Преобразователь частоты с широтно- импульсным регулированием мощности Советский патент 1980 года по МПК H02M7/51 H02P13/18 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ МОЩНОСТИ Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в технологических установках, использующих высокочастотную энергию при глубоком регулировании мощности. Известен преобразователь частоты, .в котором регулирование выходной мощ |ности осуществляется путем регулирования выходной частоты t--l Однако такое регулирование сопровождается ростом тепловых потерь в тиристорах и сни;кением надежности работы инвертора. Известен также преобразователь,в котором регулирование выходного на пряжения осуществляется путем измене ния соотношения времени и выключенно ,го состояния тиристоров 51 Однако при этом в динамических режимах снижается надежность работы преобразователя. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является- пре образователь, содержащий силовой управляемый и маломощный неуправляемый выпрямители, выходы которых через ин дуктивно-емкостный фильтр подсоединены к шинам Питания постоянного тока инвертора, блок управления тиристорами управляемого выпрямителя, включающий в себя синхр онизатор, фазосдвигак)щёе устройство, выходные формирователи импульсов, а также блок управления инвертором, содержащий командное устройство, задающий генератор и пересчетное кольцо З J. Недостатками такого преобразователя являются импульсный характер нагрузки выпрямителя и связанные с этим существенные искаженияосетевого напряжения, а также недостаточно высокая функциональная надежность. Это обусловлено тем, что коммутирующий конденсатор моста инвертора за время паузы несколько раэряжается, и в начале формирования следующей пачки нарушаются условия нормальной коммутации силовых тиристоров, что может привести к аварийному режиму работы инвертора. Цель изобретения - повышение функциональной надежности. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности, содержащий силовой управляемый выпрямитель и маломощный неупрапл темый выпр)мите.11ь, выходы котсных чогоз

индуктивно-емкостный фильтр подсоединёнй к шинам питания постоянного тока Инвертора, блок управлениятирййторами управляемого выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, фазосдвигающее устройство. Выходные формирователи импульсов, выходы которых : связаны с упраззляю1ЙГЙми переходами тиристоров, . а входы питайия - с.шинами питания постоянного тока инвертора, а также блок управления инвертором, содержащий командное устройствЬ, задающий генератор и пересчетное кольцо, снабжен дифференцирующей цепью, регулируемым блоком задержки, регулируемым ждущим генератором, генератором одиночного импулЬса и логической схемой И, причем выход синхронизатора подключен Ко входу ждущего генератора и связан с первым входом командного устройства через регулируемый блок задержки, выход задающего генератора подключен к первому входу логической схемы И, второй вход которой через дифференцирующую цепь связан с выходом одной из ячеек пересчетного кольца, а выход подсоединен ко второму входу командного устройства и входу генератора Одиночного импульса, выход которого связан с управляющим переходом тиристора, шунтирующего дроссель фильтра. Параллельно входу индуктивно-емкостного фильтра подключен дополнительный конденсатор.t

. На чертеже схематически изображен преобразователь.

Преобразователь содержит силовой выпрямитель 1, подключенный через фильтр, состоящий из дросселя 2 и конденсатора 3, к входу инвертора 4. Система управления выпрямителя вклю- чает в себя синхронизатор 5, фазосдвигающее устройство 6 и выходные формирователи 7. В систему управления инвертора входят командное устройство 8, задающий генератор 9 и пересчетное кольцо 10. Дроссель 2 зашунтирован обратным тиристором 11, управление которьлм осуществляется от генератора 12 одиночного импулйса. Синхронизатор через блок 13 регулируемой задержки связан с командным устррйством8,а через ждущий генератор 14 - с одним из входов логической схемы 15 И, второй вход которой через дифференцирующую цепь 16 связан с одним из выходов пересчетного кбйьца 10. На выходе выпрямителя 1 включен конденсатор 17, к которому подключен также выход маломощного неуправляемого выпрямителя 18. На выходе блока 13 имеется ключ 19.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения начинает работать выпрямитель 18, при этом заряжаются конденсаторы 17 и 3. При Достижении определенной величины

напряжения на конденсаторе 3 начинает рабртат) выходной формирователь 7, с выхода которого импульсы поступают на тиристоры выпрямителя 1. Конденсатор 3 быстро заряжается до полного питающего напряжения. Одновременно импульсы с выхода синхронизатора 5, соответствующие моментам естественной коммутации, поступают на вход генератора 14, длительность импульсов которого регулируется в пределах 60 эл.граД. Формируемые генератором 14 импульсы поступают на второй вход логической схемы 15 И, обнуляя его и обеспечивая тем самым отсутствие сигнала на его вы

5 ходе в течение длительности формируемого генератором 14 импульса.

При поступлении на вход командного устройства 8 через блок 13 задержки импульса от синхронизатора 5

0 включается задающий генератор 9 и с выхода пересчетного кольца 10 импуль cifcj управления поступают на тиристоры инвертора 4, обуславливая начашо процесса инвертирования напряжения, При

5 этом импульсы с одной из ячеек пересчетного кольца поступают через дифференцирующую цепь 16 на первый вход логической схемы 15 И.

Таким образом, на выходе логической схемы 15 выделяется импульс, соответствующий концу выходного импульса одной ячейки пересчетиого кольца 10, появляющийся первым после . окончания импульса ждущего генератора 14. Выходной импульс логической

5 схемы 15 поступает на командное устройство 8, определяя момент выключения задакидего генератора 9, и на .генератор 12, определяя момент отпирания шунтирующего тиристора 11. Вспомогательный конденсатор 17 обеспечивает улучшение условия коммутации тиристора 11.

Предложенная схема позволяет за счет пуска инвертора синхронно с мо5 1 мента естественной коммутации облегчить переходные процессы и сделать преобразователь более надежным и устойчивым в работе. Кроме того, поскольку длительность непрерывной рабоQ ты инвертора изменяется в пределах 60 эл.град., обеспечивается равномерная загрузка тиристоров выпрямителя и существенно снижаются искаже- ния сетевого питающего напряжения, а синхронизация моментов начала пауз с моментом окончания импульса, формируемого одной из ячеек пересчетного кольца, обеспечивает устойчивый режим работы инвертора за счет подачи имПульсов на тиристоры диагонали моста,

0 противоположной той, с работы тирис- . торов которой началась пауза.

Таким образом, преобразователь устойчиво работает в импульсном режиме, а возможность регулировать среднюю

5 выходную ./ тощность-преобразователя от

нуля до максимальной при сохранении высокой удельной мощности во время следования импульсов повышает функциональную надежность его работы.

Фррмула изобретения

1. Преобразователь частоты с шйротно-импульсным регулированием мощHOCTji, содержащий силовой управляемый выпрямитель и маломощный неуправляемый выпрямитель, выходы которых через индуктивно-емкостный фильтр подсоединены к шинам питания постоянного, тока инвертора,блок управления тиристорами управляемого выпрямителя включающий в себя синхронизатор, фазосдвигающее устройство, выходные фомирователи импульсов, выходы которых связаны с управляющими переходами тиристоров, а входы питания - с шинами питания постоянйого тока инвертора, а также блок управления инвертором, содержащий командное устройство, задающий генератор и пересчетное кольцо, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надёжности, он снабжен дифференцирующей цепью, регулируелым блоком задержки, регулируемым ждущим генератором, генератором одиночного импульса и логической схемой И, причем выход синхронизатора подключен ко

входу ждущего генератора и связан с первым входом командного устройства через Зегулируемый блок задержки, выход задающего генератора подключен к первому входу логической схемы И, второй вход которой через дифферен- цирующую цепь связан с выходом одной из ячеек пересчетного кольца, а выход подсоединен ко второму йходу командного устройства и входу генератора одиночного импульса, выход которого связан с управляющим переходом тирис тора, шунтирующего дроссель фильтра. - 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, чтопараллельно входу индуктивно-емкостного фильтра подключен дополнительный конденсатор.

; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20

1.Тиристорные преобразователи частоты ДЛ9 индукционного йагрёва металлов.- Труды УАИ, вып. 64, сб. 4, Уфа, 1974.

2.Тезисы докладов Всесоюзной науч25но-технической конференции по разработке и прокишленному применению полупроводниковых пр еобразователей частоты в машиностроении. Уфа, 1977.

3.Авторское свидетельство СССР

30 2395642, кл. Н 02 М 5/505//Н..02 Н 02 Р 13/18, 11.08.76.