專利名稱：并聯(lián)逆變式晶閘管中頻電源不對稱起動及其控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及并聯(lián)逆變式晶閘管中頻電源裝置。
并聯(lián)逆變式晶閘管中頻電源是將工頻交流電經(jīng)整流、濾波，再由并聯(lián)逆變器逆變成中頻電壓，供負(fù)載感應(yīng)加熱的裝置，(見

圖1)。工作時，逆變晶閘管的觸發(fā)脈沖是由逆變器輸出的中頻信號uS經(jīng)對稱觸發(fā)脈沖形成電路產(chǎn)生，觸發(fā)脈沖滿足對稱觸發(fā)條件，即對角橋臂(S1，S4)或(S2，S3)須同時觸發(fā)，且交替輪流導(dǎo)通，它們的觸發(fā)相位互差180°，為保證逆變器可靠工作，晶閘管承受反壓的時間tf應(yīng)始終大于晶閘管關(guān)斷時間tq，(如圖4)，這樣，當(dāng)S1，S4觸發(fā)導(dǎo)通，換流之后，S2，S3能可靠關(guān)斷，反之亦然。該中頻電源的起動過程，就是向負(fù)載L，C并聯(lián)諧振槽路不斷輸入能量，使之逐漸建立起諧振電壓的過程，目前常用的起動方法有兩種一、預(yù)充電起動法，該法起動的初始能量來自預(yù)充電電容，因此需一套龐大的輔助電路，增加了成本，由于起動過程中一段時間內(nèi)，諧振槽路端電壓UC相對于穩(wěn)態(tài)工作電壓很低，所以這時逆變器的換流能力差，不僅換流過程慢，且換流后受濾波器磁能的影響，諧振槽路電壓將較快改變方向，出現(xiàn)晶閘管承受反壓時間小于關(guān)斷時間，使剛退出運行的晶閘管不能可靠關(guān)斷而導(dǎo)致起動失敗，特別對于低阻抗負(fù)載，起動更為困難。二、預(yù)充磁起動法，它是利用裝置本身的濾波電抗器作為初始能量的貯存元件，雖起動所需輔助元件相對較少，但與上述預(yù)充電法同樣的原因，造成起動困難，特別在較高頻率范圍(2.5K～10KHz)，尤其如此，所以其應(yīng)用受到了很大限制。
本發(fā)明的目的旨在改善并聯(lián)逆變式晶閘管中頻電源的起動性能，提出一種起動所需輔助元件少，成本低，負(fù)載適應(yīng)能力強，且在整個中頻范圍(0.5K～10KHz)均能可靠起動的方法及其控制。
本發(fā)明提出的起動方法是在起動過程中對逆變晶閘管的觸發(fā)采用三橋臂不對稱觸發(fā)，即先暫不觸發(fā)逆變橋中某一晶閘管，以延長晶閘管負(fù)向電壓持續(xù)時間tf，使晶閘管承受反壓的時間tf始終大于關(guān)斷時間tq，保證可靠起動，待中頻電源裝置起動起來后，使逆變晶閘管再轉(zhuǎn)為正常運行時的四橋臂對稱觸發(fā)控制。
為實現(xiàn)這一起動法，一般可在控制電路中增設(shè)脈沖控制器，起動時由其將對稱觸發(fā)脈沖信號實行封鎖，并發(fā)出脈沖，觸發(fā)逆變橋三個橋臂的晶閘管，起動完畢，則解除封鎖，停發(fā)脈沖，這時逆變晶閘管轉(zhuǎn)為正常運行時的四橋臂對稱觸發(fā)控制狀態(tài)。該脈沖控制器可以由單片微機或其他微機系統(tǒng)所構(gòu)成。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是并聯(lián)逆變式晶閘管中頻電源原理結(jié)構(gòu)圖;圖中1為三相全控整流橋，2為濾波電抗器，3為由晶閘管S1～S4構(gòu)成的并聯(lián)逆變器，4為負(fù)載。
圖2是逆變晶閘管觸發(fā)脈沖的控制原理圖。
圖3是起動時三橋臂晶閘管不對稱觸發(fā)脈沖及其電壓波形。
圖4是運行時四橋臂晶閘管對稱觸發(fā)脈沖及其電壓波形。
圖5是本發(fā)明的一種實施例。
參照圖2，逆變晶閘管觸發(fā)脈沖的控制電路包括對稱觸發(fā)脈沖形成電路5，功放電路6及脈沖控制器7，起動過程中，當(dāng)負(fù)載并聯(lián)諧振槽路的端電壓Uc低于穩(wěn)態(tài)工作電壓時，由脈沖控制器將對稱觸發(fā)脈沖形成電路封鎖，并按三橋臂觸發(fā)方式發(fā)出脈沖，該脈沖經(jīng)放大電路放大后去觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管。觸發(fā)脈沖的順序及晶閘管承受反壓的波形見圖3所示，設(shè)晶閘管S2暫不觸發(fā)，圖3(d)，(e)分別為晶閘管S3及S1，S4的觸發(fā)脈沖，圖3(a)，(b)，(c)分別為晶閘管S1、S4，S3和S2承受反壓的波形圖，其觸發(fā)脈沖的頻率可按與一般他激方式相同的原則加以選擇。由于，這種三橋臂不對稱觸發(fā)起動，有半個逆變周期，負(fù)載是處于自由振蕩狀態(tài)的，因此使負(fù)載并聯(lián)諧振槽路的端電壓UC反向過程變慢，這樣在能量注入和強迫振蕩之間就得到了較好的平衡，增加了晶閘管承受反壓的時間tf，實現(xiàn)了使晶閘管承受反壓時間tf始終大于關(guān)斷時間tq，有利于改善起動性能，提高起動成功率。當(dāng)負(fù)載并聯(lián)諧振槽路的端電壓UC增大到接近或達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作電壓時，則脈沖控制器解除封鎖，并停發(fā)脈沖，這時逆變晶閘管的觸發(fā)脈沖轉(zhuǎn)為正常運行時的四橋臂對稱觸發(fā)控制，即觸發(fā)脈沖是由中頻信號uS經(jīng)對稱觸發(fā)脈沖形成電路產(chǎn)生并由功放電路放大。其觸發(fā)脈沖及晶閘管承受反壓的波形如圖4所示，圖4(c)，(d)分別為晶閘管S1，S4和S2，S3的觸發(fā)脈沖，圖4(a)，(b)分別為晶閘管S1，S4和S2，S3承受反壓的波形圖。
由于單片微機系統(tǒng)具有控制靈活、準(zhǔn)確，便于設(shè)計，抗干擾性能好等優(yōu)點，因此以單片微機系統(tǒng)作為脈沖控制器來實現(xiàn)上述對逆變晶閘管的觸發(fā)脈沖控制是一理想途徑，圖5給出的是一種以單片微機系統(tǒng)作為脈沖控制器的實例。起動時，單片機8031按固化在EPROM2732中的程序，通過鎖存器74LS273(Ⅱ)和光隔離環(huán)節(jié)發(fā)出三橋臂不對稱逆變觸發(fā)脈沖P，該組信號直接經(jīng)功放電路〔6〕，驅(qū)動相應(yīng)的晶閘管，同時單片機還輸出一路封鎖信號O，使對稱觸發(fā)脈沖形成電路〔5〕中的單穩(wěn)電路CD4538不工作。起動起來后，單片機則解除這一封鎖，并停發(fā)逆變觸發(fā)脈沖P，這時的逆變晶閘管觸發(fā)脈沖由電路〔5〕發(fā)出。
本發(fā)明所述的起動方法，由于逆變橋三橋臂的不對稱觸發(fā)可選擇在換流條件最惡劣的時間段內(nèi)，即負(fù)載槽路端電壓UC最低時發(fā)生作用，所以能有效地提高逆變器的換流能力，改善起動性能，在很大頻率范圍(0.5K～10KHz)和很大功率范圍(50KW～500KW)對額定電流及額定電流以下的任意負(fù)載均能頻繁可靠起動，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，所需輔助元件少，成本顯著降低。
權(quán)利要求
1.并聯(lián)逆變式晶閘管中頻電源不對稱起動法，其特征在于起動時對逆變晶閘管[S1～S4]的觸發(fā)，采用三橋臂不對稱觸發(fā)，待起動完畢轉(zhuǎn)為運行時的四橋臂對稱觸發(fā)控制。
2.專用于權(quán)利要求1所述起動法的控制電路，含對稱觸發(fā)脈沖形成電路〔5〕，功放電路〔6〕，中頻信號US經(jīng)對稱觸發(fā)脈沖形成電路〔5〕產(chǎn)生的脈沖通過功放電路〔6〕放大后作為運行時逆變晶閘管〔S1～S4〕的對稱觸發(fā)控制信號，其特征在于在控制電路中還設(shè)置了脈沖控制器〔7〕，起動時，由其將對稱觸發(fā)脈沖形成電路實行封鎖，并發(fā)出脈沖信號觸發(fā)逆變橋三個橋臂的晶閘管，起動完畢，其解除封鎖并停發(fā)脈沖。
3.按權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于所說的脈沖控制器是單片微機或其他微機系統(tǒng)。
全文摘要
“并聯(lián)逆變式晶閘管中頻電源不對稱起動及其控制”涉及中頻電源裝置。該法起動過程，對逆變晶閘管是采用三橋臂不對稱觸發(fā)而后再轉(zhuǎn)為四橋臂對稱觸發(fā)控制的。它的實現(xiàn)靠控制電路中設(shè)置的脈沖控制器，起動時由其將對稱觸發(fā)脈沖實現(xiàn)封鎖，并發(fā)出脈沖觸發(fā)逆變橋三個橋臂的晶閘管，起動畢解除封鎖停發(fā)脈沖，則成正常運行的對稱觸發(fā)控制，該起動法能有效地提高逆變器的換流能力，起動成功率高，負(fù)載適應(yīng)性強。
文檔編號H02M5/45GK1065956SQ9110244
公開日1992年11月4日 申請日期1991年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月16日
發(fā)明者潘航文, 諸葛琨, 朱伯年 申請人:浙江大學(xué)