Источник питания электродуговой установки Советский патент 1991 года по МПК H05B7/18 H05B7/144 G05F3/06 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение для питания электрической энергией установок для плазменного нагрева и других электродуговых потребителей.

Целью изобретения является повышение энергетических характеристик путем расширения диапазона регулирования.

На фиг. 1 приведена блок-схема источника; на фиг. 2 - внешние характеристики.

Источник питания содержит трехфазный индуктивно-емкостный преобразователь 1, состоящий из трех конденсаторов 2 и трех дросселей, каждый из которых содержит три обмотки (3-5). При этом вторая обмотка А содержит меньшее число витков, нежели третья 5. Первая обмотка 3 каждого дросселя соединена последовательно с одним из конденсаторов 2 и эти цепочки соединены в треугольник, вершины которого являются входами источника. Вторые обмотки 4 дросселей соединены в звезду и ее выходы соединены с входами трехфазного мостового вьтрямителя 6, каждый анодный

вентиль которого зашунтирован включенным встречно ему тиристором 7. Третьи обмотки Ь дросселей также объединены в Звезду и ее выходы соединены с входами управляемого трехфазного мостового выпрямителя 8. Одноименные выходы выпрямителей 6 и 8 объединены и предназначены для подключения к нагрузке 9. Источник содержит также коммутатор 10, вход которого соединен с выходом блока 11 управления, а каждый из трех выходов - с одним из узлов соединения первой обмотки 3 дросселя и конденсатора 2. Три вторых выхода блока 1 управления соединены с управляющими входами тиристоров 7, а шесть третьих выходов - с управляющими входами тиристоров управляемого выпрямителя 8. Три входа блока 11 управления соединены с тремя выходами блока 12 задания.

Блок 11 управления содержит системы 13-15 импульсно-фаэсвого управления, ключевые элементы 16 и 17 и инвертор 18.

Источник питания работает следующим образом.

(Л

С

В исходном состоянии с блока 12 задания поступает сигнал Uy 0 и сигналы U31, U32 на входы ключевых элементов 16 и 17, которые соответствуют ал - 0 (угол регулирования управляемого выпрямителя 8) и (72 0 (угол регулирования тиристоров 7). Нулевой сигнал на входе блока 13 обеспечивает разомкнутое состояние коммутатора 10. Кроме того, нулевой сигнал управления, поступающий на управляющий вход ключевого элемента 16, обеспечивает его разомкнутое состояние и U31 на вход системы 14 импульсно-фазового управления не поступает. Это обеспечивает закрытое состояние вентилей управляемого выпрямителя 8, т.е. разомкнутое состояние обмоток 5. На управляющий вход ключевого элемента 17 при этом поступает единичный сигнал (благодаря наличию инверсного элемента 18), что обеспечивает подачу системой 15 импульсно-фазового управления управляющих импульсов на тиристоры 7 {ai - 0), т.е. обмотки 4 закорочены и индуктивно-импульсный преобразователь 1 работает в режиме короткого замыкания. Нагрузка 9 обесточена. Если U32 изменить, то изменится угол регулирования тиристоров 7 и по нагрузке 9 будет протекать ток I --lo(1-cos 02), где lo максимальное значение выпрямленного тока в нагрузке, определяемое соотношением числа витков обмотки 3 и обмотки 4 дросселя индуктивно-емкостного преобразователя 1.

При подаче с блока 12 задания Uy 1 (условная единица) системе 13 импульсно- фазового управления обеспечивает замкнутое состояние коммутатора 10 и одновременное замыкание ключевого элемента 16 и размыкание ключевого элемента 17. Замыкание коммутатора 10 приведет к тому, что обмотки 3 дросселей индуктивно-емкостного преобразователя 1 соединяются звездой и шунтируются конденсаторами 2, Такое соединение обес печивает то, что дроссели индуктивно-емко- стного преобразователя работают как трансформаторы напряжения, определяемые соотношение их числом витков. Так как ключ 16 замкнут, то U31 (соответствующее ) поступает на систему 14 импульсно-фазового управления и с последней поступают управляющие импульсы на управляемые вентили выпрямителя 8. Это обеспечивает подачу на нагрузку 9 выпрямленного напряжения Uo величина которого определяется соотношением числа витков обмотки 3 и обмотки 5 дросселя. Если Uai изменять, что будет изменяться угол регулирования ей, управляемых вентилей выпря0

5

0

5

0

5

мителя 8, и на нагрузке 9 будет напряжение U Uocos o.. При этом ключ 17 разомкнут или на систему 15 импульсно-фазового управления не поступает сигнал U32, что обеспечивает закрытое состояние тиристоров 7. Кроме того, так как обмотки 4 дросселей индуктивно-емкостного преобразователя 1 характеризуются малым числом витков по сравнению с обмотками 5, то напряжение на них меньше, чем на обмотках 5. Поэтому вентили выпрямителя 6 подперты выпрямленным напряжением выпрямителя 8(до напряжения U Uocosat, при котором выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя 6 станет больше напряжения на выходе выпрямителя 8) и в основном напряжение на нагрузке будет определяться напряжением на выходе выпрямителя 8.

Если с блока задания поступает сигнал управления Uy в виде широтно-импульсного сигнала,- который характеризуется относительной продолжительностью /(условная единица на входе), то в течение этого интервала времени к нагрузке 9 подключен источник напряжения, а в течение второго интервала времени (относительная продолжительность (1- у) к нагрузке 9 подключен источник тока. При этом внешняя характеристика источника питания характеризуется следующими выражениями:

U ycos «1 + (1 -у)(1 - cos од) (1)

l rRCH°s/1- + (1-y)(1-cosa2).(2)

у

Uo

пряжение в нагрузке:

где U

относительное среднее на0

5

0

5

I нагрузке;

RH

т- - относительный средний ток в

10

RHIC

относительное сопротивU0ление нагрузки.

Согласно (1) и (2) для различных у , а, ccz приведены на фиг. 2 внешние характеристики источника питания,

Таким образом, источник питания характеризуется семейством внешних характеристик, которые позволяют обеспечить постоянство потребляемой мощности и постоянство мощности на нагрузке при ее изменении, а также регулировать ток и напряжение на нагрузке не только в областях U 1 и I 1;U 1 и i 1,нои в области U 1 и I 1, что существенно расширяет функциональные возможности источника питания в целом.

Формула изобретения

Источник питания электродуговой установки, содержащий трехфазный индуктивно-емкостный преобразователь, состоящий из трех конденсаторов и трех дросселей, каждый из которых содержит две обмотки, причем первая обмотка каждого дросселя соединена последовательно с одним из конденсаторов и эти последовательные цепочки соединены в треугольник, вершины которого являются входами источника,.вторые обмотки дросселей соединены в звезду и их свободные выводы, являющиеся тремя первыми выходами преобразователя, соединены с входами трехфазного мостового выпрямителя, выходы которого предназначены для подключения к нагрузке, коммутатор, вход которого соединен с первым выходом блока управления, а каждый из трех выходов - с узлом соединения конденсатора и первой обмоткой дросселей каждой последовательной цепочки индуктивно-емкостного преобразователя, первый вход блока управления соединен с первым выходом блока задания, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик путем расширения диапазона регулирования, он до

полнительно содержит управляемый трехфазный мостовой выпрямитель и три

тиристора, дроссель индуктивно-емкосгного преобразователя снабжен третьей обмоткой, число витков которой больше числа витков второй обмотки, третьи обмотки соединены в звезду, свободные выводы которой, являющиеся вторыми тремя выходами

преобразователя, соединены с входами управляемого трехфазного мостового выпрямителя, выходы которого соединены согласно с выходами трехфазного мостового выпрямителя, каждый вентиль анодной

группы которого зашунтирован встречно- включенным тиристором, управляющий вход которого соединен с одним из трех вторых выходов блока управления, каждый из шести третьих выходов которого соединен с одним из управляющих входов тиристоров управляемого выпрямителя, второй и третий входы блока управления соединены с вторым и третьим выходами блока задания.

Изобретение относится к электроте ни- ке. Цель изобретения - повышение энергетических характеристик путем расширения диапазона регулирования Источник питания характеризуется семейством внешних характеристик, которые позволяют обеспечить постоянство потребляемой мощности на нагрузке при ее изменении а гакже регулировать ток и напряжение в широком диапазоне 2 ил.

toli;2.

& 0