Регулируемый инвертор

Регулируемый инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева. Целью является расширение диапазона регулирования , упрощение и повьтшение надежности . Устр-во содержит тиристоры 1,2с обратными диодами 3, 4. Задающий генератор соединен с распределителем импульсов, который подключен к управляющему электроду тиристора 1 и через элемент задержки 7 и элемент ИЛИ к управляющему электроду тиристора 2. Расширение диапазона регулиро-- вания основано на использовании зависимости напряжений и токов в схеме инвертора от соотношения интервалов паузы и проводимости в работе основной вентильной пары. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. с с 3 JO /7 - гч Л-I1:АЭ О СП 30

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4. Н 02 М 7/523

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3887705/24-07 (22) 08.02.85 (46) 23.04.87. Бюл. У 15 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А. В.Иванов и М.М.Мульменко (53) 621 314.572(088.8) (56) Заявка Японии У 49-5891, кл. Н 02 M 7/515, 1979.

Авторское свидетельство СССР

687548, кл. Н 02 M 7/515, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 847467, кл. Н 02 M 7/515, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 687548, кл. Н 02 M 7/515, 1979. (54) РЕГУЛИРУЕМЫИ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к преобразоватбльной технике и м.б. использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева. Целью является расширение диапазона регулирования, упрощение и повышение надежности. Устр-во содержит тиристоры

1, 2 с обратными диодами 3, 4. Задающий генератор соединен с распределителем импульсов, который подключен к управляющему электроду тиристора 1 и через элемент задержки 7 и элемент

ИЛИ к управляющему электроду тиристора 2. Расширение диапазона регулиро-. вания основано на использовании зависимости напряжений и токов в схеме инвертора от соотношения интервалов паузы и проводимости в работе основной вентильной пары. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1305816

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева металлов. 5

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования, упрощение и повышение надежности.

На фиг. 1 показана принципиальная схема инвертора, на фиг. 2 — то же, вариант; на фиг. 3 — временные диаграммы сигналов блока управления, на фиг. 4 — временные циаграммы токов и напряжений в двух вариантах схемы инвертора.

Регулируемый инвертор (фиг. 1) содержит первый и второй тиристоры и 2 с обратными диодами 3 и 4, блок

5 управления, задающий генератор 6, который связан с управляющим электро- дбм первого тиристора 1 и через элемент 7 задержки (с управляющими выходными импульсами Uq,и Uq,) с управляющим электродом BT орого тиристора 2, а также подключенную к источнику пи25 тания последовательную цепь из фильт. рующего дросселя 8,последовагельного

LC-контура, состоящего из дросселя 9 и конденсатора 10, а также нагрузки

11, образованной индуктором и компен- сирующим конденсатором, причем параллельно LC-контуру с нагрузко i подключен первый тиристор 1, а второй тиристор 2 включен последовательно в цепь конденсатора 10. 35

В первом варианте схемы {фиг. 1) первый 1и второй 2 тиристоры связаны между собой одноименными выводами, а во втором варианте (фиг. 2) — разноименными.

Блок управления содержит четырехтактный распределитель 12 импульсов, (с выходными импульсами U<< — 1) д ), счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора 6, первый выход распределителя связан с управляющим электродом первого тиристора

1, а управляющий электрод второго тиристора 2 подключен к выходу элемента ИЛИ 13, входы которого связаны с двумя смежными выходами распределителя 12, причем первый по порядку из о этих вь1ходов соединен с входом эле55 мента ИЛИ 13 через элемент 7 задержки. В первом варианте схемы (фиг.1) входы элемента ИЛИ 13 связаны с вторым и третьим выходами, а во втором варианте (фиг. 2) — с первым и вторым в1)ходами распределителя 12.

Регулируемый инвертор {фиг. 1) работает следующим образом.

Рассмотрим установившийся режим работы, когда ток фильтрующего дросселя практически постоянен. Если до момента t (фиг. 4) включен тиристор

2, через него протекает ток дросселя

8, заряжающий конденсатор 10 через дроссель 9 и нагрузку 11. В момент с от задающего генератора 6 поступает управляющий импульс на тиристор

1, он включается, в результате начинается колебательный перезаряд конденсатора 10 через тиристоры 2 и 1, нагрузку 11 и проссепь 9. В момент ток тиристора ii,öoñòèãàåò величины тока дросселя 8, а ток i ТНрНстора 2 переходит через ноль, в результате чего тиристор 2 выключается, а ток перезаряца конденсатора 10 переходит в диод 4. В момент t диод 4 выключается, и на интервале Z через тиристор 1 протекает ток дросселя 8. При этом к тиристору 2, восстановившему свою управляемость на интервале t< — t<, приложено прямое напряжение У „ равное сумме напряжений конденсатора 10 и нагрузки 11 (на временных диаграммах напряжение нагрузки не учитывается). В момент

t„ импульсом U7 с элемента 7 задержЕ ки включается тиристор 2, и по контуру цроссель 9 -- нагрузка 11 — тиристор I — тиристор 2 начинается обратный перезаряд конденсатора 10. В момент с, когда ток i„ TH HtTci 2 равен току дросселя 8, выключается тиристор 1 и включается диод 3, который проводит ток до момента t . На интервале t — с через включенный тиристор 2 протекает ток дросселя 8, заряжающий конденсатор 10 через дроссель

9 и нагрузку 11, при этом к тиристору 1, восстановившему управляемость на интервале с — t,, .приложено пря5" мое напряжение П„, равное сумме напряжений элементов 9-11.

В момент t вновь поступает им6 пульс на тиристор 1, и процессы в схеме повтоояются.

Для успешного пуска необходимо обеспечить предварительный заряц конденсатора 10, например, подачей импуTibса, включающего тиристор 2.

Во втором варианте схемы (фиг.2) в момент : (фиг. 5), когда ток дрос1305816 селя 8 через диод 4, дроссель 9 и нагрузку 11 заряжает конденсатор 10, включается тиристор i в результате чего начинается колебательный перезаряд конденсатора 10 через диод 4, тиристор 1, нагрузку и дроссель 9. В момент t диод 4 выключается, и на интервале t - -t через тиристор протекает ток дросселя 8 В момент

t> включается тиристор 2, и продолжа- 10 ется колебательный переэаряд конденсатора 10 через включенные тиристоры

1 и 2. В момент t выключается тиристор 2 и включается диод 4, а в момент

t выключается тиристор 1 и включа5 ется диод 3. В момент t диод 3 выключается, и вплоть до момента t ток дросселя 8 протекает через диод 4, заряжая конденсатор 10 через дроссель

9 и нагрузку 11. 20

Регулирование мощности, отдаваемой в нагрузку, в обоих вариантах схемы основано на изменении задержки включения тиристора 2 относительно включения тиристора 1.

Как видно из временных диаграмм (фиг. 3 и 4), изменение задержки приводит к соответствующему изменению интервала паузы в работе вентильной пары тиристор 1 — диод 3. Очевидно, для средних за период значений напряжений U «, Ц, для элементов 3 и

1 выполняется равенство (2) " ср + "«р = "д (1) 35 где U — напряжение источника пиа тания.

Поскольку в установившемся режиме среднее значение напряжения на дросселе равно нулю, можно записать (для первого и второго вариантов соответственно) 6

" ()с1 = "а 1 т 4 5 т — U,()dt=П,„

1 6 где Т вЂ” период следования управляющих импульсов. 50

Для обоих вариантов схемы можно записать обобщенное равенство т

U, (e) d t "= U, (ТОФtn) 55 где То — период собственных колебаний LC-контура (Tä

= 27 -(ьС); — время паузы в работе вентильной пары тиристор 2 диод 4, длительность которой изменяется пропорционально величине задержки.

Пренебрегая изменением UI(t) в течение интервала (Т вЂ” Т, — t„), т.е. считая величину U постоянной, можно предыдущее равенство записать в виде

-U (т — т — t )

1 т с л — (3) Амплитудное значение напряжения на тиристоре 1 равно

Т

U = U (4)

dT- T— о и

Если учитывать напряжение нагрузки, то можно считать, что амплитудное напряжение конденсатора 10 (5) о 0 о

Поскольку амплитуда тока переэаряда конденсатора 10 пропорциональна напряжению конденсатора в момент начала перезаряда, т.е. амплитуда напряжения на конденсаторе U согласно выражениям (4) и (5) амплитуда тока перезаряда, т.е. амплитуда тока нагрузки, зависит от времени задержки по гиперболическому закону. С ростом задержки амплитуда тока увеличивается, причем с приближением величины к величине (Т вЂ” Т ) амплитуда тока стремится к бесконечности.

Диапазон регулирования ограничен сверху лишь допустимым уровнем напряжений на элементах схемы.

Для ограничения напряжений в схеме блок управления строится по схеме для второго варианта (фиг. 2). Импульсы задающего генератора 6 (фиг.3) поступают на счетный вход четырехтактного распределителя 12 импульсов.;

На тиристор 2 управляющий импульс с выхода элемента ИЛИ поступает в случае прихода импульса на любой из входов последнего. Тиристор 2 включается первым поступившим на управляющий электрод импульсом, а импульс, пришедший позже, не изменяет включенного состояния тиристора. Благодаря этому задержка включения тиристора 2 по отношению к моменту включения тиристора i в обоих вариантах схемы

Т изменяется не более чем на вЂ, т.е. на 90 эл. град. В случае, если задержка элемента 7 превышает величину

1305816 т тиристор 2 включается импульсом, поступающим не с элемента ?, а с оче- редного выхода распределителя 12. Если задержка регулируется в допустимых пределах, т.е, не более чем на

90 эл. град., первым на управляющий электрод тиристора 2 поступает импульс с элемента 7 задержки. Изменение фазы импульса управления тиристо- 10 ром 2 на 90 эл. град, изменяет амплитуду тока нагрузки вдвое. В схеме (фиг. 1) задержка включения тиристоТ ра 2 равна (- + t „,), а в схеме (фиг. 2) 15 с согласно диаграммам (фиг. 3). Реальный диапазон регулирования мощности нагрузки более широкий за счет увеличения относительной амплитуды первой гармонической состаляющей тока нагрузки с приближением времени

Т задержки элемента 7 к величине

Расширение диапазона регулированйя основано на использовании зависимости напряжений и токов в схеме инвертора от соотношения интервалов паузы и проводимости в работе основной вентильной пары. При регулировании задержки включения дополнительного тиристора по отношению к основному происходит эффективное регулирование выходной мощности, причем независимо от добротности нагрузочного контура в отличие от известного решения.

35 упрощение схемы и конструкции инвертора связано с отсутствием фильтрующего конденсатора большой реактивной мощности, дополнительного (третьего) тиристора и необходимой для него системы управления. Повышение надежности регулируемого инвертора обусловлено тем, что в его схеме скорость нарастания тока тиристоров ограничена во всех режимах, в том числе при срыве инвертирования, что исключает отказы тиристоров из-за локальных перегревов их структуры вблизи управляющего электрода.

При использованииизобретения может быть достигнуто независимое регулирование частоты и выходнои мощности инвертора, что позволяет поддерживать при регулировании максимально возможным КПД.

Формула изобретения

2. Инвертор по ющийся тем,, тиристоры связаны именными выводами п. 1, о т л и ч ачто первый и второй между собой одноп.1,отличачто первый и второй между собой разно3. Инвертор по ю шийся тем„ тиристоры связаны именными выводами

1. Регулируемый инвертор, содержащий первый тиристор с обратным вентилем, второй тиристор, блок управления, задающий генератор которого связан с управляющим электродом первого тиристора и через элемент задержки с управляющим электродом второго, а также подключаемую к входным выводам последовательную цепь из фильтрующего дросселя, последовательного ?.С-контура и выходных выводов для подключения нагрузки, причем первый тиристор подключен к входным выводам через указанный фильтрующий дроссель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, упрощения и повьш ения надежности, блок управления снабжен четырехканальным распределителем импульсов, входом подключенным к выходу задающего генератора, и двухвходовым логическим элементом 2ИЛИ„ причем первый канал распределителя связан с управляющим входом первого тиристора, второй и третий каналы распределителя соответственно через указанный элемент задержки и непосредственно подключены к входам логического элемента 2ИЛИ, выход которого связан с управляющим входом второго тиристора, который шун" тирован введенным диодом, соединен последовательно с указанной последовательной цепью и подключен к катоду первого тиристора.

1305816

1ЗО581Е ига

Составитель Т.Мыцык

Техред А.Кравчук

Корректор А.Эимокосов

Редактор О.Юрковецкая

Эаказ 1463/53

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 >,ç

2Д

iz>

"ач

Тираж б61

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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