中频电源并联逆变器的起动详细分析

    前已述及，在中频电源并联逆变器中，自动调频控制电路的脉冲控制信号取自负载端。但在起动工作以前，负载端是没有输出的，也就无信号可取，逆变用晶闸管也得不到触发脉冲。因此必须附加起动电路。

    在一般晶闸管中频电源中，现普遍采用撞击式起动电路。此时需采取两个措施：(1)在

逆变桥两端并接起动电阻，使滤波电抗Ld过10%—2O％额定电流，进行预磁化，以消除

电抗器的电流惯性，(2)将槽路电容器的1/3--1/2进行预充电·起动时，通过开关与其余

电容器并接，产生振荡。起动完毕，切断起动电阻回路。

    还有一种较受限制的方法，是他激转自激起动方式。起动时，系统接他激方式工作，当

输出达到一定值后，再转成自激运行状态。这种方法要求他激信号频率接近并略高于负载

固有振荡频率，否则起动不会成功。

    应该指出，他激转自激的起动方式，对一般晶闸管逆变器并不很适用，但对于用在具

有自关断能力的器件（如IGBT等）作逆变桥臂电子开关的逆变器来说，却是一种Z理想

的方法。就是对于采用串并联或电容升压式负载电路的晶闸管逆变器来说，采用软起动与

他自激转换相配合的起动方法，也很有效。

    近些年来有些企业已使用软起动加谐波起动方式。即利用整流输出电压从零逐渐升高

的过程中，晶闸管的缓冲电路电流及其他杂散元件电流，都会在信号变压器和变流器上感

生电压；又由于二极管的非线性，经触发电路形成高次谐波脉冲。触发逆变晶闸管而自动

转入正常工作状态。这种方式，无需附加起动部件，简单实用。只是当负载线圈的Q值低

时，起动成功率低，起动操作需反复多次。

    下面介绍一种较有特色的起动电路。

    图1-5-3所示为由晶闸管KSA., KSB和电容器CQ，以及直流电源Dy、起动控制环节Qd组成的起动专用电路。这种电路的初始起动频率比负载电路的谐振频率高，一旦起动后，起动工作频率就会迅速向负载电路的谐振频率靠近；与此同时，负载端电压也会迅速升高，直到负载端电压达到足够高，即逆变器能实现正常换流时，起动工怍频率也已接近负载谐振

频率，就会自动从起动转入正常工作状态。可从图1-5一4看出实际的起动到正常工作的切换点。该图示出了供给并联谐振电路的电流，为一定时．负载回路电压、频率、阻尼之间的关系。图中的L、R分别表示加热线圈的电感和电阻，D为负载的阻尼(D-R/2L)，f0槽

路谐振频率，f1是起动开始时逆变器的输出频率，f2起动结束时逆变器的输出频率，f2a、

f2b则分别表示负载轻和负载重时逆变器的输出频率。起动是从高频率f1开始的,当逆变器

的输出频率降到f2时·负载两端电压U已足够高，逆变器能实现正常换流，起动就停止，

转入正常工作状态。整个起动过程由6个不同的动作组成。其中动作3、4和6，在起动过程中可能重复多次，直到并联谐振负载端电压足够高，逆变器转入正常工作，下面参照图1—5-5来说明各动作。

    (1)动作1。系统接收到加热信号即开始起动时，触发整流器的晶闸管，并同时把逆变

器中的晶闸管全部触发开通，结果使直流电流通过滤波电抗器ld通（见图d）。当直流电

流达到规定值时，切断逆变用晶闸管KS1--KS4的触发脉冲。因为整流器是经过滤波电抗

器输出电流的，因而不会形成短路过电流。

    (2)动作2。当直流电流足够大时，触发起动用的晶闸管KSA。由于起动用电容器CQ

已预先充电，极性为上端负、下端正，因而换流电流将按如图B所示的虚线流过KSl--KS4

和KSA。电流上升的速率取决于换流电抗LK起动电容器C。上的预充电电压。流过KS1～

KS4换流电流的方向是与流过它们的直流电流方向相反的，当两值相等时．KS1-KS4截

止，直流电流全部流过KSA。

    (3)动作3。动作的结果如图c所示，即起动电容器CQ充成上端为正的电压。

    (4)动作4。接着触发逆变器的KS1和KS3，以及起动用品闸管KSb。这样就形成由

CQ负载和串连在KS1(KS3)阳阴极的换流电抗LHL)组成的串联谐振电路．并

在此电路中，流过第二次换流电流（见图d）。当流过ksa。的换流电流与流过它的直流电流

相等时，KSa关断，全部换流电流慌过KSb，流过KS1和KS3的换流电流与流过它们的直

流电流的方向相同。换流电容器c0电到下端为正电压以后，电流方向反转，随后，当流

过Ks1、KS3的换流电流与其直流电流相等时，KS1和KS3关断，起动用晶闸管KSa流过

全部直流电流。

    (5)动作5。动作的结果形成与动作3同样的状态，即CQ充电，形成上端正的电压。

    (6)动作6。接着触发逆变用品闸管KS2、KS4和起动用晶闸管KSb。其动作过程，除

了通过KS1、KS4的是使流过负载的是反向电流外，与动作4是一样的（见图e。直到KS2、

KS4关断，KSa再一班流过全部直流电流。

    (7)动作7。其结果和动作3一样。

    （8）动作8。就这样使动作3动作4动作3-动作6-动作3循环重复多次，从而向

负载电路供给电流、电压，直到负载端电压足够高时，自动切换到正常工作状态。

图1·5·6所示为起动开始和起动结束时的逆变器输出电流ih和电压un的波形。起动开

图1-5-5起动过程中的动作

始时，逆变器的输出频率高于由感应线圈和匹配电容器组成的并联振荡电路的谐振频率，逆变器的输出电流越前于其输出电压，而且其输出电压的幅值很低（如图中a）。经过动作3-动作4-动作3-动作6的循环重复，逆变器的工作频率迅速向负载的谐振频率移动，Z终到达谐振频率。此时，ih和uh，同相，且逆变器的输出电压uh的幅值增高(图中b)。