Способ управления преобразователем трехфазного напряжения в высокочастотное однофазное Советский патент 1990 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности тирис- торных интервалов без звена постоянного тока, и может быть использовано j в установках высокочастотного индукционного нагрева.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и функциональных возможностей.tO

На фиг. I даны диаграммы, поясняющие процессы в преобразователе; на фиг. 2 - силовая часть устройства, в котором реализован способ; на фиг.З- схема замещения для одного из момен 15 тов работы преобразователя; на фиг. 4 - принципиальная блок-схема системы управления преобразователем; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие работу системы управления 20 преобразователем.

Преобразователь (фиг. 2) содержит попарно встречно-параллельно соединенные тиристоры 1-6,одними силовыми электродами подключенные к первому 25 выходному выводу преобразователя. К другому его выходному выводу подключена точка соединения одних обкладок коммутирующих конденсаторов 7-9, другие обкладки которых подключены 30 к входным выводам преобразователя и через дроссели 10-12 с точками соединения соответствующих тиристоров 1-6. К выходу преобразователя подключена нагрузка 13 (например, в виде индук- тора). Управление тиристорами осуществляет блок 14 управления.

Импульсы управления (U9, - 1)ць) каждым тиристором (фиг. 1а) образуют пакеты длительностью Тр 1/6Т. Эти 40 пакеты у смежных тиристоров разных фаз сдвинуты на (1/6)Т, а у пары встречно-параллельных тиристоров одной фазы - на 0/2)TY, где Т - пе риод колебаний высокочастотного нэп- д5 ряжения. Эти пакеты импульсов синхронизированы с входным трехфазным напряжением (, I, Uc) - пакет импульсов управления подается на соответствующий тиристор в тот интервал време- 5Q ни, в который входное напряжение соответствующей фазы по абсолютной величине больше других фазных напряжений о (фиг. 16).

Процесс формирования выходного то- ка повышенной частоты протекает при этом следующим образом. Пусть в момент t« подается импульс управления на тиристор 1.

Тиристор открывается, замыкая контур, состоящий из дросселя JO, конденсатора 7 и нагрузки 13 (фиг. 3). По этому контуру происходит разряд конденсатора 7. При определенном подборе параметров конденсатора 7, дросселя 10 и нагрузки 13 - ток нагрузки iH- носит периодический характер с частотой f0 1 /2h V LC - R A+lT T где L, С, R - эквивалентная индуктивность, емкость и активное сопротивление контура соответственно. В момент t2 t + 0,5 То, где Т0 1 /f0 , ток нагрузки ill достигает нуля, и тиристор 1 закрывается. При этом напряжение U& на конденсаторе 7 становится отрицательным - фиг. 16. В момент to, t, + 0,5 Тп (величина Т обязательно должна быть больше или параллельно тиристору 1). Вследствие этого открывается тиристор 2 и вновь замыкается тот же контур (фиг. 16). Поскольку начальное напряжение на контуре 7 отрицательное, то ток i H начинает протекать в противоположном направлении. В момент Ц а tj + 0,5 Т0 тиристор 2 закрывается. Знак напряжения на конденсаторе 7 вновь изменяется и стал положительным. В интервал времени напряжение на тиристоре 1 отрицатель- ное. Следовательно, этот интервал соответствует времени восстановления тиристора и t у - т t Лосс.г Поскольку минимальное значение интервала (t - ti) равно 0,5 То, ясно что резонансную частоту коммутирующего контура следует выбирать из условия: fo - 1/2t попет. Далее до момента tn t ( + (n + 0,5)Т, где п - число импульсов в пакет, напряжения, управляющего тиристором повторяется поочередно открывание тиристоров 1 и 2 по нагрузке 13 протекает переменный ток i Н.

В следующий интервал времени, равный Т/6, импульс управления подают на тиристоры 5 и 6 фазы С, так как в течение этого интервала действует максимальная величина напряжения Uu (см. фиг. 16), Частота тока i H, как видно из графика фиг. 16, равна f « 1/Тц. Варьируя величину Тк и число импульсов в пакете п можно регулировать выходную частоту преобразователей указанного вида или глубину модуляции тока нагрузки. Минимальная час- тора тока нагрузки fern.n равна утроеннои входной части преобразователя и соответствует одному импульму в пакете на графиках фиг. 1а.

Минимальная высота выходного тока соответствует числу импульсов в пакете п Т/бТо, так как при более высокой частоте следования импульсов управления подача сигналов на открытие тиристора произойдет в момент, когда предыдущий тиристор еще открыт, и он не откроется. С учетом этого условия получаем f ma-, l/2tb0c t .

Блок-схема схемы управления (фиг.4) включает в себя синхронизирующий трансформатор 15, к вторичным обмоткам которого подключены нуль-органы 16-18, своими выходами подсоединенные

15 клцего генератора 34. При питании индукторов благодаря широкому диапазону регулирования частоты и модуляции достигается глубокое проникновение магнитного поля в нагреваемом иэдеФормула изобретения

к дешифратору 19 (интегрального исполнения). Выходы дешифратора подклю- 70 лии и его более равномерный прогрев, чены к входам узлов 20-22 формирования импульсов управления, которые выполнены идентичными. Узел 20 формирования содержит логический элемент 2И-НЕ 23 с выходными дифференцирующими це- 25 почками 24, 25 и 26, 27, счетчик 28, триггер 29 на выходе счетчика, два логических элемента 2 ИЛИ ИЕ.ЗО и 31, два формирователя 32 и 33 импульсов

30

35

и задающий генератор 34. Схема работает следующим образом.

Нуль-органы 16-13 формируют прямоугольные напряжения , U (7 и Uts, равные логической единице, если напряжения фаз сети Ua, Uь и U больше нуля, и нулю, если они отрицательные. В результате на выходе дешифратора 19 появляются тоже прямоугольные напряжения U,, U(q.6, которые равны нулю или единице, если соответственно 40 ш и lt c

1 ; U(7 U,8 0 или U, и(Т U,

U,r 1 ; и,(8 0 или U,т 0; U, ;

U/j 1 5 0 или U ( U, 1.

Появление на выходах дешифратора 19 (входа узлов формирования импульсов 20, 21 и 22) напряжения, равного нулю, приводит к появлению на выходах 50 узлов 20-22 пакетов импульсов напряжения. Происходит это следующим образом. Снимается сигнал установки счетчика 28 и триггер 29 устанавливается в состояние 1 и О. Вторым 55

45

Способ управления преобразователем трехфазного напряжения в высокочастотное однофазное, выполненным в виде параллельно включенных звезд коммутирующих конденсаторов и фазных коммутационных цепей из последовательно включенных дросселя и пары встречно-параллельных тиристоров, причем нулевые точки звезд являются выходными выводами преобразователя, подключенными к нагрузке индуктивного характера, образующей с указанными коммутирующими конденсаторами резонансные контуры, заключающийся в поочередной подаче управляющих импульсов на тиристоры, отличаюя тем, что, с целью расширения частотного диапазона и функциональных возможностей, управляющие импульсы формируют в виде пакетов длительностью не более 1/6 периода питающего напряжения, а количество импульсов в пакете регулируют от одного до значения, численно равного 1/12 отношения периода питающего напряжения к допустимому времени восстановления тиристора, причем параметры коммутирующих конденсаторов и дросселей выбирают из условия равенства частоты указанного резонансного контура обратной величины удвоенного времени восстановления тиристора.

импульсом (после появления низкого потенциала) счетчик 28 перебрасывается в О, вызывая переключение триггера 29 (см. напряжение U). При этом на входах блоков 32 и 33 соответственно формируются управляющие сигналы им Согласно временной диаграмме первым формируется импульс

управления тиристорами 1 или 2 в зависимости от того, какое из фазных напряжений максимально. Высокочастотное заполнение пакетов импульсов обеспечивается импульсами (U) задаклцего генератора 34. При питании индукторов благодаря широкому диапазону регулирования частоты и модуляции достигается глубокое проникновение магнитного поля в нагреваемом иэделии и его более равномерный прогрев,

Формула изобретения

лии и его более равномерный прогрев,

70 лии и его более равномерный прогрев, 25

0

5

0 ш и lt c

0 5

5

Способ управления преобразователем трехфазного напряжения в высокочастотное однофазное, выполненным в виде параллельно включенных звезд коммутирующих конденсаторов и фазных коммутационных цепей из последовательно включенных дросселя и пары встречно-параллельных тиристоров, причем нулевые точки звезд являются выходными выводами преобразователя, подключенными к нагрузке индуктивного характера, образующей с указанными коммутирующими конденсаторами резонансные контуры, заключающийся в поочередной подаче управляющих импульсов на тиристоры, отличаюя тем, что, с целью расширения частотного диапазона и функциональных возможностей, управляющие импульсы формируют в виде пакетов длительностью не более 1/6 периода питающего напряжения, а количество импульсов в пакете регулируют от одного до значения, численно равного 1/12 отношения периода питающего напряжения к допустимому времени восстановления тиристора, причем параметры коммутирующих конденсаторов и дросселей выбирают из условия равенства частоты указанного резонансного контура обратной величины удвоенного времени восстановления тиристора.

C0

t

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках индукционного нагрева. Целью изобретения является расширение частотного диапазона и функциональных возможностей. Устройство содержит тиристоры 1 - 6. Коммутирующие конденсаторы 7 - 9 подключены к входным выводам и соединены с нагрузкой 13. Нагрузка 13 образует с конденсаторами 7 - 9 резонансный контур. На тиристоры 1 - 6 подают пакеты импульсов управления длительностью 1/6 периода питающего напряжения. Причем пакеты двух смежных тиристоров сдвигают один относительно другого на 1/6 упомянутого периода. Число импульсов в пакетах регулируют от одного до 1/12 собственной частоты переключаемого резонансного контура. 5 ил.