SU514405A1 - Inverter on thyristors - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к области индукционного нагрева с преобразованием переменного тока в посто нный и последующим инвертированием с помощью статических преобразователей на полупроводниковых приборах и может быть использовано в мощных плавильных и нагревательных индукционных установках , где в качестве источника питани  примен ютс  автономные тиристорные последовательные и последовательно-параллельные инверторы с внутренним коммутирующим контуром .The invention relates to the field of induction heating with conversion of alternating current to constant and subsequent inversion using static converters on semiconductor devices and can be used in high-power melting and heating induction installations where autonomous thyristor series and series-parallel inverters are used as a power source. with internal switching circuit.

Известны автономные инверторы на тиристорах , соединенных по мостовой схеме, с обратными диодами и внутренним коммутирующим контуром, содержащие два трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в диодные цепи инвертора, а вторичные обмотки подключены через формирователи управл ющих импульсов к управл ющим, электродам тиристоров противоположных плеч моста инвертора.Autonomous inverters on thyristors connected by a bridge circuit with reverse diodes and an internal switching circuit are known, containing two current transformers, the primary windings of which are included in the diode circuits of the inverter, and the secondary windings are connected through control drivers to the thyristors of the opposite shoulders bridge inverter.

Известные инверторы имеют следующие недостатки .Known inverters have the following disadvantages.

Невысока  надежность работы, возможны срывы инвертировани  вследствие уменьшени  амплитуды и длительности тока через обратные диоды при значительном увеличении эквивалентного активного сопротивлени  нагрузки .Low reliability of operation, possible inversion failures due to a decrease in amplitude and duration of current through reverse diodes with a significant increase in the equivalent active load resistance.

Невысокий КПД инвертора в комплексе сLow efficiency of the inverter in a complex with

нагрузкой, измен ющейс  в щироких пределахload varying widely

(например, индукционной плавильной печи)(for example, induction melting furnace)

вследствие значительного изменени  коэффициента мощности.due to a significant change in power factor.

Невозможность регулировки и стабилизации инвертором его выходного напр жени .The impossibility of regulation and stabilization by the inverter of its output voltage.

Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение надежности работы инвертора, предотвращение срывов инвертировани , обеспечение стабилизации и регулировки выходного напр жени .The purpose of the present invention is to improve the reliability of the inverter, prevent inversion failures, ensure stabilization and control of the output voltage.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемом инверторе между формировател ми управл ющих импульсов тиристоров противоположных плеч моста и вторичными обмоткамп трансформаторов тока включены блоки задержки импульсов, соединенные через элемент «ИЛИ с вторичными обмотками трансформаторов тока, при этом между указанными блоками задержки импульсов и формировател ми управл ющих импульсов тиристоров двух смежных плеч моста включены дополнительные блоки задержки импульсов, соединенные через суммирующее устройство с датчиком напр жени  на нагрузке.The goal is achieved by the fact that, in the proposed inverter, between the control pulse shapers of the thyristors of the opposite shoulders of the bridge and the secondary windings of current transformers are included pulse delay blocks connected via the OR element to the secondary windings of current transformers, between these pulse delay blocks and the driver control pulses of thyristors of two adjacent shoulders of the bridge include additional blocks of delay of pulses connected through a summing device with a sensor voltage across the load.

Схема предлагаемого инвертора приведена на чертеже.The scheme of the proposed inverter shown in the drawing.

Инвертор состоит из фильтра, содержащего дроссель 1 и емкость 2, защитной индуктивно-.The inverter consists of a filter containing choke 1 and capacitance 2, protective inductive.

сти 3, тиристоров 4-7, обратных диодов 8- 11, включенных встречно-параллельно тиристорам , и коммутирующего контура из .емкости 12 и индуктивности 13, трансформаторов тока 14 и 15, усилителей-ограничителей 16, 17 дифференцирующих цепочек 18 и 19, блоков задержки импульсов 20-23 формирователей управл ющих импульсов 24-27, логического элемента «ИЛИ 28, интегрирующего фильтра 29 пускового устройства 30, сравниваюп1 ,его (суммируюп1его) устройства 31, соединенного о датчиком панр жени  32 на пагрузке 33.3, thyristors 4-7, reverse diodes 8-11, connected anti-parallel to thyristors, and a switching circuit of capacitance 12 and inductance 13, current transformers 14 and 15, limiting amplifiers 16, 17 of differentiating chains 18 and 19, blocks delays of pulses 20-23 of control pulse formers 24-27, logical element OR 28, integrating filter 29 of the trigger 30, compare 1, its (total) device 31 connected to the panel sensor 32 at load 33.

Первичные обмотки трансформаторов тока 14 и 15 включены в цепи обратных диодов 10 и 11. Вторичные обмотки трансформаторов тока через усилители-ограпичители 16 и 17, дифференцирующие ценочки 18 и 19 и блоки задержки имцульсов 20 и 21 соединены с формировател ми 24-27 управл ющих импульсов тиристоров, включенных в противоположные плечи моста. Блоки задержки импульсов 20 и 21 через интегрирующий фильтр 29 и логический элемент «ИЛИ 28 соединены со вторичными обмотками трансформаторов тока 14 и 15. Между блоками задержки импульсов 20 и 21 и формировател ми управл  ощих импульсов 24 и 27 тиристоров 4 и 5 двух смежных плеч моста включены дополнительные блоки задержки импульсов 22 и 23, соединенные через суммирующее устройство 31 с датчиком 32 напр жени  на нагрузке и источником задающего напр жени  бзад.The primary windings of current transformers 14 and 15 are included in the reverse diode 10 and 11 circuits. The secondary windings of current transformers are through limiting amplifiers 16 and 17, differentiating centers 18 and 19, and delays pulses 20 and 21 are connected to formers 24-27 of control pulses thyristors included in the opposite shoulders of the bridge. Pulse delay blocks 20 and 21 through the integrating filter 29 and the logic element OR 28 are connected to the secondary windings of current transformers 14 and 15. Between the delay blocks of pulses 20 and 21 and the driver for control pulses 24 and 27 of the thyristors 4 and 5 of two adjacent shoulders of the bridge Additional pulse delay units 22 and 23 are connected, connected via a summing device 31 to a voltage sensor 32 on the load and a source of driver voltage bsad.

Пусковое устройство 30 соединено с формировател ми управл ющих имлульсов 24 и 25 тиристоров 5 и 6, включенных в противоположные плечи моста.The starting device 30 is connected to the control formers of the control impulses 24 and 25 of the thyristors 5 and 6 included in the opposite shoulders of the bridge.

Инвертор работает следующим образом.The inverter works as follows.

При пуске инвертора однократный пусковой импульс от устройства 30 поступает на формирователи управл ющих импульсов 24 и 25. При этом открываютс  тиристоры 5 и 6. Затем коммутирующа  емкость 12 перезар жаетс  до напр жени , больщего напр жении питани  инвертора. После зар да емкости 12 ток, проходивший через тиристоры 5 и 6, становитс  равным нулю. В следующий момент через диоды 9 и Ю ток течет в о братном направле-нии и управл ющие свойства тиристоров восстанавливаютс .When the inverter starts, a single starting pulse from device 30 is fed to control driver drivers 24 and 25. Thyristors 5 and 6 are then opened. Then switching capacitor 12 is recharged until the voltage of the inverter is high. After charging the capacitor 12, the current passing through the thyristors 5 and 6 becomes zero. The next moment through the diodes 9 and Yu the current flows in a fraternal direction and the control properties of the thyristors are restored.

При протекании тока через диоды 9 и 10 и первичную обмотку трансформатора 14 наводитс  э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора 14, пропорциор1альна  току диодов 9 и 10.When current flows through diodes 9 and 10 and the primary winding of the transformer 14, an emf is induced. in the secondary winding of the transformer 14, is proportional to the current of the diodes 9 and 10.

Сигнал со вторичной обмотки трансформатора 14 поступает через усилитель-ограничитель 17 и дифференцирующую цепочку 19 на блок задержки импульсов 21, затем - на формирователи 26 и 27 (через дополнительный блок задержки 23) имцульсов управлени  силовыми тиристорами инвертора.The signal from the secondary winding of the transformer 14 is fed through the amplifier-limiter 17 and the differentiating chain 19 to the pulse delay unit 21, then to the formers 26 and 27 (through the additional delay unit 23) of the inverter power thyristor control pulses.

Кол-ебательный ток инвертора протекает через силовые тиристоры 4 и 7, коммутирующий контур 12 и 13 и нагрузку 33. Затем ток инвертора мен ет свое направление (колебательный режим), и начинает нротекать через обратные диоды 8 и 11 и трансформатор тока 15. Во вторичной обмотке 1раисформатора тока 15 наводитс  э.д.с., также пропорциональна  току обратных диодов 8 и 11. Сигнал со вторичной обмотки трансформатора тока 15 через усилитель- ограничитель 16 и дифферепцируюн1 ,ую цепочку 18 поступает на блок задержки импульсов 20, а затем на формирова1ели 24 и 25 (через дополнительный блок задержки 22) на силовые тиристоры 5 и 6 инвертора . Далее процесс повтор етс .The inverter current flows through the thyristors 4 and 7, switching circuits 12 and 13, and the load 33. Then the inverter current changes its direction (oscillating mode) and starts flowing through reverse diodes 8 and 11 and current transformer 15. In the secondary The electromotive voltage is induced in the winding of the current transformer 15 and is also proportional to the current of the reverse diodes 8 and 11. The signal from the secondary winding of the current transformer 15 through the amplifier-limiter 16 and differential voltage1 goes to the pulse delay unit 20, and then to the forcing 24 and 25 (che ithout an additional delay unit 22) to the power thyristors 5 and 6 of the inverter. The process then repeats.

Сигналы с трансформаторов тока 14 и 15 подаютс  также через элемент «ИЛИ 28 и интегрирующий фильтр 29 и блоки задержкиSignals from current transformers 14 and 15 are also given through the element OR 28 and the integrating filter 29 and delay blocks.

20и 21.20 and 21.

Если при работе инвертора, например, на индукционную плавильную печь увеличиваетс  эквивалентное активное сопротивление нагрузки и уменьшаетс  полуволна тока, протекающего через обратные диоды 10 и 11, то уменьшаетс  сигнал с трансформаторов тока 14 и 15, 1поступающий через элемент «ИЛИ 28 и интегрирующий фильтр 29 на блоки 20 иIf during operation of the inverter, for example, an equivalent load resistance increases on an induction melting furnace and half a wave of current flowing through reverse diodes 10 and 11 decreases, then the signal from current transformers 14 and 15 decreases, 1 coming through the OR 28 element and integrating filter 29 on blocks 20 and

21и соответственно ултеньшаетс  врем  задержки импульсов «а блоках 20 и 21. Это приводит к уменьшению паузы между обратными и пр мыми токами инвертора, повышению частоты инвертировани  и увеличению обратной полуволны тока по амплитуде и длительности. Таким образом повышаетс  надежность работы инвертора, предотвращаютс  срывы и инвертирова 1и  и повышаетс  к.п.д. установки.21 and, accordingly, the delay time of the pulses in blocks 20 and 21 is reduced. This leads to a decrease in the pause between the reverse and forward currents of the inverter, an increase in the inversion frequency and an increase in the reverse half-wave of current in amplitude and duration. Thus, the reliability of the inverter is improved, the breakdowns and the inversion 1i are prevented, and the efficiency is improved. installation.

При повышении напр жени  на нагрузке 33, сигнал с датчика 32 увеличиваетс  и соответственно увеличиваетс  сигнал иа выходе суммирующего устройства 31. Это приводит к увеличению времени задержки импульсов блоками задержки 22 и 23, соединенными с формировател ми импульсов 24 и 27, и соответственно к увеличению времени между включением тиристоров 5 и 6 и тиристоров 4 и 7, т. е. к уменьшению выходного напр жени  инвертора .With increasing voltage at load 33, the signal from sensor 32 increases and, accordingly, signal increases at output of summing device 31. This leads to an increase in the pulse delay time by delay blocks 22 and 23 connected to pulse shaper 24 and 27, and accordingly to an increase in time between turning on thyristors 5 and 6 and thyristors 4 and 7, i.e., to a decrease in the inverter output voltage.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Инвертор на тиристорах, соединенных по мостовой схеме, с обратными диодами и внутренним коммутирующи.м контуром, содержащий два трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в диодные цепи инвертора , а.вторичные обмотки подключены через формирователи управл ющих импульсов к управл ющим электродам тиристоров противоположных плеч моста, отличающий с   тем, что, с целью повышени  надежностп , вторичные обмотки трансформаторов тока через логический элемент «ИЛИ соединены с основными блоками задержки, цри этом между указанными блоками задержки и формировател ми управл ющих импульсов тиристоров двух смежных плеч моста включены дополн 1тельные блоки задержки, которые св заны с датчиком напр жени  на нагрузке инвертора.An inverter on thyristors connected by a bridge circuit with reverse diodes and an internal commutating circuit containing two current transformers, the primary windings of which are included in the diode circuits of the inverter, and the secondary windings are connected through control drivers of the opposite shoulders bridge, characterized in that, in order to increase reliability, the secondary windings of current transformers through the logic element OR are connected to the main delay blocks, between these are and delay units E and shaper thyristor control pulses of two adjacent bridge arms include complementary 1telnye delay units that are associated with the sensor voltage of the inverter load. Источники информации, прин тые во внимаKiie при экспертизе: авт. св. ЛЬ 304668 кл. Н02т 7/00.Sources of information taken into consideration at examination: ed. St. LI 304668 cl. Н02т 7/00.