专利名称：并联逆变式晶闸管中频电源直接自激起动的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及并联逆变式晶闸管中频电源装置。
并联逆变式晶闸管中频电源在工业生产中得到广泛应用，该电源装置是将三相工频交流电先进行整流，滤波，而后再由并联逆变器逆变成中频电压，供给感应加热器负载。并联逆变器可靠正常工作的条件是其工作频率必须高于负载电路的频率，为此逆变器的触发信号应来自负载，工作时，负载电路的电流信号和电压信号分别由电流互感器和电压互感器检出，在由电流信号取样电阻和电压信号取样电阻构成的取样电路中迭加后进入脉冲形成电路，脉冲形成电路的输出脉冲经功放电路放大后去触发逆变器相应的晶闸管。由于逆变器未工作时，在负载上无信号可取，这就产生了逆变器的起动问题，常采用的有预充电起动法，它将预先充好电的电容器与负载接通，以获取一个负载电流、电压信号，这时由电容器放电建立起来的中频电压其值较低，故逆变器的换流能力很差。此时经整流桥整流输出的直流电压的高低会直接影响起动成败，电压高，则进入逆变器的电流大，过大的电流会因逆变器换流能力差而导致逆变失败，电压低，则会因逆变器得不到能量的及时补充而停止工作，为提高起动成功率，目前通常采用的办法是起动前先使滤波电抗器预磁化，以使逆变器在起动过程中能及时获取能量补充，同时用加大电流信号取样电阻来加大电流信号，使得逆变角增大来提高逆变器的换流能力，待起动成功后，再将取样电阻切换到正常值，但在电阻切除时，又往往因逆变角突变而导致中频电源起动失败。综上所述，可见并联逆变式晶闸管中频电源的起动尚存以下问题起动成功率低，特别是在低阻抗、低品质因数负载情况下，起动更困难;起动前需合理选择整流桥输出的直流电压初始值，在电压初始值过高而使起动失败时，对装置有过电流冲击;起动时采用预充电，预磁化，电流取样电阻切换等措施，既繁复，又使电路复杂化，电源可靠性下降，并增加了生产成本。
本发明目的旨在改善并联逆变式晶闸管中频电源的起动性能，提出一种简便可靠的直接自激起动法，以提高起动成功率，简化电路，降低成本。
本发明的技术解决方案是利用二极管的非线性伏安特性，实现起动过程中逆变角由大到小的自动跟踪调节，为此，以含二极管的取样电路来取代以电阻构成的取样电路，并采用高灵敏脉冲形成电路，它能将微弱的负载电流，电压信号检出，生成触发脉冲信号，有利于起动。本发明最好再设置一个自动操作电路，可使晶闸管中频电源实现起动过程自动化。
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的并联逆变式晶闸管中频电源直接自激起动的电路结构图;
图2是本发明中的自动操作电路原理框图;
图3是自动操作电路的一种具体实施电路。
参照图1，图中粗黑线为主电路，它包括三相全控整流桥B，滤波电抗器Ld，由晶闸管T1，T2，T3，T4构成的并联逆变器，图中LH，RH，CH为负载等效电路。工作时，三相工频交流电经全控整流桥整流成直流电压ud，该直流电压经滤波电抗器滤波后进入并联逆变器，逆变成中频电压输给负载。控制电路包括电流互感器CT，电压互感器PT，取样电路1，脉冲形成电路2，功放电路3，整流触发电路4，在图1所示电路中，这里还设有一个自动操作电路5。其中取样电路1是由一组反向并联的二极管D与电阻RCS串联作为电流信号取样电路，它和电压信号取样电阻Ru相串联构成。脉冲形成电路是由保护二极管D1，D2，高灵敏电压比较器A1，A2单稳电路A3、A4及相应的电阻网络构成的高灵敏脉冲形成电路。起动时，改变输入整流触发电路4的控制电压uK，使整流桥输出的直流电压ud由零逐渐上升，其较大的脉动部分通过逆变器晶闸管T1～T4的漏电阻及并联的阻容电路将在逆变器负载回路中产生微小的振荡电压及负载电流，该负载电流、电压信号通过电流互感器CT及电压互感器PT在取样电路1中迭加，而后进入脉冲形成电路2，在脉冲形成电路2中，迭加后的合成信号经保护二极管嵌位后送入两只高灵敏电压比较器A1、A2，再经单稳电路A3、A4输出，由于脉冲形成电路中采用的是高灵敏度电压比较器，且取样电路中的二极管在小电流下等效阻抗很高，所以尽管这时负载电流及电压很微弱，也能将其检出，脉冲形成电路输出的脉冲信号经功放电路3放大产生触发脉冲ug1，3及ug2，4，去触发逆变器晶闸管T1、T3及T2、T4。由于负载电流信号的取样是采用反向并联的二极管与电阻串联的电路，而二极管的非线性伏安特性，具有小电流时，其等效阻抗大，大电流时，等效阻抗小，这正符合中频电源起动要求，刚起动时，负载电流小，此时二极管的阻抗大，得到的电流信号值较大，逆变角也增大，逆变器换流能力增强，有利于电源起动。起动过程中，随着中频电压uH逐渐上升，负载电流渐渐增加，二极管阻抗随之逐渐变小，电流信号的相对值慢慢下降，则逆变角也自动减小，因逆变角自大到小的过程是渐变的，故不会发生因逆变角突变而造成起动失败，随着直流电压ud由零逐渐上升，中频电源直接自激起动并转入正常工作，调节控制电压uK即可调节直流电压ud，从而可改变逆变器输出功率大小。
参照图2，自动操作电路是由控制电压发生电路9，中频电压检测电路6，控制电压检测电路7及逻辑门8组成。控制电压发生电路9产生一个由零始按一定规律上升的直流电压uK，输入整流触发电路4用以控制整流桥输出电压ud，使其也从零值开始上升，在此过程中，中频电源直接自激起动，中频电压建立。由中频电压检测电路6与控制电压检测电路7分别对中频电压uH和控制电压uK进行检测，其检测结果输入逻辑门8中进行判断，若中频电压和控制电压均已达到定值，则逻辑门的输出使控制电压uK快速上升，以使中频电源的输出功率快速增大，若控制电压uK已到定值，而无中频电压输出，则逻辑门输出使控制电压发生电路所产生的uK值回到零后再缓慢上升，然后重复上述过程。
图3给出了自动操作电路的一种实例。其原理如下晶闸管中频电源的主电源供电后，合上控制电源及断开图3中开关K4，此时电容器C1经R1充电，充电电压uC逐渐升高，它经跟随器BG4，BG5输出，作为三相全控整流桥触发电路的控制电压uK，这样就使整流桥输出电压ud随uK的上升而逐步上升。逆变器则自行启动，负载上中频电压uH建立，它先由中频电压变压器T1隔离及降压再经半波整流后送至比较器A5的反相输入端使A5输出端为低电平。与此同时，BG4，BG5输出的控制电压uK上升到阀值(由W2设定)时，也使比较器A6输出端为低电平，因A5、A6的输出就是或非门B2的输入，故使B2输出端为高电平，从而使BG1及BG2导通，这样，电容器C1又增加了BG2，R2一条充电电路，它使控制电压uK更快上升，并使直流电压ud及其相对应的负载中频电压uH升到由W1所设定的终值。若在控制电压uK上升到阀值时，中频电压仍未建立，则A5输出端为高电平，因而或非门B2输出端为低电平，BG1，BG2截止，但BG3因或非门B3输出为高电平而导通，电容器C1上电压uC经R3，BG3迅速放电，这时控制电压uK也随之降低，它使整流桥输出电压ud也下降，并接近零伏。在控制电压uK下降，并接近零伏时，A6又翻转，BG3又截止，此后电容C1又经R1充电而上升，并重复上述过程。
由于本发明用含二极管的电路作为电流信号取样，其非线性特性正好自然满足起动时逆变角需由大到小的变化规律，而且又有高灵敏脉冲形成电路相配合，提高了小信号下脉冲形成电路的灵敏度，因此大大提高了起动成功率。试验表明在额定负载情况下，起动成功率达100%，即使是低阻抗，低品质因素负载，也能可靠起动，应用本发明，在起动过程中无需进行预充电，预磁化，电阻切换等措施，使电路大为简化，装置成本降低，单台电源成本可下降1500元以上，此外，本发明起动过程从零电压开始，加上设置了自动操作电路，即使装置有故障造成起动失败，也不会造成过电压、过电流，避免了对装置的冲击，提高了中频电源装置的可靠性。
权利要求
1.一种并联逆变式晶闸管中频电源装置，有主电路和控制电路二部分，其主要电路包括三相全控整流桥[B]，滤波电抗器[Ld]及由晶闸管T1、T2、T3、T4组成的并联逆变器，三相工频交流电经整流、滤波后进入并联逆变器逆变成中频电压；控制电路包括电流互感器[CT]，电压互感器[PT]，取样电路[1]，脉冲形成电路[2]，功放电路[3]，整流触发电路[4]，由取样电路[1]将来自电流互感器[CT]和电压互感器[PT]的电流、电压信号进行迭加而后输给脉冲形成电路[2]，它产生的脉冲信号经功放电路[3]放大后去触发逆变器晶闸管，本发明的特征在于所说的取样电路[1]是含二极管的电路，以利用二极管的非线性特性，实现起动过程中逆变角由大到小的自动跟踪调节，所说的脉冲形成电路[2]是高灵敏脉冲形成电路。
2.按权利要求1所述的中频电源装置，其特征在于含二极管的取样电路中对于电流信号的取样是以一组反向并联二极管〔D〕和电阻RCS串联而成。
3.按权利要求1所述的中频电源装置，其特征在于所说的高灵敏脉冲形成电路是由二极管〔D1，D2〕，高灵敏电压比较器〔A1，A2〕，单稳电路〔A3，A4〕及相应的电阻网络构成。
4.按权利要求1所述的中频电源装置，其特征在于所说的控制电路中还具有一个自动操作电路〔5〕，该自动操作电路包括a)控制电压发生电路〔9〕，产生一个由零始按一定规律上升的直流电压uK，供给整流触发电路〔4〕;b)中频电压检测电路〔6〕，检测逆变器输出的中频电压uH;c)控制电压检测电路〔7〕，检测控制电压发生电路〔9〕输出的控制电压uK;d)逻辑门〔8〕，对来自中频电压检测电路的中频电压uH及控制电压检测电路的控制电压uK进行判断，产生一个使控制电压uK上升或回到零的信号。
全文摘要
本发明公开了一种并联逆变式晶闸管中频电源直接自激起动的电路。它是以含二极管的电路作为取样电路，并配以高灵敏脉冲形成电路能将微弱的负载电流、电压信号检出，生成触发逆变器晶闸管的脉冲信号。因二极管的非线性伏安特性，正好自然满足中频电源起动时其逆变角需由大到小的变化规律，从而提高了起动成功率，且可省去通常采用的预充电，预磁化等，使电路简化，可靠性增强。
文档编号H02M5/45GK1060749SQ9010838
公开日1992年4月29日 申请日期1990年10月13日 优先权日1990年10月13日
发明者张仲超, 顾逸新 申请人:浙江大学