Тиристорный генератор

)5 Н 02 М 7/523 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ ССОР НОМИТЕТотнРытиям БРЕТЕН ОПИСА А ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССР 11 574836, кл. Н 02 М 7/.523, 1976,Беркович Е,И. и др, Тиристорные преобразователи высокой частоты, Л,: Энергия, 1973, с.82, рис.3,36 б,Войнов В.Н. и др. Двухмостовой последовательный инвертор. Труды Уральского политехнического института, сб. 11 191."Техника высоких напряжений и преобразователи часто ты", Свердловск, 1970, с.171, рис (54) ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и быть использовано в ультразву ЯО и 1582 3 технологических процессах н установках индукционного нагрева, Цельюизобретения является повышение надежности за счет увеличения времени,предоставляемого тиристорам навосстановление. Устройство содержитинверторы на тиристорах (Т) 1-8с магнитосвязанными дросселями 9-16Нагрузки 21-24 включены между 4 ильтровыми конденсаторами 17-20, Магнитосвязаны согласно дроссели разныхинверторов, Т которых отпираютсяодновременно или со сдвигом на180 эл. град, Магниты связаны встречно дросселям разных инверторов, у которых отпирание Т происходит со сдвигом на 90 эл, град, относительнодруг друга, для чего напряжения нанагрузках имеют одинаковую частоту исдвиг по фазе относительно друг другана четверть периода выходного напряжения, 8 ил.,преобразовательной технике и можетбыть использовано в ультразвуковыхтехнологических установках индукционного нагрева,Целью изобретения является повышение надежности эа счет увеличениявремени, предоставляемого тиристорамна восстановление работоспособности.На фиг.1 представлена схема гене.ратора из четырех полумостовых одноячейковых инверторов с неразделеннымикоммутирующими конденсаторами; наофиг.2 - эпюры токовчерез тиристот,ры, напряжения на дросселях Б и тиЬристорах от в граничном режиме при:естественной коммутации ( Я - круговая частота); на фиг.3 - эпюры токови напряжения на тиристорах с паузой,между токами в инверторе, большей,чем длительность полуволны тока тиристоров; на фиг.4 - то же, с паузой,:меньшей, чем длительность полуволны;на фиг,5 - схема генератора с четырьмя последовательными мостовыми инверторамй; на фиг,6-8 - схемы генератора иэ четырех несимметричных после-,довательных инверторов с закрытымвходом с удвоением выходной частотыс разделенными коммутирующими конденсаторами,Генератор (фиг.1) содержит тиристоры 1-8 с последовательно включенными с ними магнитосвяэанными дросселями 9-16, коммутирующие конденсаторы17-20, подключенные к нагрузкам 2124, фильтровые конденсаторы, 25-32 ивходной дроссель 33.Генератор, показанный на фиг,5,дополнительно содержит дроссели 3441,тиристоры 42-49 и диоды 50-53, .а генератор, показанный на фиг,б -дроссели 54-56 и выходные трансформаторы 57-60.Генератор работает следующимобразом.Управляющие импульсы на тиристорыьинверторов подаются с одинаковой частотой со сдвигом на четверть периодавыходной частоты. При сдвиге полуволнтоков через тиристоры инверторовпоявляется возможность индуцированияв цепь запертого тиристора дополнительного отрицательного напряжения,которое формируется во второй половине полуволны тока в коммутирующемдросселе цепи открытого тиристора.одного инвертора и индуцирует допол 5 1 О 15 20 25 30 35 40 нительное обратное отрицательное на-пряжение.в коммутирующий дроссель плеча полумоста другого инвертора, укоторого в цепи запертого тиристораобратное напряжение растет в сторонуположительного напряжения, причем этодополнительное отрицательное напряжение, приложенное к запертому тиристору, посредством магнитной связи междукоммутирующими дросселями, по амплитуде возрастает и достигает максимального значения к концу полуволнытока через открытый тиристор. Сдвигна четверть периода выходной частотына нагрузках позволяет приложить дополнительное отрицательное напряжениек запертому тиристору именно в интервале перехода напряжения на запертомтирисгоре от обратного отри 1 ательного в область прямого положительногонапряжения,Применение данного тиристорногогенератора рассмотрим применительно ксхеме, изображенной на фиг,1. Приработе тиристоры включаются в соответствиии с их нумерацией; Работу тиристорного генератора и взаимоиндукции коммутирующих дросселейпоясняют временные диаграммы, показанные на фиг.2-4, .построенные для чисто активной нагрузки. Предположим,что в момент. й поступает импульсуправления.на управляющий электродтиристора 1, последний отпираетсяпод действием остаточного напряжениякоммутирующего конденсатора 17, полярность которого показана на фиг.1,а ток протекает по цепи: коммутирующий конденсатор 17; нагрузка 21,фильтровый конденсатор 25, коммутирующий дроссель 9; тиристор 1,В .момент С отпирается очередной тиристор 2 и,:.ормирует полуволну тока следующего последовательного инвертора по цепи: конденсатор 18; нагрузка 22; фильтровый конденсатор 26; коммутирующий дроссель 10; тиристор 2; конденсатор 18, в котором из-за пере- заряда коммутирующего конден атора 18 и падения напряжения на нагрузке 22 обратное напряжение на тиристоре 6 нарастает в сторону прямого напряжения, но за ачет встречной магнитной связи коммутирующего дросселя 14 с коммутирующим дросселем 9 и согласной магнитной связи с коммутирующим дросселем 10 на коммутирующем дроссе5 158ле 14 индуцируется дополнительноеобратное напряжение длительностьюдо окончания полуволны тока черезтиристор 1, которое, прикладываясь кЭтиристору 6, увеличивает время действия обратного напряжения на ДС, темсамым увеличивая время, необходимоена восстановление тиристора 6, надй, т,е, с е на й з (фиг.2,д)В момент.отпирается тиристор 3,образуя полуволну тока по цепи: конденсатор 19; нагрузка 23; фильтровыйконденсатор 27; коммутирующий дроссель 11; тиристор 3; конденсатор 19.Иэ-эа перезаряда коммутирующегоконденсатора 19 и падения напряженияна нагрузке 23 на тиристоре 7 напряжение стремится в прямую положительнуюобласть, но за счет магнитной связикоммутирующего дросселя 15 с коммутирующими дросселями 10 и 11 встречнойи согласной соответственно на тиристоре 7.переход приложенного обратногоотрицательного напряжения в прямуюположительную областьчерез нулевую линию происходит вместо момента(штриховой линией обозначена криваянапряжения Б на тиристоре 7 без магнитной связи (фиг,2 в момент(сплошной линией обозначена криваянапряжения на тиристоре 7 с магнитной связью (фиг,2,е..При этом благодаря действию дополнительного обратного отрицательного напряжения вэаимоиндукции .Ь , на коммутирующем дросселе 15 (фиг.2 г, интервал й- .-,) длительность приложения обратного отрицательного напряжения к тиристору 7 увеличивается на Д = 1 - Т. В момент С отпирается тиристор 4, образуя контур для полуволны тока по цепи: конденсатор .20; нагрузка 24; фильтровый конденсатор 28; тиристор 4; конденсатор 20, При прохождении полуволнытока через тиристор 4.напряжение на ти ристоре 8 нарастает из области обратного отрицательного в область прямого положительного, но за счет напряжения взаимоиндукции, индуцированного в коммутирующий дроссель 16 на тиристоре 8, действие обратного отрицательного напряжения увеличивается также на дТ. В следующий момент отпирается.тиристор 5 и напряжение,натиристоре 1 нарастает в сторону прямой положительной области, но эа счет напряжения взаимоиндукции на 2303 6коммутирующем дросселе 9, обусловленной встречной магнитной связью скоммутирующим дросселем 13, на тиристоре 1 переход напряжения через нулевую линию происходит с задержкой повремени на Д 1, т.е. время, предоставляемое на восстановление управляемости тиристора 1, увеличивается на Д.В дальнейшем процесс в тиристорном генераторе описывается так же.Напряжение Б на рассматриваемом затпертом тиристоре 1 от момента отпирания противофаэного тиристора плечаполумоста той же ячейки до переходачерез нуль описывается уравнениемт 1 з МЯ,15М 97 фгде Е - напряжение источника питания;Е - индуктивность дросселя;20 йБ = 1. --- напряжение на коммутирую 3 с 1 сщем дросселе цепи открытогопротивофазного тиристора тойже ячейки;25 йз. рБ = Е в- напряжение взаимоиндукм 9 Дсции от согласной магнитнойсвязи между коммутирующимидросселями одной ячейки или30 инвертора;Й.,11 = Е --- напряжение взаимоиндукмз961ции от встречной магнитнойсвязи между коммутирующимидросселями разных инверторов;с 11дс--- скорость нарастания тока натиристоре.,Из данной формулы видно, что напря 40 ения 11 м, 0 м9,1 Ъ щ 9,пцательные во время первой половиныполуволны тока через открытый тиристор плеча полумоста (моста) той жеячейки (инвертора) на запертом ти 45 ристоре, обратное отрицательное напряжение которого нарастает в сторону прямой положительной области,причем значение напряжения Буве.3,иличивается к концу второй половиныполуволны тока через тиристор друго-.го инвертора, поэтому при определенных оптимальных параметрах схемымомент перехода обратного отрицательного напряжения, приложенного к запертому тиристору, через нуль происходит в момент прекращения второйполовины полуволны тока через тиристоры соседнего инвертора, сдвинутогопо фазе на 4/2 по току относительнорассматриваемого инвертора, Дляпредложенных схем тиристорных генераторов максимальное время, предоставляемое тиристорам на восстановлениев режиме граничного непрерывного токамежду токами инверторов, (ЗГ/2,т.е, 63/2 полуволны по времени тока через тиристоры, а в режимах прерывистого и непрерывного тока, т, е.когда С паузы не равно Т/2, максимальное время определяется моментомпрекращения токов через тиристоры соседнего инвертора, сдвинутого по фазена 711/2 по току относительно рассмат-риваемого инвертора,Магнитную связь между коммутирующими дросселями инверторов и формирование с помощью этого дополнительногообратного отрицательного напряженияв цепи запертого тиристора при сдвигепо фазе на четверть периода напряжений на нагрузках инверторов при одинаковых частотах управления можнораспространить на все инверторы судвоением частоты, подключенныепараллельно или последовательно кисточнику питания (количество инверторов должно быть равно четырем,восьми и т.д.). формула изобретения Тиристорный генератор, содержащийпоследовательный инвертор с закрытымвходом, выполненный по мостовой илиполумостовой схеме с удвоением выходной частоты, плечи которой состоятиз последовательно включенных комму 10 тирующего дросселя и тиристора о тл и ч а ю щ и й с я . тем, что, с цельюповышения надежности за счет увеличения времени, предоставляемого тиристорам на восстановление, он снабжентремя дополнительными аналогичными15последовательными инверторами, всекоммутирующие дроссели которых магнитосвязаны между собой, причем магни.тосвяэаны согласно коммутирующие,20 дроссели одного инвертора и коммутирующие дроссели инверторов, формирующих полуволны токов со сдвигоммежду собой на четное число полупериодов выходного напряжения, и магни 25 тосвязаны встречно коммутирующиедроссели инверторов, формирующихполуволны токов со сдвигом междусобой на нечетное число полупериодоввыходного напряжения,1582303 бин Корректо ставитель И,Жехред Л.Олийнык едактор А а вцова Подпи Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,Гагарина, 10 каз 2095 Тираж 498 НИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Жобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб д, 4/5