Автономный инвертор

Автономный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содержавший тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали другая диагональ которого образована последовательно соединенны первичной обмоткой коммутируняцего трансформатора , магнитно гсвязанной с вторичной обмоткой, фильтровым КОН-денсатором и нагрузкой, при этом источник питания подключен одним выводом через входной дроссель к фильт .ровому конденсатору, а вторым - к нагрузке, вторичная обмотка коммутирующего трансформатора через сбрасывакяций диод подключена паргшлельно цепочке, состоящей из фильтрового конденсатора и нагрузки, а также блок управления, отличающи йс я тем, что, с целью повышения КПД, введены датчик тока сбрасывающего диода, резистор,КС-цепь, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, регистр; памяти , дискриминатор и селектор, причем датчик тока сбрасываквдего диода зашунтирован резистором и подключен через интегрирующую RC-цепочку к аналого-цифровому преобразователю, выходы которого подключены к первым (Л 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. vl г IND ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПжЛИН! г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСВ BY л

4Ф

° «Й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ H ОТКРЫТИЙ (21) 3463004/24-07 (22) 05.07.82 (46) 07, 02 ° 84, Бюл, 9 5 (72) A.Ê.Белкин, В.Э.Дель, И.Р,Исхаков и М.В.Лебедев .(71) Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе (53) б21.314.572(088.8) (5á) 1. Авторское свидетельство СССР

9 525214, кл. Н 02 М 7/515, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 813670„ кл. Н 02 P 13/18, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

9 587578, кл. Н 02 М 7/515, 1975.. (54)(57) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, содер» жабий тиристорный мост с коммутирую-, щим конденсатором в одной диагонали, другая диагональ которого образована последовательно соединенныьж первичной обмоткой коммутирующего трансформатора, магнитно связанной с вторичной обмоткой, фильтровым кон-. денсатором и нагрузкой, при зтои источник питания подключен одним выводом через входной дроссель к фильт„,SU„„ l 0 72221 А

3(Я) Н 02 М 7 515 Н 02 Р 13 18 ровому 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 сбрасывающего диода, резистор,RC". цепь, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, регистр памяти, дискриминатор и селектор, причем датчик тока сбрасывающего диода эашунтирован резистором и подключен через интегрирующую RC-цепочку к аналого-цифровому преобразователю, Q 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. "

1072221

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти широкое применение при проектировании источников высокочастотного питания для индукционного нагрена и плавки металлов.

Известен автономный инвертор, содержащий подключенные последовательно к входным зажимам через.дроссель фильтра тиристоркые мосты с коммутирующим конденсатором в .диаго» 1О нали, а также две последовательные цепи иэ конденсаторов фильтра и коммутирующих дросселей,.диод, включен.ный между общими точками конденсаторов фильтра и коммутирующих дрос- 15 селей, последние выполнены магнитносвязанными, причем один из коммутирующих дросселей присоединен .со стороны положительного входного зажима, а другой — co стороны отрицательно- 20 го входного зажима (l) и (2)..

Недостатком схемы данного инвертора является пониженный КПЦ при частотном способе автоподстройки частоты, так как максимальное эначе- 15 ние эквивалентного активного сопротивления нагрузки, а значит и мощности, достигается при частоте нес> колько более высокой, чем частота резонанса, но более низкой, чем частота собственных колебаний нагрузочного контура.

Наиболее близким.к предлагаемому по технической сущности является автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в одной диагонали, другая диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой коммутирующего трансформатора, магнитно-связанной с вторич- 40 ной, фильтровым конденсатором и нагрузкой, при этом источник питания подключен одним выводом через входной дроссель к фильтровому,конденсатору, а вторым — к нагрузке, вто- 45 ричная обмотка коммутирующего трансформатора через сбрасывающий диод подключена параллельно цепочке, состоящей иэ фильтрового конденсатора и нагрузки, а также .блока управления (3) .

Недостатком данной схемы инвертора является пониженный КПД при частотном способе автоподстройки частоты, так как максимальное значение эквивалентного активного сопротивлеI .ния нагрузки, а значит и мощности, достигается при частоте несколько более высокой, чем частота резонанса, . но более низкой, чем частота собственных колебаний нагрузочного контура.

Цель изобретения - повышение КПД инвертора.

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-св язанной с вторичной, фильтровым конденсатором и нагрузкой, 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, RC-цепь, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, регистр памяти, дискриминатор и селектор, причем датчик тока сбрасывающего диода, зашунтирован резистором и подключен через интегрирующую RC-цепочку к аналого-цифровому преобразователю, 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.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема инвертора.

Автономный инвертор содержит тиристорный мост 1 (тиристоры 2 — 5) с коммутирующим конденсатором 6 в одной диагонали, другая диагональ которого образована последовательно соединенными первичной обмоткой 7 коммутирующего 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 16 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 26, при этом выходы аналого-цифрового преобразователя 22 подключены к первым входам дискрими2072221 натора 25 и регистра 24 памяти, к второму входу последнего подключен генератор 23 тактовых импульсов, а выход связан e . вторым входом дискриминатора 25, выход дискриминатора

25 через селектор 26 соединен с входом задающего генератора- 17.

Автономный инвертор работает, следующим образом..

Пусть фильтровый конденсатор 10 нормально заряжен до напряжения ис- 0 точника 12 питания через входной дроссель 13 и нагрузку 11, -а коммутирующий конденсатор 6 заряжен до напряжения с полярностью, указанной на чертеже. 15

Импульсы управления, вырабатываемые задающим генератором 17, усиливаются формирователем 16 и распределяются с помощью распределителя 15 импульсов по тиристорам 2, 4 и 20

3, 5.

При вйлючении тиристоров 2 и 4 начинается колебательный процесс перезарядки коммутирующего конденсатора б, полярность напряжения íà об-.мотках 7 и 9 коммутирующего трансформатора 8 при этом такова, что сбрасывающий диод 14 закрыт. При переходе тока тиристоров 2 и 4 через максимальное значение по- . лярность напряжения на обмотках 7. и 9 коммутирующего трансформатора

8 меняется на противоположную:и, как только напряжение на обмотке 9 станет выае суммы напряжений фильтрового конденсатора 10 и нагрузки

ll,. включается сбрасывающий диод 14, сбрасывая излишнюю реактивную энергию с коммутирующего трансформатора

8 на фильтровый кодеисатор 10 и нагрузку 11, ограничивая рост напряже- 40 ния на элементах схемы. Ток тиристоров 2 и 4 при этом резко падает и они выключаются. Тиристоры 3 и 5 работают аналогично.

При работе автономного инвертора со сбрасывающими диодами на нагрузку, изменяющую в широком диапазоне свои параметры (например, индукционный нагрев или плавка металлов), среднее значение тока сбрасываккцего, диода также меняется в широком диа- пазоне. Основное значение сбрасываю- .. щих 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 количество реактивной энергии отдается источнику постоянного тока и меньше мощности потребляется нагрузкой.

Чем меньше ток сбрасывающего диода, тем больше мощности поТребляется иагрузкой, 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 RC-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 мсщности при минимуме реактив" ной мощности и тем самым повысить

КПД инвертора с 0,85 до 0,87.

1072221

Составитель В.Авдеев

Редактор ц.руднева Техред Л.Мартяшова: КорректорО Ви»к

Эакаэ 142/50 тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4