Устройство для управления полупроводниковым преобразователем частоты Советский патент 1988 года по МПК H02M7/155 

:о

10

со

эо 0)

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может найти применение в электротехнологических уста- новках повышенной частоты.

Цель изобретения - повьшение надежности при работе преобразователя на нагрузку с переменными параметрами.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства на фиг. 2 - схеМа датчика проводящего состояния инвертора; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжений,, поясняющие работ устройства.

Устройство для управления полупро водниковьм преобразователем частоттл, выполненным на одноячейковом резонансном инверторе 1 с встречно-парап лельным вкгаочением тиркстора 2 и диода 3, содержит датчик 4 проводящего состояния инвертора, включенный в силовую цепь инвертора 1, задающий генератор 5, выХод которого соединен с управляющим электродом тиристора 2, источник 6 опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора 7, источник 8 напряжения управления, выход которого подключен к входу интегратора 9.

Устройство дополнительно снабжено фильтром 10 низкой частоты, D-тригге ром 11, устройством 12 выборки-хранения и вторым компаратором 13, причем выход датчика проводящего состоя ния инвертора 1 через фильтр 10 низких частот подключен к второму входу первого компаратора 7, выход которого подключен к тактовому входу D- триггера 11, выход интегратора 9 подключен к информационному входу устройства 12 выборки-хранения и к второму входу второго компаратора 13, выход устройства 12 выборки-хранения подключен к входу задающего генератора 5 и к первому входу второго компаратора 13, выход которого подключен к установочному входу D-триггера 11, D-вход которого соединен с общей шиной, а инверсный выход подключен к управляющему входу устройства выборки-хранения.

Датчик проводящего состояния инвертора содержит два трансформатора 14 и 15 тока, включенные соответственно в цепь тиристора 2 и обратного диода 3 резонансного инвертора 1, причем кс пец нторичной обмотки транс

с

0

5

о 5 Q

50

0

45

форматора 14 тока соединен с началом обмотки трансформатора 15 тока в общую точку, вторые выводы обмоток трансформаторов 14 и 15 тока через диоды 16 и 17 подключены к первому выводу резистора 18, второй вывод которого подключен к катоду стабилитрона 19 и первому вьгеоду конденсатора 20, анод стабилитрона 19 и второй вывод конденсатора 20 подключены к общей точке соединения вторичных обмоток, параллельно которым подключены резисторы 21 и 22.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы управления U, (фиг.З) с выхода задающего генератора 5 поступают на управляющий электрод тиристора 2. Датчик 4 вырабатывает импульсы Uj, , длительность которых равна суммарной длительности токов тиристора и диода инвертора 1. Фильтр 10 низкой частоты вырабатывает напряжение Uj, пропорциональное скважности импульсов Uj, которое сравнивается на первом компараторе 7 с опорным напряжением UQP, вырабатываемым источником 6 опорного напряжения. Пока Uj с U,j напряжение на выходе компаратора 7 равно нулю. Напряжение на инвертирующем выходе D-триггера 11, предварительно установленного в единичное состояние, также равно нулю. Поэтому устройство 12 выборки-хранения, к управляющему входу которого подключен инвертирующий выход триггера 11, работает в режиме передачи сигнала с информационного входа на выход. Следовательно, когда длительность паузы находится в допустимых пределах, источник 8 управляющего напряжения через интегратор 9 и устройство 12 выборки-хранения воздействует на частоту задающего генератора 5, и можно осуществлять дальнейшее увеличение частоты работы инвертора 1 или повьш1ать эквивалентное сопротивление его нагрузки.

Как только напряжение на выходе фильтра 10 низкой частоты превысит опорное Uen (что способствует режиму, когда время паузы между импульсами Uj уменьшается до критического значения, вследствие увеличения частоты или вследствие изменения параметров нагрузки), на выходе компаратора 7 устанавливается единичный уровень

напряжения. Перепад 0-1 на входе CHHxpoHnaaiUTO D-триггера 11 вызывает переключение последнего в нулевое состояние, поскольку D-вход заземлен. Напряжение на управлюющем входе устройства 12 выборки-хранения становится равным 1, что вызывает сохранение на его выходе той величины напряжения, которая присутствовала на его информационном входе в момент переключения в режим хранения. Следовательно, напряжение на входе задающего генератора 5 остается постоянные, соответствующим критическому значению паузы, и инвертор продолжает работу на фиксированной частоте, при которой длительность паузы не уменьшается ниже критического значения, несмотря на дальнейшее возраста- ние управляющего напряжения Ug источника 8 напряжения управления. На временных диаграммах фиг.З этот режим показан правее момента переключения ПР котором 1)4 1, а Ug Ыу const, поскольку устройство выборки-хранения работает в режиме хранения.

Пусть теперь напряжение Ug уменьшается и в момент trtgpj (фиг.З) достигает величины Uj. Это вызывает переключение компаратора 13, выход которого соединен с установочным входом триггера 11, в состояние 1, и триггер 11 устанавливается в исходное состояние. Напряжение на его инвертирующем выходе становится равным нулю, и устройство 12 выборки-хранения переходит в режим выборки, т.е. источник 8 напряжения управления вновь начинает воздействовать на частоту задающего генератора 5 через интегратор 9.

Назначение интегратора 9 - сглаживание слишком 6ЫСТ1ЫХ изменений напряжения источника 8, могущих повлечь скачкообразное увеличение частоты, которое фильтр 10 низкой частоты не в состоянии отследить. Для этого достаточно превышение на порядок постоянной времени интегратора 9 над постоянной времени фильтра 10 низкой частоты. В этом случае напряжение фильтра 10 с достаточной точностью в любой момент времени будет соответствовать скважности импульсов датчика А.

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность работы пре

образователя частоты, так как регулирование выходной частоты осуществи- ляется при условии контроля времени паузы, что обеспечивает ограничение амплитуды прямого напряжения, прикладываемого к тиристору в его непроводящем состоянии.

Формула изобретения

5

0 5

1. Устройство для управления полупроводниковым преобразователем частоты, выполненным на одноячейковом резонансном инверторе с встречно-параллельным включением тиристора и диода, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, датчик проводящего состояния инвертора, вклю- ченный в его силовую цепь, источник опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, источник напряжения управления, выход которого подключен к входу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при работе преобразователя на нагрузку с переменными параметрами, оно снабжено фильтром низкой частоты, О-триггерюм с установочным входом, устройством выборки-хранения и вторым компаратором, причем выход датчика проводящего состояния инвертора через фильтр низких частот подключен к второму входу первого компаратора, выход которого подключен к тактовому входу D-триггера, выход интегратора подключен к информационному входу устройства выборки-хранения и к вто рому входу второго компаратора, выход устройства выборки-хранения подключен к входу задающего генератора и к первому входу второго компа- ратора, выход которого подключен к установочному входу D-триггера, D-вход которого соединен с общей шиной, а инверсный выход подключен к

управляющему входу устройства выборки-хранения.

0

5

0

5

50

55

2, Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что датчик ПЕЮВодящего состояния инвертора содержит два трансформатора тока, включенные соответственно в цепь тирис- тора и обратного диода резонансного инвертора, причем конец рюрнчной обмотки трансформатора тока в цепи тиристора соединен с начатием обмотки

трансформатора тока в цепи диода в общ5по точку, вторые выводы обмоток трансформаторов тока через диоды подключены к первому выводу первого резистора, второй вывод которого подключен к катоду стабилитрона и

первому выводу конденсатора, анод стабилитрона и второй вывод конденсатора подключены к общей точке соединения вторичных обмоток, парал - лельно которым подключены второй и третий резисторы.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях частоты. Цель изобретения - повышение надежности преобразователей частоты при работе на переменную нагрузку. Путем введения фильтра среднего значения, D-триггера с установочными входами, устройства выборки-хранения и второго компаратора осуществляется регулирование частоты инвертора в функции скважности импульсов выходного тока инвертора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л

10

€

фи.1

15

и.

п п ппппппппппппппп

t

I inepi

Us

.

u.

фиг.З

Редактор Е.Копча

Составитель С.Станкевич

Техред М.ХоданичКорректор Н. Ко роль

Заказ 2675/55

Тираж 665

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

-

6

t

-i

tnffp2

Подписное