответственно, и точность получаемой информации о режимеработы инвертора, Одновременно импульсс выхода задающего генератора 19 поступает на первый узел задержки 20,откуда - на управляюший вход ключа 16,шунтируюшего выходную обмотку трансформатора тока 15, Ключ размыкаетсяна время действия импульса, и информация о наличии и величине тока, протекающего через мост инвертора в данныймомент времени, поступает на вход интегратора 17, определяя скорость нарастания его выкодного напряжения в течение длительности импульса, поступающего на управляемый ключ. По окончанииимпульса ключ 16 вновь эакорачиваетвыходную обмотку трансформатора тока 15, снимая информацию со входа интегратора 17. При этом. на выкоде интегратора запоминается информация, набранная к концу действия измерительного импульса, которая удерживается до прихода очередного обнуляюшего импульса с выхода задающего генератора 19. Импульс " выхода первого узла задержки 20 поступает также на вход второго узла задержки 21, затем на вход пересчетного кольца 22, с выхода которого идет на5 7584 управление тиристорами 1 - 4, определяя момент начала тока прямых вентилей. За счет использования узлов задержки удается определять величину тока встречных вентилей непосредственно перед включением прямых. Фильтр 18.используется для сглаживании провалов в выходном напряжении интегратора 17, появляющихся в результате действия обнуляющих импульсов, сохраняя относи тельно высокое быстродействие и точность измерительной системы.Снимаемая с выхода фильтра информация может поступать на измерительный прибор, при этом наличие и уровень ре жима отсечки оценивается визуально, а может поступать и на управление либо частотой задающего генератора системы управления инвертором, образуя контур авторегулирования по частоге инвертиро вания в зависимости от режима работы инвертора, либо на управляемый обратный мост, образуя контур авторегулирования по уровню выходного напряжения. В обоих случаях обеспечивается новы щенная надежность и устойчивость работы инвертора в режимах изменяемой мощности нри работе на реэкопеременную нагрузку. 30Таким образом, предлагаемое устройство позволяет контролировать возникновение и развитие режима отсечки в статических автономных инверторах со встречными вентилями, а следовательно, соэ- З 5 дает предпосылки для управления режимами работы инвертора, что обеспечивает более высокую надежность работы инвертора и повышенный коэффициент использования силового оборудования инвертора. 40 39 6 Рормула изобретения Последовательный автономный инвертор, содержащий индуктивно-емкостныйфильтр, вентильный мост образованныйпрямыми и встречными вентилями, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепьпостоянного тока вентильного моста, коммутирующие дроссель и конденсатор атакже блок управления, состоящий иэ задающего генератора импульсов и пересчетного кольца, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности,он снабжен двумя узлами задержки, управляемым ключом, обнуляемым интегратороми фильтром, причем управляемый ключшунтирует вторичную обмотку трансформатора тока, подключенную также ко входуинтегратора, фильтр подключен к выходуинтегратора, выход задающего генератора связан с обнуляющим входом интегратора и входом первого узла задержки, выход первого узла задержки связан с управляющим входом ключа и, через второй узел задержки, со входомраспределителя импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Беркович Е. А, и др. Тирисгорные преобразователи высокой частоты.Л., фЗнергия", 1973, с. 98, рис, 3 -46, в,2. Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Сб. Тр. УАИ, М 48, сб, 3, Уфа,1973, с. 25, рис. 5.3, Авторское свидетельство СССРМ 518848, кл, Н 02 М 7/5151 1,0 б.74.758439 ахи 5765/19 Тираж ЦНИИПИ Государств по делам изобрете113035, Москва, Ж, 783нного комитета ний и открытиаушскан наб.,дписноССР 4/ илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Составитель А, СытинРедактор, А, Маковская Техред Е.йврилешко Корректор М, Виг