Статический преобразователь частоты Советский патент 1979 года по МПК H02M5/297 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использова но цля питания электротехнологических установок повышенной частоты. Известны преобразователи частоты, содержащие автономный последовательный инвертор, систему управления, включающую систему автоматической стабилизации коэффициента мощности нагрузки, схему ограничения эквивалентного активного сопротивления нагрузки, задающий, генера тор и формирователь импульсов управления 1 и 2. Недостатком известных преобразователей частоты является сложность системы автоматического регулирования и отсутст вие стабилизации выходной мощности. Известен статический преобразователь, содержащий автономный инвертор,. нагруь. женный на параллельный колебательный контур, систему управления инвертором, включающую задающий генератор с регу лирующим транзистором з. Недостатком известного преобразователя является сложность системы автоматического регулироания инвертора. Кроме большого количества датчиков (не менее 4), ключевых и логических схем, система автоматической стабилизации коэффициента мощности должна содержать фильт ры первой гармоники. Недостатком указанного преобразователя является -тот факт, что при стабилизации режимов работы инвертора не обеспечивается стабилизация выходной мощности преобразователя, которая определяется какРр(,, , где РВЬС. выходная мощность инвертора; У„ - входное напряжение инвертора; 3 - входной ток; j-) - КПД инвертора. То есть для стабилизации выходной мощности инвертора необходимо изменять входной ток инвертора обратно пропорционально изменению входного напряжения, а система стабилизации режимов работы инвертора такого закона изменения входного тока не обеспечивает. Целью изобретения является упрощение схемы статического преобразователя частоты и расширение его функциональных возможностей. Это достигается тем, что в преобраэователь введены два трансформатора тока, включенные в индуктивную и в емкостную ветви параллельного колебательного контура нагрузки, вторичные обмотки трансформаторов тока через дополнительные встречно включенные первый я второй выпрямители и первый резистор подключены ко входу регулирующего транзистора, параллельно первому резистору через стабилитрон подключен выход третьего дополни- тельного вьшрямителя, вход которого подключен ко вторичной обмотке одного из трансформаторов тока, а на базу регулирующего транзистора через второй резиоторпсГ)дключена введенная цепь смещения. На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя} на фиг. 2-4 - кривые выходных параметров системы автоматического регулирования. Устройство содержит автономный после довательный инвертор 1, нагруженный на колебательный контур, состоящий из компенсирующей батареи 2 и индуктора 3, систему управления инвертором, состоящую из задающего генератора 4 и формирователя 5, трансформаторы 6 и 7 тока, нагруженные на резисторы 8, 9; выпрямители на диодах 10, 11, входы которых подключены к резисторам 8, 9, а выходы к резисторам 12, 13, причем последние зашунтированы диодом 14. К транс4юрматору 7 через резистор 8 подключен допол нительный выпрямитель на диоде 15, на грузкой которого является резибтивный делитель 16, 17, к выходу которого через стабилитрон 18 подключен резистор 19. Суммарный сигнал, снимаемый с резисторов 19, 12. 13, поступает на базу регулирующего транзистора 20, активный режим работы которого обеспечивает резистор 21. Статический преобразователь частоты обеспечивает поддержание максимального коэффициента мощности нагрузки, а при достижении контурного тока заданной величины обеспечивает стабилизацию режима работы инвертора. Стабилизация коэф4яциента мощности нагрузки обеспечивается автоподстройкой частоты инвертора. Принцип работы автоподстрой-. ки частоть основан на сравнении напряжений, снимаемых с резисторов 8, 9, пропорциональных токам емкостной (кривая 22) и индуктивной (кривая 23) ветвей колебательного контзра нагрузки. Токи ветвей контура измеряются трансформаторами 6, 7. Разность этих напряжений, выделенная с помощью встречно включенных вьтрямителей на диодах 10, 11, изобракена кривой 24. Суммарный сигнал с резисторов 12. ГЗ и 19 подается на вход регулирующего транзистора и пока напряжение на резисторе 16, пропорциональное току в индуктивной ветви колебательного контура нагрузки, меньше напряжения стабилизации стабилитрона 18, сигнал на резисторе 19 равен нулю. То есть, входной сигнал регулирующего транзистора, изображенный кривой 25, повторяет кривую 24 и частота задающего генератора под воздействием этого сигнала изменяется так. что выходная частота инвертора автомати- чески подстраивается к резонансной частоте нагрузочного колебательного контура. То есть, до тех пор, пока ве/шчина контурного тока не достигла заданного значения, осуществляется поддержание частоты инвертирования, равной резонансной частоте колебательного контура нагрузки. При превышении током индуктора некоторой заданной величины, изображенной на фиг. 3, как напряжение ,определяемое величиной стабилизации стабилитрона 18, коэффициентом деления делителя 16, 17 коэффициентом трансформации трансформатора 7 и резистором 8, начинает работать схема ограничения мощности, осуществляющая стабилизацию режима работы инвертора. При пробое стабилитрона 18 на резисторе 19 появится напряжение (кривая 26), величина которого определится как разность напряжения на резиоторе 16 и напряжения стабилизации стабилитрона 18. Суммируя это напряжение с напряжением на резисторах 12, 13 (кривая 27), получаем входное напряжение регулирующего транзистора (кривая 28). Под воздействием этого сигнала частота задающего генератора изменится так, что чаотота инвертирования примет значение NJV Wp2 . То есть, происходит расстройка контура нагрузки, снижение его эквивалент ного активного сопротивления и, соответ ственно, тока индуктора, который опрецеИяет выходную мощность инвертора, однозначно связанную с режимом его работы. В предлагаемом статическом преобразователе стабилизации режима работы ocjTiiecT вляется ограничейиеМ выходной мощности инвертора. Таким образом, осуществляет- ся стабилизация режимов рабс.ты инвертора и стабилизация коэффициента мошнооти нагрузки при зинпительном упрощении схемы. Для обеспечения стабилизации выходной моишости инвертора в статический преобразователь введены диод 14 и резистор 21. При изменении входного напряжения инвертора от Ug до U ц ок индуктора увеличится и напряжение на резис5 торе 8, пропорциональное этому току, также увеличится, и примет вид кривой 28. Сигнал на резисторе 12, имевший вид кривой 29, при увеличении входного на- пряжения увеличивается (кривая 30).Сипнал разности напряжений, пропорциональных токам инцуктивной и емкостной ветви - кривая 31, отрицательная часть которого зашунтирована диодом 14, суммируется с сигналом на резистор 19. Таким образом, на входе регулирующего транзистора, при разомкнутой системе автоматического регулирования, имеется сигнал, изображенный кривой 32 при UBK -БХ кривой 33 при ( замыкании системы регулирования под действием этого сигнала задающий генератор и инвертор изменяют всею частоту в сторону уменьшения данного сигнала до нуля. При входном напряжении Up,,, систем а автоматического регулирования будет поен держивать частоту W при этом ток индуктора будет пропорционален Пцги входном напряжении 5x2 индукторе изменится, однако система автомати- HecKOifo регулирования изменит частоту инвертирования до величины v при которой тек индуктора достигнет прежней заданной величины, пропорциональной U(--r-Та ким образом обеспечивается стабилизация тока в контуре нагрузки, что соответст вует стабилизпщп моидности. Формула изобретения Статический преобразователь частоты, состоящий из автономного инвертора,на груженного на параллельный колебательный контур и системы управления инвертором, включающей в себя задающий генератор с регулирующим транзистором. отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, он снабжен двумя трансформаторами тока, включенными соответственно в индуктивную и в емкостную ветви параллельного колебательного контура, причем вторичные обмотки трансформаторов тока через дополнительные встречно, включенные первый и второй выпрямители и первый резистор подключены ко входу регулирующего транзистора, параллельно первому резистору через опорный элемент подключен выход третьего доп рлнительного выпрямителя, вход которс.го подключен ко вторичной обмотке одного из трансформаторов, тсяса, а на базу ре- гулирующего транзистора через второй резистор подключена введенная цепь сме щения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 506104 кл. Н 02 М 1/08. 2.Годин В. Ф. Частотный способ регулирования последовательного инвертора. Электротехническая промышленность, сер. Электротерма, вып. 8/144/, 1974. 3.Годин В. Ф. и Бусленко Б. М. Система автоматического регулирования режима работы инвертора, М., Электротехника, №1, 1976, с. 39-41.

Al/

сл)р,

и

.

PI

О

а)р2

и

Z6

V /

с%

Z7

и

JP/

-

o)pz

Ф(лг.2

фие.З

Фиг.