Преобразователь частоты Советский патент 1983 года по МПК H02M5/45 

f1 Изобретение относится к преобразовательной технике, предназначено д необратимого преобразования электрич кой энергии промышленной сети в энер гию переменного тока повышенной частоты и может быть использовано в качестве источника питания для установок индукционного нагрева металлов и аппаратов ультразвуковой технологии. Известны преобразователи повышенной частоты, в которых два вентильных моста соединены последовательно и параллельно им подключены два конденсатора фильтра, которые запитаны через дроссель фильтра от мостового выпрямителя, подключенного к трехфаз ной сети с нулем, В этих схемах сред няя точка нагрузки связана через дроссель с нулем сети, что обесг ечивает одинаковое распределение напряжений по мостам при резком изменении нагрузки СО- Однако в аварийных режимах, связанных со срывом инвертирования в одном из мостов, на другом могут возникать перенапряжения двухкратной величины, и это приводит к выходу из строя вентилей в этом мосту. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий подключенные к источнику питания через дроссели фильтра два моста, соединенные последовательно через коммутирующие дроссели, два соединенных последовательно конденсатора фильтра, шунтирующих вентильные мосты, и диоды, два из которых подключены параллельно каждому мосту и обоим коммутирующим дросселям, а два других - параллельно каждому конденса тору фильтра и нагрузке Схема обеспечивает работу инвертора в режиме от холостого хода до короткого замыкания нагрузки, но при резком изменении нагрузки возможно перераспределение напряжения источника питания по конденсаторам фильтра, в результате чего вентили одного из мостов будут работать под большим напряжением, а это может привести к вы воду их из строя. Цель изобретения - расширение диапазона допустимых нагрузок, а также повышение выходной мощности при питании от трехфазной сети с нулем. Поставленная цель достигается тем что преобразователь частоты, содержащий подключенный к источнику питания 6 выпрямитель, к выводам постоянного тока которого через фильтровые яроссали подключены два пocлe : гвльно соединенных через коммутирующие Дроссели вентильных моста с коммутирующими конденсаторами и дросселями в диагоналях переменного тока и два последовательно соединенных конденсатора фильтра, связанных с общей точкой коммутируюи их дросселей, выполненных с отпайками, подключенными через встречные диоды к соответствующим том кам соединения конденсаторов с фильтровыми дросселями, причем каждый мост совместно с двумя коммутирующими дросселями зашунтирован обратным диодом, а также два дополнительных диода, связанных с цепью нагрузки, снабжен дополнительным дросселем, трехобмоточным выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, а каждая из двух первичных обмоток, включенных между положительным зажимом последовательно соединенных конденсаторов фильтра и анодной группой вентилей моста, а также между отрицательным зажимом этих же конденсаторов и катодной группой вентилей другого ,моста, снабжена вольтодобавочными витками, шунтирующими через дополнительный диод соответствуюи1ий мост и соединенный с ним последовательно коммутирующий дроссель, причем общая точка ком- . мутирующих дросселей соединена с общей точкой конденсаторов фильтра, подключенной к нулю трехфазной сети через дополнительный дроссель. На чертеже изображена схема преобразователя частоты. . Преобразователь частоты содержит тиристоры 1-6 выпрямителя, фильтровые дроссели 7 и 8 и тиристоры инвертора, мосты которого соединены через коммутирующие дроссели 17 и 18, в диагоналях мостов включены коммутирующие дроссели 19 и 20 и конденсаторы 21 и 22, вентильные мосты подключены через первичные обмотки 23 и 2 выходного трансформатора и фильтровые дроссели 7 и 8 к выводам постоянного тока выпрямителя, конденсаторы фильтра 25 и 26, обратные диоды 27 и 28, вторичную обмотку трансформатора с подключенной к нему нагрузкой 29, дополнительной дроссель 3flj, соединенный с нулем питающей сети, дополнительные диодь) 31 и 32, подключенные между средней точкой конденса31торов фильтра 25 и .6, комму тиру щих дросселей 17 и 18 и выводами первичны обмоток 23 и 2 выходного трансформатора, встречные диоды 3.J и 3, соединяющие положительную обкладку фильтрового конденсатора 25 с отпайкой ком мутирующего дросселя 1 и отрицательную конденсатора 26 с отпайкой дросселя 18. Схема работает следущим обр.азом. При включении тиристоров 1-6 выпря мителя заряжаются конденсаторы фильтра 25 и 2б через фильтровые дроссели 7 и 8, после этого включают тиристоры 9 и 12 одного моста инвертора: ток протекает 1по контуру: конденсатор 25 - обмотка 23 - тиристор 9 дроссель 19 - конденсатор 22 - тиристор Т2 - дроссель 17 - конденсатор 25 и формирует в первичной обмотке 23 выходного трансформатора, а следовательно , ив нагрузке 29 синусоидальный импульс тока в течение половины пе риода собственной частоты коммутиру ющего контура. Поочередным отпиранием тиристоров 13, 16, 10, 11, 14 и 15 ток протекает по контурам, аналогичным описанному выше, при этом в нагрузке формируются два периода выходной частоты. Если эквивалентное сопротивление нагрузки мало, т.е. напряжение на эле ментах инвертора возрастает и, например, на отпайке дросселя 17 превышает напряжение фильтрового конденсатора 25, то открывается диод 32 и ток начинает .протекать по контуру: дроссель 17 - диод 3 г конденсатор 25 дроссель 17, Таким образом, напряжени на отпайке дросселя 17.жестко ограничено, следовательно, ограничена и скорость нарастания ока, протекающего через коммутирующий дроссель 17, и его амплитуда. Если напряжение надросселе 17 превыизает напряжение на обмотке 2k и конденсаторе фильтра .6, то отпирается диод 28 и ток рекуперации излишней электрической энергии 1Ю64 коммутирующих дросселей в источнике питания замыкается по лрнтуру: дроссель 17 - конденсатор 7.6 - обмотка 2kдиод 28 - дроссель 17. Ограничение раскачки напряжения на элементах другого моста осуществляется по аналогичному контуру. При возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки, напряжение на первичных обмотках 23 и 2 выходного трансформатора может достигать и превышать величину напряжения на конденсаторах 25 и 26. В этом случае диоды 31 и 3 отпираются, и ток протекает соответственно по контурам: обмотка 28 - конденсатор 25диод 32 - обмотка 23 и обмотка 2.k..диод 31 - конденсатор 26 - обмотки. 2. В предлагаемой схеме при уменьшении эквивалентного сопротивления нагрузки осуществляется рекуперация электромагнитной энергии коммутирующих дросселей в источник питания, т.е. происходит ограничение раскачки напряжения на элементах мостов,.Схема позволяет ограничить скорость нарастания тока через коммутирующие дроссели, . а следовательно, и его амплитуду, вследствие чего снижаются перенапряжения на элементах мостов; такая защита элементов схемы от перенапряже-НИИ обеспечивает надежную работу преобразователя. В отличие от известной предлагаемой схемы используется передний сброс, что ограничивает раскачку напряжения на элементах моста, следовательно, можно получить более высокую мощность на выходе преобразователя. При возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки схема поддерживает напряжение на каждой первичной обмотке выходного трансформатора на уровне, равном напряжению на одном фильтровом конденсаторе, вследствие чего время восстановления управляемости вентилей мостов сохраняется и преобразователь надежно работает в режиме холостого хода.

кэЕ5

СГч4

S3

а

г1