SU1012409A1 - Автономный резонансный инвертор - Google Patents

Abstract

АВТОНОМНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР, сопержаший подключенные к входным выводам два последовательно соединенных конденсатора и два последовательно соединенных тиристора, св занных с тспксЛ соединени  указанных конденсаторов через два комкутирукшшх дроссел  и цепь , о т л и ч а - ю ш и и с а тем, что, с целью обеспечени  устойчивой |)аботы инвертора при изменении нагрузки от холостого хода до короткого замыкани  и. формировани  внешней характеристики, имеющей участок стабильного тока, последовательна  цепочка, состо ща   а первого коммутирующего дрЬссел  и цепи нагрузки, шунтированной вторным коммутирующим дросселем , включена между точками соедв нени  указанных тиристоров и конденса (Л торов.

Description

Изобретение относитс  к эпекгротехнике и может быть использовано при соэаании источников питани  электродуговых (плазмотроны, лазеры, магнетроны) и других нагрузок.

Известны достаточно простые схемы последовательных инверторов, имеющие сравнительно невысокую установленную мощность оборудовани , которые обеспечивают частоту выходного напр жени  пор дка нескольких кГц t

Однако они неприменимы дл  питани  электродуговых нагрузок, поскольку не обеспечивают устойчивой работы при щироком изменении сопротивлени  нагрузки , в то врем  как больщинство процессов электродуговой технологии протекают при изменении сопротивлени  дуги в диапазоне от короткого замыкани  до холостого хода.. ;

Кроме того, дл  устойчивого горе- ни  дугового разр да необходимо, чтобы i внешн   характеристика источника питани  имела крутопадающий характер. Известные же простейшие схемы (полумостова  и мостова ) последовательных инверторов такими свойствами не обладают .

Известны также схемы инверторов, которые сохран ют устойчивость в широком диапазоне изменени  параметров нагрузки 2 .

Однако такие инверторы более сложны обладают значительными установленными мощност ми оборудовани , а их внешн   характеристика не имеет жесткой ветви стабильного тока, что не позвол ет использовать эти схемы дл  питани  электродугового разр да.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  полумостова  схема резонансного инвертора, содержаща  два соединенных между соббй последовательно комму- тирующих конденсатора, свободными об .кладками подключенных к источнику питани , два соединенных между собой последовательно коммутирующих дроссел , один свободный ввод которых подключен к аноду одного тиристора, а другой - к катоду второго, причем свободный анод тиристоров подключен к плюсовой лклемме истоника питани , а катод - к минусовой, и нагрузку, подсоединенную одним выводом к точке соединени  между собой коммутирующих конденсаторов, а вторым - к точке соединени  между собой дросселей з.

Недостатком известного инвертора  вл етс  неустойчива  работа в режимах,

близких к холостому ходу, уменьшени  времени, предоставл емогс пп  тосстановлени  запирающих сйойсгв тиристоров .

5 Кроме того, внешн   характеристика инверто1ра не содержит участков стабильного тока, что не позвол ет использовать его дл  питани  злектдрдугового разр да.

Цель изобретени  - обеспечение устой- Ючивой работы инвертора при изменении нагрузки от холостого хода до короткого замыкани  и формирование внешней характеристики , имеющей участок стабильного тока.

15 Эта цель достигаетс  тем, что в автономном резонансном инверторе, содержащем подключенные к входным выводам два последовательно соединенных конденсатора и два последовательно соедиС )ненных тиристора, св занных с точкой соединени  указанных конденсаторов через два коммутирующих дроссел  и цепь нагрузки , последовательна  цепочка, состо ща  из первого коммутирующего 5 дроссел  и цепи нагрузки, шунтированной вторым коммутирующим дросселем, включена между точками соединени  указанных тиристоров и конденсаторов.

На фиг. 1 показана схема устройства; Q на фиг. 2 - вариант схемы с параллелы}О включенными дроссел ми, позвол ющий сместить участок стабильного тока в зону более низких значений сопротивлени ; на фиг. 3 - зависимость тока нагрузки инвертора от изменени  величины ее сопротивлени  при последовательном и параллельном соединении коммутирующих дросселей.

Инвертор (фиг. 1 и 2) содержит п( следовательно соединенные тиристор 1 1 и 2 и коммутирующие кон денсаторы 3 и 4, образунэшие полумостовую схему, в диагональ которой включены коммутирующие дроссели 5 и 6 и нагрузка 7.

Положительный эффект достигаетс  за счет подключени  нагрузки параллельно одному из коммутирующих дросселей при последовательном соединении дросселей 3 и 4 (фиг. 1), или последовательно прк параллельном включении дросселей ( фиг. 2).

Схема инвертора (фиг. 1) работает следующим образом.

При отпирании тиристора 1 импульс тока, близкий по форме к синусоидальной полуволне, протекает по контуру: тиристор 1 - дроссель 6 - дроссель 5 и

нагрузка 7 - конденсатор 4, и одновре- . менно происходит перезар д конденсатора 3 по контуру: конденсатор 3 - тиристор 1 -дроссели 5 и 6 и нагрузка 7 конаенсатор 3. Когда эгот ток спацаег до нул , тиристор 1закрьшавтс  (естес венна  коммутаци ), вслеа за чем поцае с  управл ющий сигнал на тиристор 2. При закрытом тиристоре 1 и открытом 2 формируетс  обратна  полуволна тока инвертора, а также перезар а конденсатора 4. Величина дроссел  5 выбираетс  из условий оптимальной нагрузки тиристоров по току и обеспечени  устойчивой работы инвертора в режиме холостого хода. Мен   соотношение межцу величиг нами оросселей 506, можно осуществл ть регулирование тока нагрузки. Следует отметить, что инвертор сохран ет работоспособность даже при отсутствии дроссел  6. Из фиг. 1 видно, что в режиме холоо j того хода собственна  частота инвертора рпредел  етс  величиной суммарной индуктивности дросселей 5 и 6 и емкость коммутирующих конденсаторов 3 и 4. Выбира  частоту управлени  меньшей, чем собственна  частота инвертора, на величину, достаточную дл  восстановлен ни  запирающих свойств тиристоров, мож но обеспечить надежную работу схемы в этом режиме. При коротком замыкании собственна  частота инвертора заведомо выше, чем в режиме холостого хода, так как она определ етс  лишь величиной одного дроссел  6, при том же значении комму тирующего конденсатора. Таким образом сохран етс  устойчива  работа инвертора при изменении сопротивлени  нагрузки до нул  до бесконечности. Зависимость тока нагрузки инвертора от величины ее сопротивлени  дл  случа дросселей одной величины показана на фиг. 3, крива  8. Здесь за базовые : величины прин ты сопротивление h X - где хх собственна  частота инвертора в режиме холостого хода; С - емкость конденсаторной батареи; и токI - JJ в 7 i Б где Uti - напр жение питани ; R - сопротивление нагрузки; н и Видно , что, начина  со значени  Н 4, ток нагрузки слабо зависит от величины ее сопротивлени . Участок характеристики , начина  со значени  И 4 и вьщ1е, целесообразно использовать в качестве рабочего, так как здесь достаточно высо ка  стабильность тока, а следовательно, обеспечиваетс  устойчивость и воспроизводимость дугового разр да. Предлагаемую схему целесообразно примен ть дл  питани  электродуговых нагрузок со сравнительно высоким сопротивлением (газовые лазеры, лампы накачки, некоторые типы плазмотронов). Дл  низкоомных же наг1Узок предпочтительней схема, представленна  на фиг. 2. Здесь коммутирующие дроссели 5 и 6 включены в диагональ полумоста параллельно, .причем последователь-, но с дросселем 6 включена нагрузка. (Устойчивость в режиме холостого хода обеспечиваетс  выбором соответствующей величины дроссел  5. Нагрузочна  характеристика инвертора, выполненного по этой схеме, показана на фиг. 3, крива  9. Участок стабильного тока здесь pacnono-f жен в зоне низких сопротивлений, начвна  с ,О. Дл  сравнени  на фиг. 3, крива  Ю приведена нагрузочна  характеристика полумостовой схемы инвертора, вз той в качестве прототипа. Устойчива  работа такой схемы возможна лишь до значени  относительниго сопротивлени  нагрузки (п) равного 2, причем здесь нет учас1 ка стабильного тока.

f

10

f

t

0

.

g

Claims (1)

1. АВТОНОМНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий подключенные к \ входным выводам два последовательно соединенных конденсатора и два последовательно соединенных тиристора, связанных с точкой соединения указанных конденсаторов через два коммутирующих дросселя и цепь нагрузки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивой ^заботы инвертора при изменении нагрузки от холостого хода до короткого замыкания и. формирования внешней характеристики, имеющей участок стабильного тока, последовательная цепочка, состоящая из первого коммутирующего дросселя и цепи нагрузки, шунтированной вторым коммутирующим дрос селем, включена между точками соединения указанных тиристоров и конденсаторов.