Преобразователь @ -фазного низкочастотного напряжения в однофазное высокочастотное Советский патент 1988 года по МПК H02M5/45 

(Л

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является расширение верхней границы частотного диапазона. Устройство содержит выпрямитель с группами 4, 5 диодов и разделительными диодами 6, 7. Конденсаторы 9, 10 соединены с тиристорами 14, 15 и дросселем 11. При одновременном отпирании тиристорон 12, 14 подзаряд кондепса юров И) происходит .лавным образом через тприс- тор 12, а через тиристор 14 протекает ток разряда конденсатора 9. При этом собственная частота колебаний тока через первичную обмотку тр-ра 17 увеличится из-за уменьп1ения контурной емкости, поско.чьку в контуре станут работать не пара.ллельно два конденсатора, а практически поочередно ОДИН ИЗ НИХ. При этом улучи1атся условия коммутации и увеличится отдаваемая мощное гь. 1 ИЛ. Ф

8

/4

76

с оо

О5 05 05

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано, например, в качестве источника вторичного электропитания для элект росварочной технологии.

Целью изобретения является расширение верхней границы частотного диапазона.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит входные выводы 1 - 3 для подключения к трехфазной сети, мостовой выпрямитель с катодной группой 4 своих диодов и анодной группой 5. Разделительный диод 6 подключен анодом к группе 4, разделительный диод 7 подсоединен катодом к группе 5. Катод днода 6 и анод диода 7 образуют выходные выводы для подсоединения согласующего блока 8 (с нагрузкой). Последовательно соединенные конденсаторы 9 и 10, образующие делитель, одними выводами подключены к выходным выводам, а другими - к секциям обмотки дросселя 11. При этом вывод конденсатора 9 соединен с концом первой секции, начало которой подключено к катоду тнристора 12, а вывод конденсатора 10 соединен с началом второй секции, конец которой подключен к аноду тнристора 13.

На чертеже представлено исполнение, когда выводы конденсатора 9 и 10 соединены непосредственно, однако может быть также соединение выводов через параллельно соединенные резистор и обратный диод, причем секции обмотки дросселя 11 разделены.

Согласующий блок 8 содержит тиристоры 14, 15 и двухобмоточный дроссель 16, которые совместно с конденсаторами 9 н 10 составляют инвертор, преобразующий постоянную составляющую напряжения на конденсаторах в переменный высокочастотный ток через первичную обмотку трансформатора 17, к вторичной обмотке которого через однофазный выпрямитель 18 подсоединены цепи нагрузки, состояние из участка 19 для электросварки и дросселя 20, который служит для ограничения скорости нарастания тока при коротком замыкании во избежание разбрызгивания металла сварочной ванны.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Если не введено в действие управление тиристорами 12-13 и они закрыты, то тиристоры 14-15 совместно с конденсаторами 9-10, двухобмоточным дросселем 16 и трансформатором 17 работают как известный последовательный инвертор. Когда открыт тиристор 14, но закрыт тиристор 15, то происходит положительный полуволновой импульс тока через тиристор 14, секцию дросселя 16, первичную обмотку трансформатора 17, а далее импульс разветвляется: первая половина тока замыкается через разряжающийся конденсатор 9, вторая поло5

5

вина тока - через заряжающийся конденсатор 10 и ис .)чник постоянного тока, которым являегся трехфазный мостовой выпрямитель. Когда закрыт тиристор 14, но открыт тиристор 15, то происходит отрицательный полуволновой импульс тока через первичную обмотку трансформатора 17, другую секцию дросселя 16, тиристор 15, а далее импульс разветвляется: первая половина тока замыкается через разряжающий0 ся конденсатор 10, вторая половина тока - через источник постоянного тока и заряжающийся конденсатор 9. Таким образом, за два полуволновых импульса имеет место следующее: через первичную обмотку трансформатора 17 проходит одна волна (один период) переменного тока; в этих условиях каждый из конденсаторов разряжается и заряжается, причем среднее значение напряжения на них остается неизменным и равным половине напряжения LJn источника пос0 тоянного тока; собственная частота колебаний шк определяется параметрами дросселя 16, емкостью параллельно включенных конденсаторов 9 и 10, входной индуктивностью н активным сопротивлением трансформатора 17 с учетом цепей нагрузки; частота 0)0 задающего генератора, производящего поочередное открытие тиристоров 14 и 15, выбирается соо шн.

В режиме холостого хода, когда не введено в действие управление тиристоров 14- 15 и они закрыты, причем тиристоры 12- 13 поочередно открываются, в таких усто- виях через открытый тиристор 12 (при закрытом тиристоре 13) полуволновой импульс тока подзаряжает конденсатор 10 выше напряжения 0,5 Un, а через открытый тиристор 13 (при закрытом тиристоре 12) аналогично подзаряжается конденсатор 9. Поскольку при этом конденсаторы не разряжаются, а наличие диодов 6 и 7 позволяет иметь суммарное напряжение конденсаторов больше напряжения Un, то подзаряд конденсаторов продолжается до тех пор, пока у каждого из них напряжение будет Un. Таким образом, наличие диодов 6 и 7, дросселя 11 и работающих тиристоров 12-13 позволяет увеличить суммарное напряжение на конденсаторах от Un до 2Uii, если от них не отбирается активная мощность.

Совместную работу тиристоров 14-15 и 12-13 целесообразно производить так, чтобы тиристор 12, если он в данном периоQ де открывается, открывался одновременно с тиристором 14, а тиристор 13 в аналогичных условиях открывался одновременно с тиристором 15. При таком алгоритме управления, когда открываются тиристоры 12 и 14, подзаряд конденсатора 10 происхо5 дит главным образом через тиристор 12, потому что цепь через тиристор 14 имеет большее сопротивление (за счет трансформатора 17 и цепи нагрузки, подсоединен0

5

0

5

ной к его вторичной обмотке); при этом через тиристор 14 преобладающим оказывается ток разряда конденсатора 9 на первичную обмотку трансформатора 17. Когда же одновременно открываются тиристоры 13 и 15, то подзаряд конденсатора 9 происходит главным образом через тиристор 13; при этом через тиристор 15 преобладающим будет ток разряда конденсатора 10 на первичную обмотку трансформатора 17. Таким образом, при упомянутом алгоритме совместной работы тиристоров 14-15 и 12- 13 собственная частота ошн колебаний тока через первичную обмотку трансформатора 17 увеличится из-за уменьщения контурной емкости, поскольку в контуре станут работать не параллельно два конденсатора, а практически поочередно один из них. При этом улучщаются условия коммутации, потому что шпн со-,. Ввиду повышения суммарного напряжения на конденсаторах 9 и 10 при неизменном сопротивлении нагрузки отдаваемая мощность увеличится несмотря на то, что соотношение (шт. ыо) будет немного снижать это увеличение. Различие в неравенстве частот можно уменьшить путем дополнительного регулирования.

В процессе основного регулирования для уменьшения суммарного напряжения на конденсаторах 9 и 10 (от 2LJn а режиме холостого хода до и и) целесообразно переходить от управления тиристорами 12, 13 каждый период к чередоЕ)анию одного периода с управлением и одного или нескольких периодов без управления, когда тиристоры закрыты.

Если тиристоры 12, 13 при помощи блока управления держатся в закрытом состоянии, то напряжение выпрямителя пониженное, а конденсаторы 9 и 10 совместно с тиристорами 14 и 15 работают как в известном инверторном узле. Когда же по команде блока управления тиристоры 12 и 13, чередуясь по полупериодам, начинают подза

ряжать конденсаторы 10 и 9, из-за чего напряжение выпрямителя оказывается повы- щенным, то инвертор начинает работать в принципиально новом режиме, а именно: через первичную обмотку его выходного трансформатора 17 проходит только ток одного разряжающего конденсатора, вследствие чего одновременно с повышеняем выходного напряжения питающего выпрямителя происходит увеличение собственной частоты (омн колебаний тока через первичную обмотку трансформатора 17.

Формула изобретения

Преобразователь гп-фазного низкочастотного напряжения в однофазное высокочастотное, содержащий последовательно включенные выпрямитель, инвертор, выполненный по гюлумостовой схеме с конденсаторным делителем напряжения и высокочастотный

трансформатор, а также задатчик частоты с парафазным выходом, связанным с управляющими входами ключей инвертора, отличающийся тем, что, с целью расширения верхней границы частотного диапазона, он снабжен цепочкой из последовательно соединенных первого тиристора, дросселя с обмоткой, имеющей среднюю точку, и второго тиристора, а также двумя диодами, включенными в проводящем направлении между крайними обкладками конденсаторов упомянутого делителя напряжения и выводами постоянного тока выпрямителя, причем между этими же выводами также в проводящем направлении включена указанная цепочка, средняя точка обмотки дрос- (еля и точка соединения конденсаторов

объединены, а управляющие входы введенных тиристоров связаны с выходом указанного задатчика частоты в такой полярности, которая обеспечивает одновременное отпирание тиристора и ключа инвертора, которые связаны с одним и тем же выходным выводом выпрямителя.