Тиристорный преобразователь постоянного напряжения в импульсное для питания технологических установок диспергирования металлов Советский патент 1991 года по МПК H02M3/135 H02M9/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электрофизической обработки, например для электроэрозионного диспергирования металлов.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходного напряжения и повышение стабильности импульсного энергопотребления.

На фиг. 1 показана электрическая принципиальная схеела преобразователя напряжения в импульсное для питания технологических установок диспергирования металлов; на фиг, 2 - функциональная схема блокз управления разрядными тиристорами.

Преобразователь (фиг. 1) содержит последовательно соединенные источник 1 постоянного напряжения и зарядный дроссель 2, зарядные тиристоры 3 и 4 и диоды 5 и б, первый 7 и второй 8 конденсаторы, разрядные тиристоры 9-12, разрядный дроссель 13, кэгрузку 14 и блок 15 управления, при этом положительная шина источника 1 подключена к первому выводу зарядного дросселя 2, второй вывод которого подключен к анодам тиристоров 3 и 4, катоды которых подключены соответственно к общим точкам соединения первой об- кладки первого конденсатора 7 с первым выходным выводом для подключения нагрузки 14, анодом тиристора 11 и катодом тиристора 12 и первой обкладки второго конденсатора 8 с анодом тиристора 9, катодом тиристора 10 и первым выводом дросселя 13, второй вывод которого подключен к второму выходному выводу для подключения нйгрузки 14. Отрицательная шина ис точника 1 подключена к катодам диодов 5 и б, аноды которых подключены соответственно к общим точкам соединения второй обкладки первого конденсатора 7 с катодом тиристора 9 v, анодом тиристора 10 и второй обкладки второго конденсатора 8 с катодом тиристора 11 и анодом тиристора 12. Выходные шины блока 15 управления соединены с управляющими переходами соответствующих зарядных и разрядных тиристоров.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении блока 15 управления последний формирует управляющие импульсы для тиристоров в следующей последовательности по циклу: тиристор 3, тиристоо 9, тиристор 12, тиристор 4, тиристор 11, гиристор 10. В том случае, если в нагрузку поступают разнополярные импульсы с заданной энергией, т. е. имеет место стабильное импульсное энергопот0

5

0

5

0

5

0

ребление, импульсы управления тиристорами 12 и 10 не формируются и тиристоры включаются в следующем порядке: тиристор 3, тиристор 9, тиристор 4, тиристор 11. Рассмотрим работу преобразователя в режиме стабилизации напряжения зарядки конденсаторов, при котором стабилизируется импульсное энергопотребление. Такая стабилизация обеспечивается за счет включения тиристоров 12 и 10 при разряде соответственно первого 7 и второго 8 конденсаторов. Момент включения этих тиристоров определяется в зависимости от величины эквивалентного активного сопротивления R3 установки диспергирования с тем, чтобы остаточное напряжение Uo на подключаемом во время разряда конденсаторе было равно заданному. Тогда в установившемся режиме е нагрузке рассеивается за время действия полуволны выходного наС ) пряжения заданная энергия Л/з (U iU2o), где С - емкость конденсаторов,

Блок управления (фиг. 2) в самом общем вяде содержит генератор импульсов включения зарядных 3, 4 и разрядных 9, 11 тиристоров, построенный по жесткой схеме, модуль динамического определения величины

-§-(itf-u(t))±4S(t)

R3 (t) -

/iS(t)dt tp

где Uc(t)- напряжение разряда конденсатора 7 или 8;

H(t) - ток нагрузки;

L - индуктивность дросселя 13;

tp - момент включения разрядного тиристора 9 или 11,

модуль формирования импульса включения тиристора 12 или 10 соответственно.

Генератор импульсов включения зарядных и разрядных тиристоров содержит генератор 16 импульсов (Г), выход которого подключен к входу сдвигового регистра (PC) 17 и первым входам блока 18 из четырех логических элементов И, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам PC 17. Выходы блока 18 соединены с входами блока 19 из четырех формирователей (Ф) импульсов включения тиристоров 3, 9, 4 и 11 соответственно. Модуль динамического определения R3(t) содержит два коммутатора напряжений 20 и 21 (КН) на первом Uci (t) и втором Uc2 (t) конденсаторах, работающих в противофазе под управлением выходного сигнала логического элемента ИЛИ 22. Выход КН 20 подключен к входу устройства выборки-хранения (УВХ) 23, управляющий вход которого подключен к выходу логического элемента ИЛИ 24. Выход УВХ 23 подключен к входам блока 25 умножения (БУМ), выполняющего операцию возведения в квадрат. Аналогичную операцию выполняют БУМ 26 и 27, входы которых подключены соответственно к выходам КН 20 и измерительного преобразователя тока нагрузки iH(t).

Выходы всех БУМ подключены к соответствующим входам сумматора (СМ) 28, выход которого подключен к первому входу блока 29 деления (БД), на второй вход которого поступает проинтегрированный интегратором (ИНТ) 30 выходной сигнал БУМ 27. Выходной сигнал БД 29 R3(t) поступает на вход первого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 31, выход которого соединен с адресными входами преобразователя 32 кодов (ПК), Вход второго АЦП 33 подключен к выходу КН 21, а выход - также к адресным входам ПК 32. Выходной код ПК поступает на первый вход цифрового устройства сравнения (УС) 34, на второй вход которого поступает код заданного остаточного напряжения U0, а выход УС 34 соединен с входом ждущего одновибратора (ЖОД) 35, формируемый импульс которым поступает на первые РХОДЫ элементов И 36 и 37, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элементов ИЛИ 38 и 22. Выходные импульсы элементов 35 и 37 поступают на входы формирователей (Ф) 39 и 40 соответственно, выходы которых подключены к управляющим переходам тиристоров 12 и 10 соответственно, Блок управления содержит также RS-триггер (Т) 41, который изменяет свое состояние в момент времени tp с приходом импульса на его S-вход с выхода логического элемента ИЛИ 24. При этом генератор 42 реального апемени(ГРВ) формирует импульсы, которые поступают на вход счетчика (СЧ) 43, выходной код которого поступает на адресные входы ПК.

Линия 44 задержки (ЛЗ) предназначена для установки триггера 41 в начальное состояние по окончании процесса разрядки конденсаторов. Цифровой преобразователь ходов ПК определяет величину прогнозируемого остаточного напряжения на подключаемом в процессе разрядки конденсатора в моменты tp поступления выходных импульсов ГРВ 42. Однако импульс включения соответствующего тиристора

для подключения к нагрузке этого конденса- тора формируется в момент равенства кодов Uonp и Uo. В результате рабочего цикла разрядки остаточное напряжение на подключаемом конденсаторе равно Uo, а напряжение зарядки этого конденсатора Ui Е + (E-Uo) . где Е - напряжение источника, Qo -добротность зарядных контуров, не изменяется от импульса к импульсу при изменениях сопротивления нагрузки, за счет чего обеспечивается стабилизация импульсного энергопотребления,теплового режима и высокое качество диспергирования. -,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Тиристорный преобразователь постоянного напряжения в импульсное для питания технологических установок диспергирования металлов, содержащий источник

постоянного напряжения, к положительному полюсу которого подключен первый вывод зарядного дросселя, к второму выводу которого подключены аноды первого и второго зарядных тиристоров, катоды которых подключены соответственно, к точкам соединения анодов первого и второго разрядных тиристоров с первыми выводами, соответственно первого и второго конденсаторов, вторые выводы которых подключены соггветственно к анодам первого и второго диодов, катоды которых подключены к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения, а также разрядный дроссель, выходные выводы для подключения

нагрузки и блок управления, выходные шины которого подключены к управляющем переходам соответствующих тиристорор, отличающийся тем, что, с цег.ыо расширения диапазона регулирования выходного напряжения и п ,вышения стабильности импульсного энергопотребления, дополнительно чведзны третий и четвертой разрядные тисмсторы, подключенные встречно-параллельно соответственно к

первому и второму разрядным тиристорам, аноды которых подключены, соответственно, к первому выходному выводу и первому выводу разрядного дросселя, а катоды - к вторым выводам, соответственно второго и

первого конденсаторов, при этом второй вывод разрядного дросселя соединен с вторым выходным выводом, а управляющие переходы введенных тиристоров подключены к соответствующим дополнительно зведекным выходным шинам блока управления.

К тиристору 3 К тиристору 9 К тиристору Ц

К тиристору 11

К тиристору П К тиристору 10

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электрофизической обработки металлов. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения и повышение стабильности импульсного энергопотребления. Устройство содержит два емкостных накопителя энергии в виде конденсаторов 7, 8, последовательное подключение которых к нагрузке 14 в течение одного цикла разряда обеспечивает заданное значение импульсной энергии. Так как устройство не содержит активных потребителей энергии, кроме нагрузки, в нем обеспечиваются широкий диапазон изменения выходного напряжения и высокий КПД.2 ил.

Шаа.2