книги / Тиристорные генераторы ультразвуковой частоты
..pdf
Рис. 3.4. Двухмостовая схема резонансного инвертора:
а — расщепленная; б —промежуточная; в —одноячейковая; г — двухъячейковая
ет о том, что для последней предусмотрены не только элементарные инверторы, но и некоторые составные.
Для того, чтобы перейти от расщепленной схемы рис. 3.1,а к практической рис. 3.1,в, воспользуемся прие мом соответственно рис. 3.2. Этот прием позволяет заме нить два симметричных контура, связанных с другими контурами катушками с одинаковым числом витков, но с противоположными знаками у части из них, мостом, в противоположных плечах которого включены одинаковые элементы, сопротивления которых равны половине соб ственных сопротивлений исходных контуров. В результате получим схему рис. 3.1,в, которая и используется на прак тике.
На схеме рис. 3.1,в последовательно с нагрузкой вклю чен небольшой защитный дроссель L3, назначение кото рого— предотвратить протекание по тиристорам моста
сверхтоков в аварийном режиме срыва инвертирования
[10, 11, 24, 29].
Инвертор по схеме рис. 3.1,в называется резонансным мостовым со встречно-параллельными диодами и удвое нием частоты [23, 35]. Здесь для отличия от двух других схем будем именовать его одномостовым инвертором.
Схема рис. 3.3,а получена из обобщенной схемы рис. 2.1,а путем следующего выбора коэффициентов мат рицы инциденций:
|
W71=W S2=W 9Z=W ÜZ=W93=W SP=0', |
|
|
||||||
W6l~Wb1—w9t= w 62—Wi7=W63~ w 73= l ; |
|
|
|||||||
|
|
( р = 4; |
5; s = 6 ; |
7; 8; |
9). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сф=оо. |
|
|
|
|
|
Совмещая |
в |
одну |
все катушки |
элемента |
5 схемы |
||||
рис. 3.3,а, контуры 2 и 3, а также объединяя |
элементы |
||||||||
Ud и 5, получаем схему рис. 3.3,6. |
Используя |
принцип |
|||||||
выделения |
второй гармоники |
токов инверторов |
(см. |
||||||
рис. 2.16,6 |
при |
/л = 2 ), |
получаем |
из схемы |
рис. |
3.3,6 |
ин |
||
вертор рис. 3.3,в. |
|
|
|
|
|
|
|
||
В [23, |
55—60] |
этот |
инвертор |
именуется |
двухъячейко |
||||
вым релаксационным. Здесь для отличия от двух других будем именовать его полумостовым. И, наконец, инвертор рис. 3.4,а образован из обобщенной схемы рис. 2.16,а пу тем следующего выбора элементов матрицы инциденций:
ЙУ,1 = |
а д ,2= а д ,2= а д ,3= а д ,3= а д ,4 = д а ,4= |
ад,®= |
|
|
= ад,6 = ад85 = |
ад,6 = о; |
|
а д , 1= а д ,1= а д ,1= а д ,8= а д ,2= а д ,3= а д ,4= — |
а д ,4= I . |
||
Контуры |
2 и 4 по методу соответственно рис. 3.2 за |
||
меняем мостом (рис. 3.4,6). |
Одновременно |
объединяем |
|
элементы 7 и 9. Далее, совмещая точки равного потенциа ла (они обозначены пунктиром), получаем схему резонанс ного инвертора с тиристорно-конденсаторным мостом, от секающим диодом и удвоением частоты. На рис. 3.4,г да на окончательная двухъячейковая модификация этой схе мы, именуемая здесь двухмостовым инвертором, на рис. 3.5—3.7 показаны тиристорные ультразвуковые гене
раторы |
ППЧ-63-20 ТА (63 кВт, 20 кГц), ППЧ-1,5-30 |
(1,5 кВт, |
30 кГц) и ППЧ-20-22 (20 кВт, 22 кГц), выпол |
ненные соответственно с мостовым, полумостовым и двух мостовым инверторами.
Id ; Г Й ' |
у |
Æ ' J . |
|
“« |
|
) P ^HI4 4 |
< к ^ м ; 4 |
||||
L L |
m |
-L F |
л р Ь 1 |
ffj |
|
- I ---------Л ---- l a ) |
L T |
T T |
|
||
Рис. 3.8. Схемы замещения мостового инвертора для различных стадий
где 8 = R „ /‘2L; ю =У (1/ЬС) — (/?H2/4L2), т. |
е. представляет |
собой затухающую синусоиду. |
|
Амплитудное значение тока /т , как |
показано в [35], |
определяется суммой остаточных напряжений на конден
саторах Ск и Сф и напряжением на нагрузке |
|
||
иск(^) |
+ IARи |
(3.2) |
|
wl |
1 |
||
|
|||
так как начальное напряжение на конденсаторе Сф (Сф-=
«о о ) равно Ua- |
|
|
|
|
|||
|
Следует отметить, что поло |
la./ |
“а. |
||||
жительная |
полуволна |
тока |
На |
||||
ia — это ток тиристора, а отри |
|
|
|||||
цательная — диода |
(рис. |
3.9). |
|
|
|||
Ясно, что если мы стремимся |
|
|
|||||
к |
увеличению |
мощности ин |
|
|
|||
вертирования |
|
и |
снижению |
|
|
||
мощности выпрямления, |
нуж |
|
|
||||
но, |
чтобы |
синусоида |
была |
аСк>* |
|
||
быстрозатухающей. |
А |
это |
Чн |
|
|||
возможно, если |
|
|
|
|
|||
|
S —»■т0 = |
1/j/TC |
(3.3) |
|
|
||
ИЛИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ra^ 9 = |
VLtC. |
|
(3.4) |
|
|
|
Например, если i?H= p , то амплитуда обратной волны
Рис. 3.9. Кривые токов и напряже- «ий мостового инвертора
меньше амплитуды прямой в |
раз, т. е. в 6,3 раза. |
Значит, мощность выпрямления составляет всего 16 % мощности инвертирования. При изменении Rtt от нуля до
рразность между мощностью преобразования тиристора
идиода— истинная мощность инвертирования — изменяет
ся соответственно
|
|
|
|
А>=((Ян/р))Рн, |
|
|
|
(3.5) |
||||
где Рн — номинальная |
мощность |
инвертирования |
(при |
|||||||||
Рн=р). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стадии а |
||
Напряжение на конденсаторе Ск во время |
||||||||||||
меняется от — И ск(О ) |
до + н с к ( 0 ) по [35]: |
|
|
|
||||||||
ис = |
(Ud+ |
/ А ) — [Ud+ I А |
+ |
«си (0)] [cos <ot+ (S/ш) sin td X |
||||||||
|
|
|
|
|
Xe~lt |
|
|
|
|
(3.6) |
||
Из (3.6), в частности, получаем, что |
|
|
|
|
||||||||
|
ис « (0) = |
(Ud+ |
/Д.) [(1 - |
|
|
|
|
|
(3.6а) |
|||
Подставив (3.6а) |
в (3.6), имеем |
|
|
|
|
|
||||||
иск = |
(Ud- Ь /А ) [ 1— ~ |
2е_2ж,/а; (coe«rf+4-sin«rf)]-(3-66) |
||||||||||
|
|
|
L |
* + <? |
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение на коммутирующей индуктивности LKиз |
||||||||||||
меняется по закону [35] |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ULK= 4-^-=Х |
|
W, +е-г«*/« |
(C0Swt~ i siflarf)* |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.7) |
Напряжение на закрытой вентильной группе (т. е. на |
||||||||||||
группах б , б ' во время стадии а или а, |
а' — во время ста |
|||||||||||
дии б) равно [35] |
|
|
7A ) j1““ |
|
|
|
|
|||||
|
«в = |
иск+ ULK= |
(Ud+ |
j _ ^ - 2п5/«. ^ |
|
|||||||
|
X [(1 - L |
K/I)cosarf + |
(l +Z,K/I)(8/<o)sin«rf]J. |
(3.8) |
||||||||
На рис. 3.9 даны теоретические кривые изменения то |
||||||||||||
ков |
iK= ia, |
in, |
напряжений |
иск, |
иск и |
иа |
при цикле |
|||||
а -з-б-з. Во |
время стадии з |
значения |
токов |
iK=0, |
i= U , |
|||||||
напряжение и№(рис. 3.8,6) равно |
(f/d-W Ai), |
а на |
кои* |
|||||||||
денсаторе С к— и с к (0 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
88
