CS272908B1

CS272908B1 - Connection of thyristor converter's control circuit

Info

Publication number: CS272908B1
Application number: CS834088A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Ing Novak
Original assignee: Novak Miroslav
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS834088A1

Abstract

The connection of the control circuit is used, according to the invention, for control of ignition pulses of the thyristor inverters with the series resonance circuit having the parallel load circuit, e.g. for induction heating. The merit of the connection lies in the fact that the controlling comparator for ignition of the thyristor is connected to the source of the reference voltage and to the integration condenser, which is alternately charged and discharged by two power packs, from which one is switched by the voltage comparator on the load of the inverter. The connection safeguards the optimal operating frequency and current phase of the inverter while changing parameters of the load when operating.<IMAGE>

Description

(57) Zapojení řídícího obvodu po.die vynálezu so používá k řízení zapalovacích pulsů tyristořových střidačů se sériovým rezonančním obvodem s paralelním obvodem zátěže, například pro indukční ohřev. Podstata zapojeni spočívá v tom, že řídicí komparátor pro zapalováni tyristoru je připojen ke zdroji referenčního napětí a k integračnímu kondenzátoru, který je střídavě nabíjen a vybíjen dvěma proudovými zdroji, z nichž jeden je zapínán komparátorem napětí na zátěži střidače. Zapojeni zajištujo optimální pracovní kmitočet a fázi proudu střidače při změně parametrů zátěže během činnosti.(57) The control circuit connection of the invention is used to control the ignition pulses of thyristor inverters with a series resonant circuit with a parallel load circuit, for example for induction heating. The principle of the circuit is that the control comparator for the thyristor ignition is connected to a reference voltage source and to an integrating capacitor, which is alternately charged and discharged by two current sources, one of which is switched on by the voltage comparator on the inverter load. The wiring ensures optimum operating frequency and phase of the inverter when changing load parameters during operation.

272 908 (11) (13) s* (51) Int. Cl.⁵ 272 908 (11) (13) s (51) Int. Cl. ⁵

H 05 B 6/06 a·H 05 B 6/06 a ·

COWHAT

CS 272 908 B1CS 272 908 B1

Vynález se týká zapojeni řídicího obvodu tyristorového střídače se sériovým rezonančním obvodem, ve kterém zátěž představuje paralelní rezonanční obvod j například indukční ohřívací zařízení.The invention relates to a control circuit of a thyristor inverter with a series resonant circuit in which the load is a parallel resonant circuit, for example an induction heating device.

□osud se k řízeni zapalování tyristoru střidače tohoto typu používá zapojeni s komparátorem napětí na' zátěži a zpožďovacím obvodem,· přičemž okamžik zapáleni tyristoru střidaěe následuje s konstantním zpožděním, daným například monostabilním obvodem, za průchodem napětí zátěže nulou. Zpožděni je zvoleno podle kmitočtu zátěže a podle rezonančního kmitočtu obvodu střídače. Při změně rezonančního kmitočtu obvodu zátěže,’ ke kterému dochází například pří indukčním ohřevu oceli, takto řízený střidač nesleduje kmitočet zátěže a dochází k přetěžování obvodu střidačs vysokým napětím a proudem.Fate is used to control the ignition of the inverter thyristor of this type using a load comparator and a delay circuit, wherein the moment of ignition of the inverter thyristor follows with a constant delay, such as a monostable circuit, after passing the load voltage to zero. The delay is selected according to the load frequency and the resonant frequency of the inverter circuit. When changing the resonant frequency of the load circuit, such as during the induction heating of steel, the inverter so controlled does not monitor the load frequency and overloads the inverter circuit with high voltage and current.

Tyto nevýhody odstraňuje zapojeni řídicího obvodu tyristorového střidače podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom,’ že paralelně k integračnímu kondenzátoru je zapojen první proudový zdroj řízený prvním komparátorem připojeným na svorky výstupního napětí střídače a dále k integračnímu kondenzátoru je paralelně připojen druhý proudový zdroj.These disadvantages are overcome by the connection of the control circuit of the thyristor inverter according to the invention, characterized in that a first current source controlled by a first comparator connected to the inverter output voltage terminals is connected in parallel to the integration capacitor and a second current source is connected in parallel to the integration capacitor.

K prvnímu pólu integračního kondenzátoru je připojen první vstup druhého komparátoru, jehož druhý vstup je připojen k prvnímu pólu zdroje referenčního napětí. Druhý pal zdroje referenčního napětí je připojen k druhému pólu integračního kondenzátoru. Výstup druhého komparátoru je připojen k zapalovacímu obvodu.The first input of the second comparator is connected to the first pole of the integration capacitor, the second input of which is connected to the first pole of the reference voltage source. The second pal of the reference voltage source is connected to the second pole of the integrating capacitor. The output of the second comparator is connected to the ignition circuit.

Zapojením řídicích obvodů podle vynálezu je oproti stávajícím zapojením zajištěna optimální regulace kmitočtu střídače podle rezonančního kmitočtu obvodu zátěže v širokých mezích, čímž je dosaženo nižšího zatíženi obvodu střidače při stejném výkonu a vyšši účinnosti přeměny energie.By connecting the control circuits according to the invention, an optimum frequency control of the inverter according to the resonant frequency of the load circuit is provided over wide limits, thus achieving a lower load on the inverter circuit at the same power and higher energy conversion efficiency.

Na připojeném výkrese je na obr. 1 zapojení řídicího obvodu tyristorového střídače podle vynálezu, na obr. 2 je znázorněn časový průběh napětí UZ na zátěži^ časový průběh proudu střídače IS a odpovídající průběh napětí UC integračního kondenzátoru řídicího obvodu pro kladnou větev a na obr. 3 je znázorněno principiální zapojeni rezonančního střídače v půlmústkovém zapojení s oddělenými rezonančními tlumivkami.FIG. 1 shows the circuit of the control circuit of the thyristor inverter according to the invention, FIG. 2 shows the voltage waveform UZ on the load, the time waveform of the inverter current IS and the corresponding voltage waveform UC of the control circuit for the positive branch. 3 shows the principle connection of the resonant inverter in a half-circuit connection with separate resonant chokes.

Podle schéma zapojení na obrázku 1 je paralelně k integračnímu kondenzátoru 15 zapojen první proudový zdroj 22» řízený prvním komparátorem 12 připojeným na svorky 10 a 11 výstupního napětí střidače. Dále k integračnímu kondenzátoru 15 je paralelně připojen druhý proudový zdroj 14. K prvnímu pólu 20 integračního kondenzátoru 15 je připojen první vstup druhého komparátoru 17; jehož druhý vstup je připojen k prvnímu pólu zdroje 18 referenčního napětí. Druhý pól zdroje 18 referenčního napětí je připojen k druhému pólu 21 integračního kondenzátoru 15. Výstup druhého komparátoru 17 je připojen k zapalovacímu obvodu 19 jednoho tyristoru, respektive jedné skupiny tyristorů.According to the wiring diagram in Figure 1, a first current source 22 ' controlled by a first comparator 12 connected to terminals 10 and 11 of the inverter output voltage is connected in parallel to the integration capacitor 15. Further, a second power supply 14 is connected in parallel to the integration capacitor 15. The first input of the second comparator 17 is connected to the first pole 20 of the integration capacitor 15; whose second input is connected to the first pole of the reference voltage source 18. The other pole of the reference voltage source 18 is connected to the second pole 21 of the integrating capacitor 15. The output of the second comparator 17 is connected to the ignition circuit 19 of one thyristor and one thyristor group, respectively.

V předchozí půlperiodě napětí zátěže UZ,’ například se zápornou polaritou, je první proudový zdroj 13 vypnut a integrační kondenzátor 1'5 se nabíjí konstantním proudem I po dobu T/2 na napětí Ul. V další pracovní kladné půlperiodě zapne druhý komparátor 17 napětí zátěže druhý proudový zdroj 14 s proudem o velikosti 3.1 s opačnou polaritou,· takže « integrační kondenzátor 15 se vybíjí proudem 2.1 až do nulového napětí UC, vymezeného například diodou zapojenou paralelně k integračnímu kondenzátoru. Tohoto výchozího napětí dosáhne po uplynuti poloviny půlperiody,' to je za dobu T/4. V tomto okamžiku je na zátěži maximální napětí UZ. Před tím ovšem dojde k překlopeni komparátoru řídicích pulsů, jehož referenční napětí U2 Ul,’ a to v doběIn the previous half-period of the load voltage US, for example with negative polarity, the first current source 13 is switched off and the integrating capacitor 15 is charged with a constant current I for a time T / 2 to voltage U1. In another working positive half-period, the second comparator 17 energizes the second current source 14 with a current of magnitude 3.1 of opposite polarity, so that the integrating capacitor 15 is discharged by current 2.1 up to zero voltage UC, defined for example by a diode connected parallel to the integrating capacitor. This initial voltage reaches after half a half period, i.e. T / 4. At this point, the maximum voltage UZ is applied to the load. Before that, however, the control pulse comparator, whose reference voltage U2 U1,

U2.C před dosažením maximálního napětí UZ na zátěži. Pokud zvolíme napětí U2 tak, aby TI bylo rovno polovině délky pulzu rezonančního obvodu střidače, bude proud IS rezonančního obvodu střídače odevzdávat maximální výkon do obvodu zátěže. Pro opačnou polaritu napětí. UZ na zátěži a pro druhý tyriator, respektive druhou skupinu tyristorů, použijeme analogické zapojeni.U2.C before reaching the maximum voltage UZ on the load. If U2 is selected so that T1 is equal to half the pulse length of the inverter resonant circuit, the inverter resonant circuit current IS will deliver maximum power to the load circuit. For reverse polarity of voltage. UZ on the load and for the second thyriator, respectively the second group of thyristors, we use analogous connection.

CS 272 903 BlCS 272 903 Bl

Na abr. 3 je znázorněno principiální zapojeni rezonančního střidače v půlmůstkovém zapojeni 3 oddělenými rezonančními tlumivkami £ a 7. Tyristor £ kladná větve odebírá energii z prvního napěťového zdroje _1 a přes rezonanční tlumivku £ a kondenzátor 5 ji předává do paralelního obvodu zátěže £ s kompenzačním kondenzátorem 4. V další půlpsriodě odebírá tyristor 9 záporné větve energii z druhého napělového zdroje 2 a přes rezonanční tlumivku 7 a kondenzátor £ ji předává zátěži 3. Napětí UZ na zátěži £ (svorky £0 a £1) má sinusový charakter. Proud IS rezonančního obvodu má charakter půlsinusových pulzů, jejichž délka je kratší než polovina periody napětí UZ na zátěži.Na abr. 3 shows the principle connection of the resonant inverter in a half-bridge connection 3 by separate resonant chokes 4 and 7. The positive branch thyristor 6 draws energy from the first voltage source 1 and passes it through the resonant choke 6 and the capacitor 5 to In another half-cycle, the negative thyristor 9 draws power from the second voltage source 2 and transmits it to the load 3 via the resonant choke 7 and the capacitor 8. The voltage US on the load 8 (terminals £ 0 and £ 1) is sinusoidal. The current of the resonant circuit IS has the character of half-sinusoidal pulses whose length is shorter than half the period of the voltage of the ultrasonic voltage on the load.

Na obr. 2 je znázorněn časový průběh napětí UZ na zátěži £, časový průběh proudu stři dače IS a odpovídající průběh napěti UC integračního kondenzátoru 15 řídicího obvodu pro kladnou větev. Při změně kmitočtu se strmosti nárůstu napěti na tomto kondenzátoru nezmění, proto se nezmění ani předstih zapálení tyristoru před maximem napětí zátěže. Změní se pouze amplituda Ul.FIG. 2 shows the waveform of the voltage UZ on the load 6, the waveform of the inverter current IS and the corresponding waveform of the UC of the integrating capacitor 15 of the control circuit for the positive branch. When the frequency is changed, the voltage surges on this capacitor do not change, therefore the ignition of the thyristor before the maximum voltage of the load is not changed. Only the amplitude U1 changes.

Zapojeni řídicího obvodu tyristorového střidače lze použit například u střidačů pro indukční ohřev kovových materiálů.The control circuit of the thyristor inverter can be used, for example, in inverters for the induction heating of metallic materials.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of the control circuit of the thyristor inverter with the serial resonant circuit, characterized in that the first current source (13) controlled by the first comparator (12) connected to the inverter output voltage terminals (10) and (11) is connected in parallel to the integration capacitor (15). and a second current source (14), wherein a first input of a second comparator (17) is connected to the first pole (20) of the integrating capacitor (15), the second input of which is connected to the first pole of the reference voltage source (13). connected, to the second pole (21) of the integrating capacitor (15), the output of the second comparator (17) is connected to the ignition circuit (19).