SU1125718A1 - Inverter - Google Patents

Abstract

ИНВЕРТОР, содержащий мост управл емых вентилей, подключенный к входным выводам через линейный, дроссель, нагрузку и датчик напр жени , подключенные параллельно диагонали переменного тока моста, паралл.ельно диагонали посто нного тока которого включена цепь из двух последовательно-согласно соединённых пусковых управл емых вентилей, обща  точка которых через пусковой парал лельный RC -контур подключена к общей точке одной пары противофазных управл емых вентилей моста, схема уп-равлени , включающа  генератор имг пульсов, св занный с управл емым коммутатором через формирователь импульсов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности пускового процесса при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности путем плавного изменени  сопротивлени  пускового контура при упрощении силовой схемы, в него до- , полнительно ввод тс  регул тор фазы , задающий блок и управл емый ключевой элемент, через который выход задающего блока соединен с первым S входом генератора импульсов, а выход регул тора фазы - с вторым входом генератора импульсов и входом управл емого коммутатора, вход -регул тора фазы соединен с выходом датчика напр жени , а свободные управл ющие выводы противофазных управл емых вентилей моста подклю:с чены к выходу формировател  импульед сов.INVERTER containing a bridge of controlled valves connected to the input terminals through a linear, choke, load and voltage sensor connected in parallel to the diagonal of the alternating current of the bridge, parallel to the DC diagonal of which is connected a circuit of two series-connected connected starting valves , the common point of which is connected through a starting parallel RC circuit to a common point of one pair of antiphase controlled gates of the bridge, the control circuit including an impulse generator connected with a controlled switch through a pulse shaper, characterized in that, in order to increase the reliability of the start-up process when operating on a load with a low power factor, by smoothly changing the resistance of the start-up circuit while simplifying the power circuit, a phase regulator is additionally added to it, master unit and controlled key element, through which the output of master unit is connected to the first S input of the pulse generator, and the output of the phase regulator to the second input of the pulse generator and the input is controlled A switch, a phase control input is connected to the output of a voltage sensor, and the free control outputs of the antiphase control bridge gates are connected to the output of the driver.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройствам преобразовани  посто нного тока в переменный, и предназначено дл  питани  индукционных установок повышенной частоты дл  плавки метал Лов , сквозного нагрева заготовок под обработку даблением, термообрабо ки деталей в машиностроении и других целей. Известен последовательно-параллел ный автономный инвертор, схема которого по сравнению со схемой мостового инвертора обладает лучшими пусковыми и рабочими характеристиками l . Недостатком этого инвертора  вл етс  .то, что напр жение на выходной .диагонали моста вьше, чем напр жение на нагрузке, вследствие чего приходитс  либо увеличивать класс вентилей , либо включать их последовательно . Наиболее близким к изобретению  вл етс  автономный мостовой инвертор , содержащий тиристорный мост, подключенный к входным выводам через линейный дроссель, и датчик тока, нагрузка и датчик напр жени  включены параллельно диагонали переменного тока тиристорного моста, параллельно диагонали посто нного тока которого включены две цепи, кажда  из которых состоит издвух последовательно-согласно соединенных тиристоров , причем один вывод  л  подключени  нагрузки соединен с общей точкой тиристоров одной цепи через один пусковой параллельный fiC -контур, котора  в свою очередь соединена с общей точкой тиристоров другой цепи через другой пусковой параллельный RC -контур. Схема управлени , к вход ным выводам которой подключены выходы датчиков напр жени  и тока, включает генератор импульсов,.св - ванный с управл емым коммугатором через формирователь импульсбв . Известный преобразователь обеспе чивает пусковой режим на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Чем больше количество пусковых цепо чек, тем лучше идет пусковой процес С другой стороны это .ведет к усложнению схемы и не устран ет ступенча тое переключение пусковых RC -конту ров, снижающее надежность пуска. Цель изобретени  - повышение Htr дежности пускового процесса при работе на нагрузкку с низким коэффициентом мощности путем плавного изменени  сопротивлени  пускового контура при упрощении силовой схемы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в инвертор, содержащий мост управл емых вентилей, подключенный к входным выводам через линейный дроссель, нагрузку и датчик напр жени , включенные параллельно диагонали переменного тока моста, параллельно диагонали посто нного тока которого включена цепь из двух последовательно-согласно соединенных пусковых управл емых вентилей, обща  точка которых через пусковой параллельный RC -контур подключена к общей точке одной пары противофазных управл емых вентилей моста, схема управлени , включающа  генератор импульсов, св занный с управл емым коммутатором через формирователь импульсов, дополнительно ввод тс  регул тор фазы, задающий блок и управл емый ключе- / вой элемент, через который выход задающего блока соединен с первым входом генератора импульсов, а выход регул тора фазы - с вторым входом генератора импульсов и входом управл емого коммутатора, вход регул тора фазы соединен с, выходом датчика напр жени , а свободные управл ющие выводы противофазных управл емых вентилей моста подключены к выходу формировател  импульсов. На фиг. 1 и 2 представлены функциональна  блок-схема и принципиальна  схема предлагаемого устройства соответственно . Инвертор содержит две пары противофа ных управл емых вентилей 1, 2 и 3, 4, нагрузку 5, пусковые управл емые вентили 6 и 7, пусковой RС-контур 8, датчик 9 напр жени , управл емый ключевой элемент10, регул тор 11 фазы, задающий блок 12, генератор 13 импульсов, формироватеиъ 14 импульсов, управл емый коммутатор 15, линейный дроссель 16 и источник 17 посто нного напр жени . Управл емые вентили 1-4 совместно с коммутирующим конденсатором нагрузки 5 предназначены дл  коммутации тока источника 17 посто нного напр жени  непосредственно, а венти3 ли 6 и 7 - через пусковой RC -контур 8 в нагрузку 5. Частота переключени  вентилей определ етс  частотой управл ющих импульсов, вырабатываемых генератором 13 импульсов, который через формирователь 14 подает управл ющие на. вентили 1-4, 6 и 7. В режиме независимого возбуткдени  инвертора частота генерации импульсов определ етс  задающим блоком 12, а в режиме самовозбуждени  - регул торе 11 фазы. Переключение режимов работы производитс  по сигналу с датчик 9 напр жени  управл емым ключевым элементом 10. Управл емый коммутатор 15 предназначен дл  коммутации управл ющих импульсов с пусковых вентилей 7 и 6 на вентили 1 и 4 инвертора . Команда -на переключение формируетс  регул тором 11 фазы. Устройство работает следующим об разом. В исходном состо нии управл ющие переходы пусковых вентилей 6 и 7 через управл емый коммутатор 15 подключены к формирователю 14 импул сов. На вентил х 1 и 4 управл ющих .импульсов нет. Начальна  частота ген рации импульсов, определ ема  задающим блоком 12, выбираетс  намного ниже резонансной частоты контура нагрузки 5. После подачи силового напр жени  вентили 2, 7 и 6, 3 попа но начинают проводить ток. Величина этого тока, определ ема  параметрами пускового RC -контура и начальной частотой управл ющих импульсов, выбираетс  много меньшей номинального значени . Углы запирани  вентилей при этом максимальны, а это создает услови  дл  надежного начал ного включени  инвертора. Дл  надежного перехода инвертора на нагрузку необходимо задавать в л нейном дросселе ток значительно бол ше начального значени  (близким к номинальному ). Дл  этого после вклю чени  инвертора задающий блок 12 начинает плавно повьпиать частоту управл ющих импульсов. Сопротивлени пускового RC -контура падает, а ток в дросселе нарастает. .К моменту, когда частота управл ющих импульсов становитс  близкой к резонансной частоте нагрузочного колебательного контура, ток в линейном дросселе 184 достигает заданной величины, а на нагрузке начинает расти напр жение. По достижении напр жением на выходе датчика 9 определенного,значени  срабатывает ключевой элемент 10 . и включает в работу регул тор 11 фазы, отключает задающий блок 12, по сигналу регул тора 11 фазы управл емый коммутатор 15 переключает управл ющие импульсы с пусковых вентилей . 6 и 7 на вентили 1 и 4. Таким образом, ток в нагрузку коммутирует вентили 1-4, а инвертор работает в режиме самовозбуждени . Датчик 9 напр жени  представл ет собой однофазный вентильный мост, подключенный через трансформатор Тр1 к нагрузке, и элемент сравнени  на транзисторе Т9-1. При срабатываНИИ транзистора Т9-1 отпираетс  тиристор ключевого элемента 10 и срабатывает реле РЗ, которое замыкает свои н.о. контакты на выходе регул тора 11 фазы и размыкает н.з. контактьк на выходе задающего устройства 12. Задающий блок 12 представл ет собой инерционное звено на базе RC -цепи. При размыкании кнопки Пуск емкость начинает зар жатьс  от начального напр жени  до напр жени  питани . Напр жение на емкости подаетс  на вход задающего генератора 13 (база Т13-1) через н.з. контакты РЗ. При этом частота генерато- ра плавно измен етс  в функции времени по экспоненциальному закону. Регул тор 11 фазы работает следующим образом. Напр   ение с нагрузки через ТР1 подаетс  на регулируемую фазосдвигающую RC -цепь (С11-1), затем выпр мл етс  вентильным .мостом и подаетс  на ди(1)ференцирующую цепь (). В точке максимума кривой напр жени  производна  его мен ет знак. При этом переключаетс  транзистор Т11-2 и переключает транзистор Т11-1, который синхронизирует работу задающего генератора 13 (при замкнутом контакте РЗ). Одновременно импульсный трансформатор в цепи коллектора Т11-1 отпирает тиристор в цепи реле Р1 управл емого коммутатора 15 (цепи а , 2 ) . Задающий генератор 13. представл ет сббой симметричный транзисторно-тиристорный мультивибратор, а формирователь 14 импульсов - двухка нальныйThe invention relates to electrical engineering, in particular to devices for converting direct current into alternating current, and is intended for powering high frequency induction units for melting Metal Bulk, through heating of blanks for processing by dubbing, heat treatment of parts in mechanical engineering and other purposes. A series-parallel autonomous inverter is known, the circuit of which, in comparison with the bridge inverter circuit, has the best starting and operating characteristics l. The disadvantage of this inverter is that the voltage on the output diagonal of the bridge is higher than the voltage on the load, as a result of which it is necessary to either increase the class of valves or turn them on in series. The closest to the invention is an autonomous bridge inverter containing a thyristor bridge connected to the input terminals via a linear choke, and the current sensor, load and voltage sensor are connected parallel to the diagonal of the alternating current of the thyristor bridge, parallel to the diagonal of the direct current of which two circuits are connected, each the two of which consist of two consecutively according to the connected thyristors, with one output l connecting the load connected to the common point of the thyristors of one circuit through one starting parallel ny fiC a contour, which in turn is connected to the common point of the thyristors of another chain via other starting parallel RC a contour. The control circuit, to the input terminals of which the outputs of the voltage and current sensors are connected, includes a pulse generator, connected with a controlled commutator via a pulse shaper. The known converter provides a starting mode for a load with a low power factor. The greater the number of starting chains, the better is the starting process. On the other hand, this will complicate the circuit and does not eliminate the stepwise switching of the starting RC circuits, which reduces the reliability of the starting. The aim of the invention is to increase the Htr reliability of the starting process when operating on a load with a low power factor by smoothly changing the resistance of the starting circuit while simplifying the power circuit. The goal is achieved by the fact that the inverter, which contains a bridge of controlled valves, connected to the input terminals through a linear choke, a load and a voltage sensor connected in parallel to the diagonal of the alternating current of the bridge, parallel to the diagonal of the direct current of which is connected starting controlled valves, the common point of which is connected through a starting RC parallel circuit to a common point of one pair of antiphase controlled bridge valves, the control circuit including a pulse generator connected to the controllable switchboard via a pulse shaper is additionally inputted to a phase controller, a master unit and a controllable key element through which the output of the master unit is connected to the first input of the pulse generator, and the output of the phase regulator is the second input of the pulse generator and the input of the controlled switch, the input of the phase regulator is connected to the output of the voltage sensor, and the free control terminals of the antiphase controlled bridge valves are connected to the output of the pulse shaper . FIG. 1 and 2 are a functional block diagram and a schematic diagram of the proposed device, respectively. The inverter contains two pairs of anti-front controlled valves 1, 2 and 3, 4, load 5, starting controlled valves 6 and 7, starting RC circuit 8, voltage sensor 9 controlled by a key element 10, phase controller 11 defining unit 12, pulse generator 13, shaping 14 pulses, a controlled switch 15, a linear choke 16 and a constant voltage source 17. The controlled valves 1-4 together with the switching capacitor of the load 5 are designed to switch the current of the source 17 of the direct voltage directly, and the valves 6 and 7 - through the starting RC-circuit 8 to the load 5. The switching frequency of the valves is determined by the frequency of the control pulses generated by the generator 13 pulses, which through the driver 14 delivers control to. valves 1–4, 6, and 7. In the independent inverter excitation mode, the pulse generation frequency is determined by the master unit 12, and in the self-excitation mode, by the phase controller 11. Switching of operating modes is carried out according to a signal from a voltage sensor 9 controlled by a key element 10. Controlled switch 15 is designed to switch control pulses from starting valves 7 and 6 to inverter valves 1 and 4. The command to switch is formed by a phase 11 controller. The device works as follows. In the initial state, the control transitions of the starting valves 6 and 7 through the controlled switch 15 are connected to the driver 14 impulses. There are no control pulses on gates 1 and 4. The initial frequency of the genera- tion of the pulse pulses, determined by the driver unit 12, is chosen much lower than the resonant frequency of the load circuit 5. After the supply voltage is applied, the valves 2, 7 and 6, 3 start to conduct current. The magnitude of this current, determined by the parameters of the starting RC circuit and the initial frequency of the control pulses, is chosen to be much lower than the nominal value. The valve locking angles are maximal at the same time, and this creates conditions for reliable initial switching on of the inverter. To reliably transfer the inverter to the load, it is necessary to set the current in the linear choke much more than the initial value (close to the nominal value). To do this, after the inverter is turned on, the driver unit 12 begins to smoothly change the frequency of the control pulses. The resistance of the starting RC circuit drops, and the current in the choke increases. By the time the frequency of the control pulses becomes close to the resonant frequency of the load oscillation circuit, the current in the linear choke 184 reaches a predetermined value, and the voltage begins to increase at the load. When the voltage at the output of the sensor 9 reaches a certain value, the key element 10 is triggered. and switches on the phase regulator 11, turns off the master unit 12, according to the signal of the phase regulator 11, the controlled switch 15 switches the control pulses from the starting gates. 6 and 7 on gates 1 and 4. Thus, the current in the load switches the gates 1-4, and the inverter operates in self-excitation mode. Voltage sensor 9 is a single-phase valve bridge connected through a transformer Tr1 to the load, and the comparison element on the transistor T9-1. When the T9-1 transistor is triggered, the thyristor of the key element 10 is opened and the relay of the relay operates, which closes its NO. contacts at the output of the controller 11 phase and opens n. W. a contact at the output of the driver 12. The driver unit 12 is an inertial element based on an RC chain. When the Start button is opened, the capacitance begins to charge from the initial voltage to the power voltage. The voltage on the capacitor is fed to the input of the master oscillator 13 (base T13-1) through N. c. RZ contacts. At the same time, the generator frequency smoothly changes as a function of time exponentially. The phase controller 11 operates as follows. The voltage from the load through TP1 is fed to the adjustable phase-shifting RC-chain (C11-1), then rectified by a valve bridge and fed to the di (1) activating chain (). At the point of maximum of the voltage curve, the derivative changes its sign. At the same time, the transistor T11-2 switches and switches the transistor T11-1, which synchronizes the operation of the master oscillator 13 (when the relay contact is closed). At the same time, the pulse transformer in the collector circuit T11-1 unlocks the thyristor in the relay circuit P1 of the controlled switch 15 (circuit a, 2). The master oscillator 13. represents a symmetric transistor-thyristor multivibrator glitch, and the driver 14 pulses - a two-channel

двухкаскадный усилитель импульсов с емкостной св зью и импульсными трансформаторами на выходе (цепи С , с1 ) .two-stage pulse amplifier with capacitive coupling and output pulse transformers (circuit C, c1).

Технические преимущества предлагаемого устройства в сравнении с базовым (серийньй преобразовательTechnical advantages of the proposed device in comparison with the base (serial converter

Фиг.11

ТПЧТ-120, изготавливаемый по схеме известного устройства) выражаютс  в повышении надежности пуска, что увеличивает срок службы и снижает затраты на ремонт. Трудоемкость изготовлени  инвертора и себестоимость также снижаютс .TFCT-120, manufactured according to the scheme of the known device) is expressed in increasing the reliability of the start-up, which increases service life and reduces repair costs. The complexity of manufacturing the inverter and cost is also reduced.

Л  L

Claims (1)

ИНВЕРТОР, содержащий мост управляемых вентилей, подключенный к входным выводам через линейный, дроссель, нагрузку и датчик напряжения, подключенные параллельно диагонали переменного тока моста, параллельно диагонали постоянного тока которого включена цепь из двух последовательно-согласно соединённых пусковых управляемых вентилей, общая точка которых через пусковой параллельный RC -контур подключена к общей точке одной пары противофазных управляемых вентилей моста, схема уп-равления, включающая генератор ймг пульсов, связанный с управляемым коммутатором через формирователь им-¹ пульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности пускового процесса при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности путем плавного изменения сопротивления пускового контура при упрощении силовой схемы, в него до- . полнительно вводятся регулятор фазы, задающий блок и управляемый ключевой элемент, через который выход задающего блока соединен с первым входом генератора импульсов, а выход регулятора фазы - с вторым входом генератора импульсов и входом управляемого коммутатора, вход регулятора фазы соединен с выходом датчика напряжения, а свободные управляющие выводы противофазных управляемых вентилей моста подключены к выходу формирователя импульсов.INVERTER containing a bridge of controlled gates connected to input terminals through a linear, inductor, load and voltage sensor connected in parallel to the diagonal of the AC bridge, parallel to the diagonal of the DC of which is connected a chain of two series-connected, according to the connected starting controlled valves, the common point of which is through the starting a parallel RC circuit is connected to the common point of one pair of antiphase controlled gates of the bridge, a control circuit including an ymg pulse generator associated with the control trolled switch via momentum generator ¹ pulses, characterized in that, in order to increase the reliability of the starting process when working at low load power factor by smoothly varying the starting circuit resistance while simplifying power circuit, it pre-. the phase regulator, the master unit and the controlled key element are introduced through which the output of the master unit is connected to the first input of the pulse generator, and the output of the phase regulator is connected to the second input of the pulse generator and the input of the controlled switch, the input of the phase regulator is connected to the output of the voltage sensor, and free the control terminals of the antiphase controlled gates of the bridge are connected to the output of the pulse shaper. >>