Последовательный инвертор тока

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобрете- . ния - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования при работе на высокодинамичную нагрузку, изменяющунгся в широких пределах. Устр-во содержит управляемые вентили 2 и 3, дроссель 4, включе1шьш в диагональ постоянного тока моста на управляемых вентилях 5-8. Конденсатор 11 подключен к местам соединения вентилей 2 и 3 и вентилей 6 и 8, Нагрузка 12 представляет собой сварочньй трансформатор. Регулирование длительности импульсов сварочного § тока производится изменением времени задержки подачи управляющих сигналов на вентили 5 и 7 соответственно по отношению к моментам включения вентилей 2, 8 и 3, 6. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ I 432702

А1 (51) 4 Н 02 М 7 519

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA к

® ф » 1,aP qg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

Н A BTGPCHGIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4226841 /2 4-0 7 (22) 09.04.87 (46) 23.10.88, Бюл.. В 39 (7 1) Московский энергетический институт и Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) О.Г. Булатов, В.С. Иванов, В.Д. Поляков, 10.А. Силантьев и А.И. Царенко (53) 62 1.314.572 (088.8) (56) Бальян P.Х. и др. Тиристорные генераторы и инверторы. — Л.: Энергоиздат, 1982, с. 77.

Авторское свидетельство СССР

У 263779, кл. В 23 К 11/26, 1968. (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЬП1 ИНВЕРТОР ТОКА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей sa счет обеспечения регулирования при работе на высокодинамичную нагрузку, изменяющуюся в широких пределах. Устр-во содержит управляемые вентили 2 и 3, дроссель 4, включе»»ньп» в диагональ постоянного тока моста иа управляемь»х вентилях 5-8.

Конденсатор 11 подключен к местам соединения вентилей 2 и 3 и вентилей

6 и 8. Нагрузка 12 представляет собой сварочный трансформатор. Регулирование длительности импульсов сварочного тока производится изменением времени задержки подачи управляющих сигналов на вентили 5 и 7 соответственно по отношению к моментам включения венти— лей2, 8и 3, 6. 5 ил.

l 432702

Изобретение относится к электро— технике и может быть использовано в устройствах питания сварочной дуги переменным прямоугольным, импульсным и постоянным током.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения регулирования при работе на высокодинамичную нагрузку, изме;няющуюся в широких пределах.

На фиг.1 и 2 изображена схема инвертора: на фиг. 3-5 — временные ди граммыы токов и напряжений U пояс няющие р аботу инве ртора.

Инвертор (фиг. 1 ) содержит по сле. довательно подключенные между положи тельным и отрицательным выводами ис.точника 1 постоянного напряжения дополнительные управляемые вентили 2 20 и 3, дроссель 4, включенный в диагональ постоянного тока моста на управ;ляемых вентилях 5-8 и соединенный че рез диоды 9 и 10 с выводами источни ка 1, а также конденсатор 11, под- 25 ,ключенный своими выводами соответстг; венно к точкам соединения вентилей

2, 3 и вентилей 6, 8. !1агрузка 12, представляющая собой сварочный транс, форматор (фиг. 1) либо сварочный 30 трансформатор с выпрямителем во вторичной цепи (фиг. 2), подключена между общей точкой соединения вентилей

5 и 7 и средним выводом источника 1.

Инвертор работает следующим образом.

Допустим к моменту t, конденсатор 11 заряжен до напряжения питания источника 1 U укаэанной на фиг. 1 полярности, а ток нагрузки замыкается по контуру: средний вывод источника

1 - нагрузка 12 (первичная обмотка сварочного трансформатора) — вентиль

7 — дроссель 4 — диод 9 — плюс источника 1. В момент производится включение вентилей 2, 8 и 5 импульсами управления i Вентиль 7 запирается, попадая под обратное напряжение, выделяемое на дросселе 4, Ток нагрузки изменяет направление и замыкает50 ся по контуру: плюс источника 1 вентиль 2 — конденсатор 11 — вентиль

8 — дроссель 4 — вентиль 5 — нагрузка 12 — средний вывод источника !. В момент t< конденсатор 11 перезаряжается до напряжения обратной полярности. Тиристоры 2 и 8 обесточиваются и восстанавливают управляющие свойства, а ток нагрузки замыкается через открывшийся диод 10, протекая по контуру: минус источника 1 — диод 10— дроссель 4 — вентиль 5 — нагрузка 12 средний вывод источника 1. В момент включаются вентили 3, 6 и 7. Вентиль 5 запирается, попадая под обратное напряжение, Ток нагрузки меняет направление и протекает по контуру: средний вывод источника — нагрузка 12 — вентиль 7 — дроссель 4 — вентиль 6 — конденсатор 11 — вентиль 3 минус источника 1 ° В момент t конденсатор 11 вновь перезаряжается до напряжения U укаэанной на фиг. 1 полярности. Вентили 3 и 6 запираются и восстанавливают свои управляющие свойства, а ток нагрузки замыкается через открывшийся диод 9. В момент

t производится включение вентилей

2, 8 и 5 процессы в инверторе повторяются.

В обмотках сварочного трансформатора формируется прямоугольный переменный ток, благоприятный для процесса сварки. При наличии выпрямителя на вторичной стороне сварочного трансформатора (фиг. 2) питание дуги производится постоянным током, повторяющим форму тока в сглаживающем дросселе 4.

При постоянстве частоты модуляции инвертор имеет круто падающую характеристику, т.е. является параметрическим "источником тока". Величина тока изменяется с изменением частоты модуляции инвертора..

Стабилизация и регулирование тока могут быть обеспечены путем однопозиционного слежения за задающим сигналом i (фиг, 3). Такая система позволяет получать предельное быстродействие при обработке возмущающих и задающих сигналов. При этом слежение может производиться за током дросселя 4, пропорциональным току нагрузки. Изменяя i по необходимому закону, можно получить импульсно-периодические режимы, позволяющие для каждого конкретного случая получать наилучшее качество сварного соединения и зкономию металла. В качестве примера на фиг. 4 приведена форма тока дуги i для схемы фиг. 2 при работе следящей системы в импульсно-периодическом режиме.

Инвертор позволяет также реализовать режим широтно-импульсного регулирования тока. Алгоритм переключе1432702

30 ния вентилей и временные диаграммы для данного режима изображены на фиг. 5. В этом режиме инвертор работает следующим образом.

Допустим к моменту t ток нагрузки замыкается через вентиль 7 и диод 9. В момент t включаются вентили 2 и 8, вентиль 7 запирается и ток нагрузки спадает к нулю. Ток дроссе- 1п ля 4 замыкается по контуру: дроссель

4 — диод 9 — вентиль 2 — конденсатор l l — вентиль 8, перезаряжая конденсатор 11. В момент t включается вентиль 5. Ток нагрузки возрастает 15 до значения тока дросселя 4 (практически мгновенно если не учитывать индуктивность рассеяния сварочного трансформатора) и замыкается в контуре: плюс источника 1 - вентиль 2 — 2Q конденсатор 11 — вентиль 8 — дроссель 4 — вентиль 5 — нагрузка 12— средний вывод источника 1. В момент

t конденсатор 11 перезаряжается до обратного напряжения, равного V, и 25 отпирается диод 10, замыкающий на себя ток перегрузки. Вентили 2 и 8 восстанавливают свои управляющие свойства. В момент t включаются вентили 3 и 6 и ток дросселя 4 начинает протекать по контуру: дроссель 4 — вентиль 6 — конденсатор 11 — вентиль 3— диод 10. Вентиль 5 запирается и ток нагрузки спадает к нулю. В момент t4 включается вентиль 7. Ток нагрузки З5 вновь возрастает до тока дросселя 4 и протекает по контуру: средний вывод источника 1 — нагрузка 12 — вентиль 7 — дроссель 4 — вентиль 6 .конденсатор 11 — вентиль 3 — минус 4р источника 1. По окончании перезаряда конденсатора 11 в момент t> открывается диод 9 и замыкает на себя ток нагрузки. В момент t производится включение вентилей 2 и 8, процессы.в 4 инверторе повторяются.

Регулирование длительности импульсов сварочного тока производится изменением времени задержки подачи управляющих сигналов на вентили 5 и

7 соответственно по отношению к моментам включения вентилей 2, 8 и 3,6.

Контроль коммутационной устойчивости инвертора обеспечивается слежением за током конденсатора 11. Пода55 ча очередных и1шульсов управления на вступающие в работу вентили 3, 6 либо 2, 8 разрешается лишь по окончании перезаряда конденсатора 11 и временной задержки, необходимой дпя восстановления управляющих свойств про» водивших вентилей (2 либо 3).

Устройство устойчиво работает не только в режиме больших токов и ко-роткого замыкания, но и в режиме малых токов и холостого хода. Так при обрыве дуги всегда имеется контур для протекания тока дросселя 4 через отпирающиеся диоды 9 или 10. Иаксимальные напряжения на всех элементах и выходе инвер ора строго ограничены и не зависят от изменения нагрузки.

Инвертор, обладая широкими функциональными воэможностями, обеспечивает быстродействующее регулирование и стабилизацию тока нагрузки, реализует широтно-импульсное регулирование тока и импульсно-периодические режимы работы.

Формула и э о б р е т е н и я

Последовательный инвертор тока, содержащий однофаэный управляемый вентильный мост, к одному из выводов постоянного тока которого подключен дроссель,к первому выводу переменного тока — конденсатор, а к второму выводу переменного тока — один из выходных выводов, отличающийся тем, что, с целью расширения функцио" нальных воэможностей sa счет обеспечения регулирования при работе на высокодинамическую нагрузку, изменяющуюся в широких пределах, он снабжен двумя диодами и двумя последователь" но соединенными дополнительными управляемыми вентилями, подключенными к входным выводам;и соединенными общей точкой со свободным выводом конденсатора, причем дроссель свободным выводом подключен к противоположному выводу постоянного тока вентильного моста, а дополнительные диоды соединены с дросселем в последовательную цепь> включенную встречно между положительным и отрицательным входными выводами.

1432 70?

1432 702

ih ig

Фиг. Ф

Составитель И.Жеребина

Техред 1,Дидык

Корректор Л. Патай

Редактор А.Итпзкина

Заказ 5458/51

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

<у гв

SyS

i ys,е Ят

Тираж 666 Подписное

В1!ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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