專利名稱：可控硅逆變器自動重復(fù)式啟動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可控硅逆變器用自動重復(fù)式啟動裝置。
目前可控硅逆變器的啟動主要有三種。一種是予充電啟動，它是利用充電電容器向諧振槽路的瞬間放電而激勵出一定幅度的衰減振蕩，并在此期間同步跟上逆變管的觸發(fā)脈沖，來完成設(shè)備的啟動。這種啟動方式，具有一定的帶載啟動能力，但啟動成功的瞬間直流供電難以跟上，如跟不上會造成逆變失敗，需要重新操作一次。另一種是予充磁啟動，它是利用逆變器某一路的瞬間開通使直流負載端短路，這樣會有一個很大的電流通過電抗器，利用電抗器的續(xù)流特性來提供逆變器正式啟動時的電流，因此只要及時打開另一路逆變管，并使二路交替運行，就有可能啟動成功，但不能保證每次都啟動成功。上述兩種啟動方式，在啟動時均有一個較高的直流電壓加在逆變器輸入端，如果啟動不成功，有可能使逆變器管子燒壞。第三種啟動方式是零電平啟動，它是利用啟動過程中送到諧振槽路中的電子騷動的不斷增強，而使固有諧振頻率基波的振蕩加強，從而輸出與其相關(guān)的電流電壓信號，合成后會產(chǎn)生與其同步的逆變觸發(fā)脈沖。反復(fù)重復(fù)上述過程，就形成從零開始的逆變輸出，從而使啟動成功。這種啟動方式雖然成功率較高，但由于啟動時電壓低、電流小，帶載能力較差。
本實用新型的目的在于提供一種操作簡單、運行安合可靠、啟動成功率高、帶載能力強的可掛硅逆變器自動重復(fù)式啟動裝置。
本實用新型由供電系統(tǒng)1、三相全控整流橋2、濾波電抗器3、單相逆變橋4、諧振槽路5、信號反饋電路6、整流觸發(fā)電路7、逆變觸發(fā)電路8、跟隨器9、給定電路10、確認電路11和12、充放電控制電路13、充放電電路14、信號處理電路15和臨時負載16組成。跟隨器9由運算放大器3IC2、輸出端負載3R10和3R11、濾波電容3C3組成，運算放大器3IC2的輸入端腳3由給定電路10提供給定電壓信號，其輸出端腳6直接與反相輸入端腳2連接，以構(gòu)成具有深度電壓負反饋的電流放大器即電壓跟隨器。該跟隨器9輸出的信號，一路徑3R17送到充放電控制電路13，用以控制放電、充電的時機和控制逆變觸發(fā)脈沖的輸出。另一路通過4R25送到整流觸發(fā)電路7，用以控制三相全控整流橋2，使之以一定的移相角而導(dǎo)通，形成一啟動時所需的直流電壓供給單相逆變橋4，從而完成啟動過程。第三路送到用以封閉給定電路10的確認電路12，當(dāng)確認電路11接收到來自反饋電路的信號而送出否決信號，使給定電路10無法封閉時，該給定電路10就會送出第二級信號給跟隨器9，使跟隨器9輸出波形繼續(xù)下降，形成B段波形。在下降過程中，信號處理電路又會送出一個信號到給定電路10，使之送出第三級信號給跟隨器9，形成C段波形。由此實現(xiàn)本實用新型的啟動。
優(yōu)點和效果1、由于本實用新型具有自動重復(fù)輸出啟動信號并形成從幾伏到數(shù)十伏開始的逆變輸出，并可調(diào)定放電時間，啟動成功率高；2、由于采用予充電與予充磁相結(jié)合的啟動形式，啟動時帶載能力強；3、由于只有在啟動開始瞬間逆變觸發(fā)電路8才會工作，因而抗干擾能力強；4、由于在整個啟動過程中只需對給定電路10中的短路電組解脫一下，以后便自動完成啟動及升壓，操作簡單、方便。


圖1是本實用新型的電路方框圖；圖2是本實用新型電路輸出的波形圖；圖3是本實用新型電路以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
參照圖1、2、3、本實用新型由供電系統(tǒng)1、三相全控整流橋2、濾波電抗器3、單相逆變橋4、諧振槽路5、信號反饋電路6、整流觸發(fā)電路7、逆變觸發(fā)電路8、跟隨器9、給定電路10、確認電路11、確認電路12和充放電控制電路13、充放電電路14、信號處理電路15和臨時負載16組成。
跟隨器9由運算放大器3IC2、輸出端負載電阻3R10和3R11、濾波電容3C3組成。運算放大器3IC2的輸入端腳3由給定電路10提供給定電壓信號，其輸出端腳6直接與反相輸入端腳2連接，以構(gòu)成具有深度電壓負反饋的電流放大器即電壓跟隨器。跟隨器9的輸出端即3IC2的腳6輸出的信號分三路送出，一路經(jīng)3R37送入充放電控制電路13，以獲得有一個較高的斜率使充放電時間比較準確的輸出電壓。另外二路由3R10、3R11分壓后，其一路通過4R25送入整流觸發(fā)電路7的移相電路，用以控制整流觸發(fā)脈沖，使其達到一定的直流電壓饋送給逆變器；另一路直接送入確認電路12，以確定給定的直流電壓信號的存在。
給定電路(10)由可調(diào)基準電壓的穩(wěn)壓二極管3V10，硅開關(guān)二極管3V6、3V7、3V8，模似開關(guān)集成電路3IC3a、3IC3b、3IC3c和3IC3d，電阻3R12、3R13、3R14、3R15、3R33、3R27、3R28、3R29、3R30、3R31和3R32，可調(diào)電阻3RP6、3RP7、3RP5、3RP3和3RP4，電容3C4、3C6和3C7，開關(guān)3SA1，和觸點KM2等組成。當(dāng)3R15通過常閉觸點KM2接地時，設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)按下逆變啟動按鈕后觸點KM2脫開，來自3R33與3RP5分壓后的電壓信號經(jīng)過3V8、3SA1向3C4充電，電壓下降即曲線圖中的A段。此電壓直接加在跟隨器3腳并由跟隨器6腳輸出，當(dāng)此電壓下降到一定幅度時會使充放電控制電路動作，即進行啟動。啟動如果成功信號反饋電路6就有信號輸出給確認電路11，從而使確認電路11輸出信號并使原來接通的3IC3b變成開路。這時確認電路12°在跟隨器9的6腳輸出的信號達到一定幅值時會送出信號使3IC3a由原來的開路而變成接通。由于3R13、3IC3a、3IC3b串聯(lián)后再并接在跟隨器3腳與地之間的支路仍然是斷開的，即給定信號未被短路；同時由于3IC3b的斷開；使并接在跟隨器3腳與地之間的由3V10及3R12組成的支路對地斷開，可調(diào)基準電壓穩(wěn)壓管3V10就不起作用，使原來由于3V10而穩(wěn)壓住的A段曲線平坦部分被解脫而繼續(xù)下降，直至達到3R33與3RP5的分壓值，從而形成了A段波形中的小突起D段以對啟動成功予以鞏固。
啟動若不成功，確認電路11將沒有信號輸出，3IC3b將仍處于接通狀態(tài)。此時由于確認電路器12送來一信號使3IC3a接通。這樣由3R13、3IC3a、3IC3b組成的支路對跟隨器3腳短路，電容器3C4上的電壓迅速下降至零，設(shè)備暫時關(guān)閉，形成曲線E段。又由于3IC2的6腳無輸出，確認電路12又會恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這樣3IC3a又變成開路，于是第二次啟動又將開始。
啟動成功后，由于確認電路11的作用還會使3IC3C由原來的開路變成接通狀態(tài)，由3IC3C、3R28、3RP3、3R27組成的分壓支路會以一定的分壓值并通過3R29、3C6的延遲再經(jīng)3V6送到跟隨器3腳，使之電壓繼續(xù)按R·C充電曲線下降，形成曲線B段。在此過程中，當(dāng)設(shè)備的直流電壓升到一定值時信號處理電路15會送出信號使3IC3d接通，從而由3IC3d、3R31、3RP4、3R30組成的分壓支路會以一定的電壓值并通過3R32、3C7的延遲由3V7送至跟隨器3腳，形成曲線C段即對設(shè)備繼續(xù)升壓，直到設(shè)定值。此時整個啟動、升壓即自動完成。
確認電路11由整流二極管3V3、穩(wěn)壓二極管3V4、發(fā)光二極管3V5，電壓比較器3IC1C和3IC1d，電阻3R16、3R17、3R18、3R19、3R20、3R21、3R22、3R23、3R243R25和3R26，濾波電容3C5，開關(guān)3SA2和可調(diào)電阻3RP2等構(gòu)成。當(dāng)設(shè)備啟動時或啟動成功后由信號反饋電路6輸出的中頻電壓信號送到由3V3(整流)、3R16、3C5(濾波)、3R17和3R18(分壓)、3V4(穩(wěn)壓)組成的整流濾波穩(wěn)壓電路，經(jīng)整流濾波后輸出一穩(wěn)定的直流負電壓，送到3IC1C電壓比較器LM339的反相輸入端4腳。當(dāng)其電平低于該比較器同相輸入端5腳電平時，該比較器輸出端2腳即由原來的低電平轉(zhuǎn)為高電平，并通過垮接在輸出端2腳和同相輸入端5腳的電阻3R21構(gòu)成的電壓正反饋迅速鞏固這一過程。輸出端2腳與另一電壓比較器(3IC1d)的反相輸入端6腳相接；此時2、6腳電平高于該比較器的同相輸入端7腳的電平，因而它的輸出端1腳就由原來的高電平轉(zhuǎn)為低電平，此時接在該比較器輸出端負載電阻3R25、3R26上就有電流通過，從而使發(fā)光二極管3V5獲得正向電壓而導(dǎo)通發(fā)光，以表示中頻電壓信號的存在。3IC1d輸出端1腳與3IC3b的控制極6腳相接，由于其電壓由高電平轉(zhuǎn)為低電平，致使3IC3b由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為斷開，以起到否決由3R13、3IC3a、3IC3b串聯(lián)支路對跟隨器輸入端短路的封閉作用。由于比較器3IC1C輸出端2腳此時是高電平(0V)，致使與其相接的給定電路中3IC3C的控制極5腳也為0V，所以3IC3C導(dǎo)通(3、4腳通)，于是3IC3C、3R28、3RP3、3R27組成的分壓電路就有電壓輸出，設(shè)備就會繼續(xù)升壓。
相反，由于某些原因啟動不成功，或啟動成功但在設(shè)備運行時有意外情況發(fā)生，造成無中頻電壓輸出，電路就會回到原來的狀態(tài)，即3IC1C的2腳處于低電平。此時3IC3C開路無給定電壓輸出，1腳呈高電平，3V5不亮，3IC3b導(dǎo)通。如果來自確認電路12的封閉信號又使3IC3b導(dǎo)通的話，整個3R13、3IC3a、3IC3b支路對跟隨器3腳呈短路，設(shè)備處于暫時關(guān)閉狀態(tài)。
確認電路12由電壓比較器3IC1a、3IC1b，發(fā)光二極管3V1，整流二極管3V2、3V9，電阻3R1、3R2、3R3、3R4、3R5、3R6、3R7、3R8、3R34、3R35，可調(diào)電阻3RP1，電容3C1和3C2等構(gòu)成。啟動信號從跟隨器輸出后經(jīng)3R10、3R11分壓送入由3R8、3V2、3C2組成的充放電回路。由于啟動信號為負信號，3V2會使3R8短路。3R8(3V2)與3C2的連接點電壓完全與啟動時下降曲線相符，該電壓加在電壓比較器3IC1b(LM339)的反相輸入端10腳上。當(dāng)電壓下降到比該比較器同相輸入端11腳上的電平還低時，輸出端13腳即由原來的低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。這一電平經(jīng)3R34及3R35分壓送到給定電路的3IC3a之控制極12腳以控制其轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài)，以試圖通過3R13、3IC3a、3IC3b支路來封閉給定信號。這一電平還直接送到另一比較器3IC1a的反相輸入端8腳，致使8腳電平比同相輸入端9腳電平高。這樣該級電壓比較器的輸出端14就轉(zhuǎn)為低電平，在其負載電阻3R1、3R2上就有電流通過，并使發(fā)光管3V1獲得一正向電壓而導(dǎo)通發(fā)光，以表示有啟動直流信號存在。在電壓比較器3IC1b輸出端13腳處還接有負載電阻由3R5。由3R34、3V9、3C1、3R35組成的充放電回路，其作用是當(dāng)啟動電路處于關(guān)閉狀態(tài)時跟隨器暫時無電壓輸出，3C2通過3R8及3R10、3R11等支路放電，經(jīng)過一段時間后3IC1b的10腳的電壓就高于11腳電壓，繼而使3IC1b的13腳轉(zhuǎn)入低電平，此時電源通過3IC1b、3R34對電容3C1充電。當(dāng)充電電壓達到3R34與3R35的分壓值時充電完畢。該分壓值可促使3IC3a開路，這樣經(jīng)過3IC1b輸入端和輸出端二級R·C延遲后跟隨器輸入端的封閉得以解脫，于是下一次啟動又將進行，這樣保證了每次自動啟動的重復(fù)時間。當(dāng)進行下一次啟動時，由于3IC1b的10腳電平的下降而使3IC1b的13腳轉(zhuǎn)為高電平時，3C1上的電壓能很快地通過3V9降為零，從而不影響封閉速度，確保啟動時的安全性。
充放電控制電路13由電壓比較器3IC4，光電耦合器3IC7，模擬開關(guān)3IC5a·b，時基電路3IC6，二極管3V11和3V12，電阻3R36、3R37、3R38、3R39、3R40、3R41、3R42、3R43、3R44、3R45、3R46和3R47，電容3C8、3C9、3C10，可調(diào)電阻3RP8和繼電器KA3等構(gòu)成。來自跟隨器6腳的啟動信號，經(jīng)限流電阻3R37被送到電壓比較器3IC4(LM393)的反相輸入端2腳，當(dāng)信號電壓下降到比同相輸入端3腳電壓還要低時，3IC4輸出端1腳由原來的低電平轉(zhuǎn)為高電平，此時負載電阻3R40、3R39中無電流通過，作為負載的一部分光電耦合器3IC7的發(fā)光二極管也無電流通過而不發(fā)光，于是3IC7的光電三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，5腳呈高電平。經(jīng)3R42限流送到模擬開關(guān)(CD4066)3IC5ab控制極12、13，使之打開。于是電源經(jīng)3IC5ab的1、11腳被接到2、10腳輸出。一路送到3ICb、3R44、3R45、3C9、3C10組成的單穩(wěn)態(tài)電路。由于3ICb輸入端2腳接有電容3C9，因此瞬間仍為低電平，相當(dāng)于輸入了負脈沖觸發(fā)，在其充放電端6、7腳的3R45、3C10的時間常數(shù)就決定了其輸出端3腳輸出的脈沖寬度，這一脈沖經(jīng)3R46、3R47分壓后去驅(qū)動場效應(yīng)管(V40)的柵極，由此帶動KA3(繼電器)吸合并放開，吸合到放開的時間即單穩(wěn)電路輸出的脈寬，充放電電路將利用KA3觸點的動作來控制予充電電容的放電及充電，單穩(wěn)態(tài)電路3腳輸出的脈沖同時又被送到3IC5ab控制極12、13腳以鎖住3IC5a·b，使在脈沖時間內(nèi)(即放電過程中)即使有干擾，也無法使3IC5ab開路，保證了2、10腳輸出電壓的不被干擾。
另一路經(jīng)3R43與3C8組成的R·C充電回路延遲后送到3IC5c·d的控制極5、6腳，以打開3IC5c·d。電源電壓經(jīng)3IC5c·d的3、9腳到4、8腳被送到逆變觸發(fā)電路使之工作。從而實現(xiàn)充放電控制和逆變(觸發(fā)電路)的送電。
參見圖3，由3C4、3V10、3R12及手動(3R14、3RP6、3RP7)、自動(3R33、3RP5、3V8或3R31、3RP4、3R30、3R32、3C7、3V7或3R28、3RP3、3R27、3R29、3C6、3V6)等元件組成給定電路10，波形圖中A段主要由3C4和3R14、3RP6、3RP7或者3R33等來決定。調(diào)整給定電路10時間常數(shù)，以改變波形下降速率，即調(diào)整直流供電電壓的上升率，以便在電抗器中建立一定的磁場，形成續(xù)流能力。通過調(diào)整3RP8，在離平臺約5～10％的位置，使由3IC4～3IC7等元件組成的充放電控制電路13及時送出放電信號，并經(jīng)充放電電路14向諧振槽路5放電。其放電時間由3IC6回路決定，放電波形是C15。放電結(jié)束自行充電，形成槽路中的衰減振蕩(見波形64)。另外，在稍微延遲后，由3IC3、3C8送出另一使逆變觸發(fā)電路8前級的電源工作的信號，同時由于接在諧振槽路上的信號反饋電路6輸出一與槽路中振蕩相同步的電流電壓信號給逆變觸發(fā)電路8。這樣，相應(yīng)的脈沖(見波形77、78)就交替地去觸發(fā)單相逆變橋4的對應(yīng)橋臂。如果槽路中的振蕩幅度滿足要求，信號反饋電路6中就會同時輸出一個信號給由3IC1C、3IC1d、等元件組成的確認電路12，通過3IC3b的開路，而否決了由于由3IC1a、3IC1b等元件組成的確認電路11的作用，并通過接通3IC3a，使給定電路10有可能處于的封閉狀態(tài)，此時啟動基本成功。再由于3RC3b的開路，3V10和3R12脫開穩(wěn)壓而失去作用，于是就形成了波形D段，以促進并鞏固啟動的成功。換言之，由于3V10的接入使波形形成一定時間的平臺，其作用是保持一定的整流電壓輸出以等待逆變成功所需提供的電流。由于3V10的脫開，一旦啟動成功，即會使整流輸出有一個小幅度的上升，來彌補由于逆變開通后電流的增加而可能造成的電壓下降。啟動成功后，由于確認電路12的作用，使3IC3C接通，于是給定電路10送出第二級升壓信號到路隨器9。當(dāng)逆變輸出的中頻電壓達到一定幅值時，信號處理電路送出一信號，其中一路送到給定電路10，用以打通3IC3d進行第三級升壓，另一路送給臨時負載使其脫開，使設(shè)備進入正常運行狀態(tài)。如果由于某些原因，在波形A段不能完成啟動，由于確認電路11的作用，立即使啟動波形形成E段。這是因為確認電路12此時沒有接收到足夠的信號來否決。直流輸出電壓立即歸零，經(jīng)過3R34及3C1等元件的延時，這種封閉將自動解脫，從而形成第二次啟動。
調(diào)整3RP7、3RP5和3R12，可設(shè)定啟動時的電壓值；適當(dāng)調(diào)整3RP8可取的合適的接口值，可設(shè)定充放電路14動作的時機；適當(dāng)調(diào)整3RP1可取的合適的保護值，可設(shè)定E段波形形成的時間。
權(quán)利要求1.可控硅逆變器自動重復(fù)式啟動裝置，包括供電系統(tǒng)(1)、三相全控整流(1)、濾波電抗器(3)、單相逆變橋(4)、諧振槽路(5)、信號反饋電路(6)、整流觸發(fā)電路(7)、逆變觸發(fā)電路(8)、充放電電路(14)、信號處理電路(15)和臨時負載(16)；其特征在于還設(shè)置有跟隨器(9)、給定電路(10)、確認電路(11)、確認電路(12)和充放電控制電路(13)；跟隨器(9)由運算放大器3IC2、輸出端負載3R10和3R11、濾波電容3C3組成，運算放大器3IC2的輸入端腳3由給定電路(10)提供給定電壓信號，其輸出端腳6直接與反相輸入端腳2連接，以構(gòu)成具有深度電壓負反饋的電流放大器即電壓跟隨器；跟隨器(9)輸出的信號，一路徑3R37送到充放電電路(13)，用以控制充放電的時機和控制觸發(fā)脈沖的輸出；另一路通過4R25送到整流觸發(fā)電路(7)，用以控制三相全控整流橋(2)，使之以一定的移相角而導(dǎo)通，形成一啟動時所需的直流電壓供給單相逆變橋(4)，從而完成啟動過程；第三路送到用以封閉給定電路(10)的確認電路(12)，當(dāng)確認電路(11)接收到來自信號反饋電路(6)的信號而送出否決信號使給定電路(10)無法封閉時，該給定電路(10)就會送出第二級信號給跟隨器(9)，使波形繼續(xù)下降而形成B段波形，在下降過程中，信號處理電路(15)又會送出一個信號到給定電路(10)，使之送出第三級信號給跟隨器(9)，形成C段波形，由此實現(xiàn)本實用新型的啟動。
專利摘要本實用新型公開了一種可控硅逆變器自動重復(fù)式啟動裝置，適用于可控硅逆變電源的啟動。主要由跟隨器、給定電路、確認電路等等，由于設(shè)置了啟動時的電壓增量，只有當(dāng)主信號產(chǎn)生時，逆變觸發(fā)回路才能工作，能重復(fù)啟動，啟動成功率高，抗干擾能力強，操作簡單，安全可靠。
文檔編號H02M7/00GK2198716SQ9424211
公開日1995年5月24日 申請日期1994年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月15日
發(fā)明者丁立三 申請人:無錫寶通電子有限公司