179518. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés középfrekvenciás inverterek működésének üzembiztosabbá tételére
5 179518 6 az E vezérelt egyenirányító egységet vezérli, s vagy az I inverter egységnél érzékelt kimenő feszültséget tartja állandó értéken, vagy valamilyen korlátozási feladatot valósít meg. Természetesen nemcsak az E vezérelt egyenirányító egység, hanem az I inverter egység vezérelhető elemeinek, például tirisztorainak vezérlésére, megfelelő időpontokban történő gyújtására is szükség van. Ezt az IV inverter vezérlő egység biztosítja, ha megfelelő vezérlő jellel látjuk el. A 2. ábra egy középfrekvenciás, tirisztoros, indukciós olvasztó berendezés erősáramú részét mutatja vázlatosan. Feltüntettük az 1. ábrán szereplő blokkokat is szaggatott vonallal. Az E vezérelt egyenirányító egység egy háromfázisú híd-kapcsolású, tirisztoros egyenirányító. Az S szűrő egység egy viszonylag nagyértékű Ls fojtótekercs, amely a rajta átfolyó áramot erősen megszűri. Az I inverter egység a négy db tirisztort tartalmazó, szűkebb értelemben vett inverterből, az induktorból, a meddőáram kompenzálására szolgáló Cp párhuzamos kondenzátorból az illesztő, a tirisztoroknak kedvezőbb üzemet biztosító C, soros kondenzátorból és a kis értékű Lk kommutáló induktivitásokból áll. Az Lk kommutáló induktivitás szerepe az, hogy a tirisztorok áram-növekedési sebességét korlátozza. Az induktor egy tekercs, amelynek belsejét úgy képezik ki hőszigetelő anyagból, hogy az olvadt, illetve megolvasztandó fém az induktor belsejében maradjon. Ily módon az induktoron átfolyó áram által keltett középfrekvenciás fluxus a fémet, illetve az olvadékot átjárja, s abban örvényáramot keltve melegíti. Az ábrán az induktort Rp ellenállás és Lp induktivitás helyettesíti, amely a Cp párhuzamos kondenzátorral együtt egy csillapított párhuzamos rezgőkört képez. A rezgőkör saját frekvenciája környezetébe eső frekvenciával kell vezérelni az inverter tirisztorokat. így az Ls szűrőinduktivitáson folyó, csaknem teljesen síma egyenáram félperiódusonkénti irányváltással folyik az Rp terhelés felé. Az ilyen típusú invertert áramgenerátoros középfrekvenciás inverternek nevezik. Előzőleg láttuk, hogy az 1. ábrán található IV inverter vezérlőegység 4B bemenetére olyan jelet kell vezetni, amely biztosítja az I inverter egység vezérelhető elemeinek pl. tirisztorainak megfelelő időpontokban történő gyújtását. Ez a jel legtöbbször egy négyszögjel, amelynek fel- és lefutó élei jelölik ki a gyújtó impulzusok kezdetét. A négyszögjelet legegyszerűbben úgy állíthatjuk elő, hogy az I inverter egység valamilyen alkalmasan megválasztott feszültségét egy komparátor fokozatra vezetjük, s a komparálási szintet egy egyenfeszültséggel változtatjuk. Az egyenfeszültség az előbbi inverter feszültség is lehet egyenirányítás, szűrés, leosztás után. Az I inverter egység erre alkalmas feszültségeként a 2. ábrán látható induktor feszültség választható, vagyis a Cp párhuzamos kondenzátor csaknem szinuszos feszültsége, amit az inverter kimenő feszültségének szoktak tekintetni, s pl. a KSZ kimenő feszültség szabályozónak is ez lehet az ellenőrző jele. Az ilyen megoldás, amelyet az ún. önvezérlésü inverterekben alkalmaznak, a közvetlen jelfeldolgozás miatt nagyon zavarérzékeny. Találmányunk ezt a hátrányt küszöböli ki azáltal, hogy az 1. ábrán látható FSZ frekvencia szabályozó kialakításával közvetett, s emiatt kellően zavarvédetté lett jelfeldolgozást tesz lehetővé. További előnyt jelent, hogy amíg a közvetlen jelfeldolgozással tulajdonképpen csak a gyújtásszöget lehet beállítani, találmányunkkal egyszerűen megoldható az egyik legkritikusabb paraméter előírt értéken való tartása, a tirisztorra jutó záróirányú feszültség idejének szabályozása. Ez mindig nagyobb kell legyen a tirisztorra megengedett legnagyobb szabaddáválási időnél. A 3. ábrán található az FSZ frekvencia szabályozó és az SZSZ szimmetria szabályozó egy-egy lehetséges kiviteli alakja. Az FSZ frekvencia szabályozó működése a 3. ábrán követhető. Alapjelét saját maga állítja elő, ez lesz a 20 alapjel. Az 1 frekvencia szabályozó ellenőrző jel tulajdonképpen nem igazi ellenőrző jel. A 3. ábra 1b bemînete pl. a 2. ábra 1K kimenetére köthető, s ilyenkor az 1 frekvencia szabályozó ellenőrző jel a 4. ábrán feltüntetett lefolyású. Ez az I inverter egység egy tirisztoros hídágának a feszültsége, amely több száz voltos is lehet. A kis színtű HAT határoló néhány voltos határolási szinttel a nullátmeneteknél,.levágja” a tirisztor feszültséget. A 10K kimenetről a 10 határolt idő jel a CSAT csatoló áramkör 10B bemenetére kerül. A CSAT csatoló áramkör a galvanikus leválasztást végzi, s 11K kimenetéről a 4. ábrán látható 11 csatolt jelet a KI komparátor 11B bemenetére juttatja. Ez a jel „csak” időinformációt hordoz. Kiolvasható belőle az ismétlődési idő, amely esetünkben T/2, azaz a fé”'periódus idő, és az a toff idő, amennyi ideig záróirányú feszültség van a tirisztorokon. A kis szintű HAT határoló és a CSAT csatoló áramkör egy lehetséges megvalósítását mutatja az 5. ábra, ahol az R előtét ellenállás utáni határolási feszültséget a Dl, D3 illetve D2, D4 diódák vezető irányú feszültségesése adja. A Tr transzformátor a csatolást végzi, az áttétel megválasztásával a kívánt jelnagyság biztosítható, a C kondenzátor az egyenfeszültség leválasztására szolgál, megakadályozza a transzformátor betelítődését. A 3. ábrán a KI komparátor a 11 csatolt jelből a 4. ábrán látható, felerősített, meredek éllel rendelkező 12 komparáit jelet állítja elő. A KI komparátor 12K kimenete a változtatható szintű H határoló 12B bemenetére van kötve. Ha a 14B bemeneten a 14 alsó határoló jel zérus értékű és a 15B bemeneten a 15 felső határoló jel UH értékű, akkor a változtatható szintű H határoló 13K kimenetén a 13 határolt ellenőrző jel a 4. ábra szerinti lefolyású lesz, s átlagértéke: Tehát az átlagérték a tQff idővel, azaz a tirisztorokra jutó záróirányú feszültség idejével és a frekvenciával egyenesen arányos. A 13B bemenetére érkező 13 határolt ellenőrző'jelet az (előjeles) öl összegező áramkör kivonja a 20B bemenetére érkező 20 alapjelből, s 16k kimenetéről a 16 hibajelet a frekvencia szabályozó szűkebb értelemben vett SZÍ szabályozójának 16b bemenetére vezeti. Ha az SZÍ szabályozó tartalmaz integrátor fokozatot, akkor állandósult állapotban a 16 hiba jel zérus, s a 13 határolt ellenőrző jel átlagértéke meg kell egyezzék a 20 alapjel (átlag) értékével. Az SZÍ szabályozó 17K kimenetéről a 17 frekvenciát meghatározó feszültség az F fűrész-rezgéskeltő 17b bemenetére jut, amelynek hatására a 18K kimeneten — amely a K2 komparátor 18B bemene-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
