Преобразователь переменного тока в переменный Советский патент 1985 года по МПК H02M5/45 

Изобретение относится к устройст вам преобразователей техники и предназначено для питания током повьшенной частоты однофазной активно-индуктивной нагрузки, например, индукционной плавильной печи или индукционной нагревательной установки. Цель изобретения - упрощение путем исключения дросселя и вентиля. На фиг.1 приведена схема устройства} на фиг.2 - диаграммы токов через тиристоры и через нагрузку . |В функции времени, иллюстрирующие принцип работы устройства в номинальном режиме. Преобразователь содержит выпрямитель 1, питаемый от трехфазной сети переменного тока. К выпрямителю через дроссели 2 и 3 фильтра подключен инверторный мост, выполненный на тиристорах 4-7. В диагональ переменного тока моста включен коммутирующий конденсатор 8, а параллельно моступервая последовательная цепочка из двух разделительных конденсаторов 9 и 10 и нагрузки П. Между промежуточными выводами дросселей фильтра включена вторая последовательная цепочка из дросселя 12 и разделитель ного конденсатора 13. Вьшоды активно индуктивной нагрузки через вентили 14 и 15 соединены с промежуточными вьюодами дросселей фильтра. Устройство работает следующим образом.. Предварительно заряжаются от выпрямителя через индуктивные элементы 2, 3 и 12 конденсатор 13 и конденсаторы 9 и 10, причем последние заряжаются до половины напряжения источника питания. Тиристоры 4, 7 и 5, 6 отпираются попарно-поочередно. В номинальном режиме при отпирании, например тиристоров 4 и 7 в контуре инвертора в колебательном режиме про текает импульс тока по цепи: конденсатор 9, тиристор 4, конденсатор 8, тиристор 7, конденсатор tO, активноиндуктивная нагрузка 11, конденсатор 9. После окончания колебательного процесса тиристоры 4 и 7 самостоятельно выключаются. После некоторой бестоковой паузы отпираются очередные тиристоры 5 и 6, и через ншс про текает тоже в колебательном режиме очередной импульс тока по цепи: конденсатор 9, тиристор 5, конденсатор 8, .тиристор ,6, конденсатор 10, актив но-индуктивная нагрузка 11, конденсатор 9. После окончания импульса тока тиристоры 5 и 6 выключаются. После бестоковой паузы вновь Отпираются тиристоры 4 и 7 и процесс повторяется аналогичным образом. Всякий раз импульсы тока протекают через нагрузку 11 снизу вверх, при этом частично разряжаются разделительные конденсаторы 9 и 10. Ток заряда этих конденсаторов также протекает через нагрузку 11, но в обратную сторону, т.е. сверху вниз. Таким образом, через активно-индуктивную нагрузку протекает переменный ток, частота которого определяется частотой отпирания тиристоров моста. При этом длительность импульсов тока в цепи тиристоров определяется собственной частотой контура коммутации Инвертора, состоящего из последовательно соединенных конденсаторов 8, 9 и 10 и активно-индуктивной нагрузки 11, а длительность минимально допустимой бестоковой паузы определяется минимально необходимым временем, предоставляемым в схеме для восстановления управляемости тиристоров. На диаграммах (фиг.2) обозначено: 14,7 ток через тиристоры 4 и 7; if,6 - ток через тиристоры 5 и 6; i ток через активно-индуктивную нагрузку 11, t„ - длительность бестоковой паузы; Т - период выходной частоты преобразователя. При резко переменной нагрузке, например индукционная плавильная печь для черных металлов, активная и индуктивная составлякяцие сопротивления нагрузки 11 измен)гются в значительных пределах. При.этом меняется кик собственная частота контура коммутации, так и величина напряжения на всех элементах контура, в том числе и на активно-индуктивной нагрузке 11, Изменение собственной частоты контура коммутации приводит к изменению длительности бестоковой паузы. Поддержание требуемой бестоковой паузы легко достигается регулированием частоты отпирания тиристоров инверторного моста. Существенное уменьшение активной составляющей сопротивления нагрузки t1 могло бы привести к многократным перенапряжениям в схеме. Чтобы исключить возможные перенапряжения, параллельно нагрузке 11

подключена цепь из последовательно соединенных вентилей 1А и 15, дросселя насыщений 12 и конденсатора 13 Как только напряжение на активноиндуктивной нагрузке 11 превзойдет по величине напряжение на конденсаторе 13, отпираются вентили 15 и 14 и через них течет обратный ток от коммутирующего контура (от активиоиндуктивной нагрузки 11) в источник питания (в цепь конденсатора 13 через нелинейный дроссель 12). При этом прекращается дальнейший рост

1507124

напряжения как на активно-индуктивной нагрузке 11, так и на всех элементах коммутирующего контура, в

том числе и на тиристорах инвертор5 ного моста. Величина уровня ограничения напряжения устанавливается путем подбора параметров нелинейного дросселя 12. Чем дольше перемагнйчивается сердечник дросселя 12, тем 10 меньше средний за период обратный ; ток, протекающий через вентили 15 и 14 , тем выше уровень ограничения напряжения на элементах контура коммутации 4

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПЕРЕМЕННЫЙ, содержащий подключенный к выводам вьшрямителя через дроссели фильтра тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и две последовательные цепочки, первая из которых состоит из дросселя и разделительного конденсатора, а вторая - из второго разделительного конденсатора, подключенного к первому выводу тиристорного моста, и цепи нагрузки, а также два вентиля, отличающийся тем, что, с целью упрощения за счет исключения дросселя и вентиля, он снабжен третьим разделительным конденсатором, включенным во вторую последовательную цепочку мезвду вторым выводом тиристорного моста и цепью нагрузки, выводы которой соединены с соответствующими разноименными элект(Л родами вентилей, другие электроды которых подключены к концам первой последовательной.цепочки, включенной между введёнными промежуточными выводами дросселей фильтра, а в качестве дросселя указанной цепочки использован дроссель насыщения.

2.2