专利名称：并联逆变式晶闸管中频电源不对称起动及其控制的制作方法
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是将工频交流电经整流、滤波，再由并联逆变器逆变成中频电压，供负载感应加热的装置，(见
图1)。工作时，逆变晶闸管的触发脉冲是由逆变器输出的中频信号uS经对称触发脉冲形成电路产生，触发脉冲满足对称触发条件，即对角桥臂(S1，S4)或(S2，S3)须同时触发，且交替轮流导通，它们的触发相位互差180°，为保证逆变器可靠工作，晶闸管承受反压的时间tf应始终大于晶闸管关断时间tq，(如图4)，这样，当S1，S4触发导通，换流之后，S2，S3能可靠关断，反之亦然。该中频电源的起动过程，就是向负载L，C并联谐振槽路不断输入能量，使之逐渐建立起谐振电压的过程，目前常用的起动方法有两种一、预充电起动法，该法起动的初始能量来自预充电电容，因此需一套庞大的辅助电路，增加了成本，由于起动过程中一段时间内，谐振槽路端电压UC相对于稳态工作电压很低，所以这时逆变器的换流能力差，不仅换流过程慢，且换流后受滤波器磁能的影响，谐振槽路电压将较快改变方向，出现晶闸管承受反压时间小于关断时间，使刚退出运行的晶闸管不能可靠关断而导致起动失败，特别对于低阻抗负载，起动更为困难。二、预充磁起动法，它是利用装置本身的滤波电抗器作为初始能量的贮存元件，虽起动所需辅助元件相对较少，但与上述预充电法同样的原因，造成起动困难，特别在较高频率范围(2.5K～10KHz)，尤其如此，所以其应用受到了很大限制。
本发明的目的旨在改善并联逆变式晶闸管中频电源的起动性能，提出一种起动所需辅助元件少，成本低，负载适应能力强，且在整个中频范围(0.5K～10KHz)均能可靠起动的方法及其控制。
本发明提出的起动方法是在起动过程中对逆变晶闸管的触发采用三桥臂不对称触发，即先暂不触发逆变桥中某一晶闸管，以延长晶闸管负向电压持续时间tf，使晶闸管承受反压的时间tf始终大于关断时间tq，保证可靠起动，待中频电源装置起动起来后，使逆变晶闸管再转为正常运行时的四桥臂对称触发控制。
为实现这一起动法，一般可在控制电路中增设脉冲控制器，起动时由其将对称触发脉冲信号实行封锁，并发出脉冲，触发逆变桥三个桥臂的晶闸管，起动完毕，则解除封锁，停发脉冲，这时逆变晶闸管转为正常运行时的四桥臂对称触发控制状态。该脉冲控制器可以由单片微机或其他微机系统所构成。
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1是并联逆变式晶闸管中频电源原理结构图;图中1为三相全控整流桥，2为滤波电抗器，3为由晶闸管S1～S4构成的并联逆变器，4为负载。
图2是逆变晶闸管触发脉冲的控制原理图。
图3是起动时三桥臂晶闸管不对称触发脉冲及其电压波形。
图4是运行时四桥臂晶闸管对称触发脉冲及其电压波形。
图5是本发明的一种实施例。
参照图2，逆变晶闸管触发脉冲的控制电路包括对称触发脉冲形成电路5，功放电路6及脉冲控制器7，起动过程中，当负载并联谐振槽路的端电压Uc低于稳态工作电压时，由脉冲控制器将对称触发脉冲形成电路封锁，并按三桥臂触发方式发出脉冲，该脉冲经放大电路放大后去触发相应的晶闸管。触发脉冲的顺序及晶闸管承受反压的波形见图3所示，设晶闸管S2暂不触发，图3(d)，(e)分别为晶闸管S3及S1，S4的触发脉冲，图3(a)，(b)，(c)分别为晶闸管S1、S4，S3和S2承受反压的波形图，其触发脉冲的频率可按与一般他激方式相同的原则加以选择。由于，这种三桥臂不对称触发起动，有半个逆变周期，负载是处于自由振荡状态的，因此使负载并联谐振槽路的端电压UC反向过程变慢，这样在能量注入和强迫振荡之间就得到了较好的平衡，增加了晶闸管承受反压的时间tf，实现了使晶闸管承受反压时间tf始终大于关断时间tq，有利于改善起动性能，提高起动成功率。当负载并联谐振槽路的端电压UC增大到接近或达到稳态工作电压时，则脉冲控制器解除封锁，并停发脉冲，这时逆变晶闸管的触发脉冲转为正常运行时的四桥臂对称触发控制，即触发脉冲是由中频信号uS经对称触发脉冲形成电路产生并由功放电路放大。其触发脉冲及晶闸管承受反压的波形如图4所示，图4(c)，(d)分别为晶闸管S1，S4和S2，S3的触发脉冲，图4(a)，(b)分别为晶闸管S1，S4和S2，S3承受反压的波形图。
由于单片微机系统具有控制灵活、准确，便于设计，抗干扰性能好等优点，因此以单片微机系统作为脉冲控制器来实现上述对逆变晶闸管的触发脉冲控制是一理想途径，图5给出的是一种以单片微机系统作为脉冲控制器的实例。起动时，单片机8031按固化在EPROM2732中的程序，通过锁存器74LS273(Ⅱ)和光隔离环节发出三桥臂不对称逆变触发脉冲P，该组信号直接经功放电路〔6〕，驱动相应的晶闸管，同时单片机还输出一路封锁信号O，使对称触发脉冲形成电路〔5〕中的单稳电路CD4538不工作。起动起来后，单片机则解除这一封锁，并停发逆变触发脉冲P，这时的逆变晶闸管触发脉冲由电路〔5〕发出。
本发明所述的起动方法，由于逆变桥三桥臂的不对称触发可选择在换流条件最恶劣的时间段内，即负载槽路端电压UC最低时发生作用，所以能有效地提高逆变器的换流能力，改善起动性能，在很大频率范围(0.5K～10KHz)和很大功率范围(50KW～500KW)对额定电流及额定电流以下的任意负载均能频繁可靠起动，本发明结构简单，所需辅助元件少，成本显著降低。
权利要求
1.并联逆变式晶闸管中频电源不对称起动法，其特征在于起动时对逆变晶闸管[S1～S4]的触发，采用三桥臂不对称触发，待起动完毕转为运行时的四桥臂对称触发控制。
2.专用于权利要求1所述起动法的控制电路，含对称触发脉冲形成电路〔5〕，功放电路〔6〕，中频信号US经对称触发脉冲形成电路〔5〕产生的脉冲通过功放电路〔6〕放大后作为运行时逆变晶闸管〔S1～S4〕的对称触发控制信号，其特征在于在控制电路中还设置了脉冲控制器〔7〕，起动时，由其将对称触发脉冲形成电路实行封锁，并发出脉冲信号触发逆变桥三个桥臂的晶闸管，起动完毕，其解除封锁并停发脉冲。
3.按权利要求2所述的控制电路，其特征在于所说的脉冲控制器是单片微机或其他微机系统。
全文摘要
“并联逆变式晶闸管中频电源不对称起动及其控制”涉及中频电源装置。该法起动过程，对逆变晶闸管是采用三桥臂不对称触发而后再转为四桥臂对称触发控制的。它的实现靠控制电路中设置的脉冲控制器，起动时由其将对称触发脉冲实现封锁，并发出脉冲触发逆变桥三个桥臂的晶闸管，起动毕解除封锁停发脉冲，则成正常运行的对称触发控制，该起动法能有效地提高逆变器的换流能力，起动成功率高，负载适应性强。
文档编号H02M5/45GK1065956SQ9110244
公开日1992年11月4日 申请日期1991年4月16日 优先权日1991年4月16日
发明者潘航文, 诸葛琨, 朱伯年 申请人:浙江大学