Преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности Советский патент 1982 года по МПК H02M5/42 G05F1/66 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в технологических процессах, использующих высокочастотную энергию с глубоким регулированием мощности, а также в геологоразведке за счет специфического режима работы.

Среди схем преобразователей частоты, предназначенных для широтио-импульсного регулирования выходной мощности известен высокочастотный тиристорный преобразователь plj.

Он позволяет при высокой надежности защиты от срывов процесса инвертирования избежать применения сложных пусковых устройств.

Его основньнли недостатками являются: импульсный характер нагрузки выпрямителя, что приводиг к искажению сетевого напряжения, вoз ожность нарушения условий колмутации иристоров инвертора н возможное: ь проникновения в сеть высокочастотной составляющей выходного напряжения инвертора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь частоты с широтяо- : импульсным регулированием мощности, г Он содержит силовой управляемый вы-

пря штель, выходом подсоединенный к ишнам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя, блок управлення тиристорами выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через фазосдвигающее устройство выходным формирователем имнульсов, связанным с шинами питания инвертора, а также блок уп10равления инвертором, содержа1чий комавдиое устройство, управляющее задающим генератором, и пересчетное кольцо, выходом одной из ячеек через дифференцирукндую цепь подключен15ное к первому входу логической схемы И, вьлход которой связан с одним входом командного устройства 2J.

Его недостатком, снижающим зФфективность и надежность работы,являют20ся во-первых, узкий диапазон регулирования, которьй определяется частотой следования импульсов синхрониэайии что существенно снижает диапазон применяемости устройства, поскольку накладывает свои ограничения

25 на условия технологии или метода обработки, во-вторых, потребность применения дополнительного оборудования в виде вспомогательных кондеисатора и тиристора, шунтирующего

30 фильтровую индуктивность, в-третьих снижение надежности работы устройст ва,, поскольку вчлючение тиристора, шунтирующего индуктивность, происхо дит при полном токе, потребляемом инвертором, в результате чего параметр скорости нарастания тока для этого тиристора ограничивается лишь скоростью включения тиристора и достигё ет величин, критических даже дл специальных типов импульсных тиристоров. С другой стороны, при выходе тиристора из строя инвертор остается фактически без защитного ограничива кяцего нарастание тока короткого эамыкания элемента, обеспечиваюи его нормальную работу системы защиты. С другой стороны, при отсутствии тиристора, шунтирукицего фильтровую индуктивность, или его невключении и отключении инвертора, вся энергия, запасенная в индуктивности, переходи в фильтровую емкость, за счет чего напряжение на входе инвертора возрастает скачком в 2-3 раза, что так же приводит к опасным аварийным сит ациям. Цель изобретения - повьаиение на дежности и расширение диапазона регу лирования . Указанная цель достигается тем, что преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности, содержащий силовой управляющий выпрямитель, выходом подсоединенный к шинам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя, блок управления тиристорами выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через фазосдвигаюадее устройство выходным формирователем импульсов, связанным с шинами питания инвертора, а также блок управления инвертором, содержащий командное устройство, управляющее задакдаим генератором, и пересчет ное кольцо, выходом одной. из ячеек через дифференцирукшую цепь подключенное к первому входу логической схеивл И, выход которой связан с одним входом командного устройства, снабжен блокирующим узлом, триггером йиидта, управляемым делителем импульсов и ждутчи -) генератором с регулируемой длительностью импульса, причем выход СИНХ1Юнизатора через управляемый делитель связан со входом ждущего генератора с регулируемой длительностью импульса, выход ко торого подсоединен к управлякадему входу блокирующего узла, связывающего фазосдвигающее устройство и вМходные усилители-формирователи,вход триггера 11й«1идта подсоединен к шинам питания инвертора, а выход подключен ко второму входу логической схемы И и другому входу командного устройства. На чертеже представлена блок-схема преобразователя частоты с широтно-импульсным регулированием мощности. Он coдepжи: силовой управляемый выпрямитель 1, подсоединенный к шинам питания инвертора 2 и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя 3. Силовые тиристоры выпрямителя 1 управляются импульсами с выходных усилителей 4, которые через блокируЮ1ДИЙ узел 5 связаны с фазосдвигающим устройством 6, вход которого подключен к выходу синхронизатора 7. Сюда же через управляемый делитель 8 импульсов подсоединен ждущий генератор с регулируемой длительностью импульса 9, выход которого связан с управлякядим входом блокирующего узла 5. Кроме маломс дмо1ч управляемого выпрямителя 3, к шинам питания инвертора дополнительно подключен триггер 10 (или любое другое логическое устройство с регулируемыми порогами срабатывания и отпускания),выход которого подсоединен ко второму входу логической схема И 11, я одному входу командного устройства 12, другой вход которого связан с выходом логической схемы И 11, а выход - со входом задающего генератора 13, управляющего работой пересчетно-распределительного устройства 14, с одного из выходов которого через дифференцирующую цепь 15 и «пульсы поступают на первый вход логической И 11. Описанная схема работает следующим образом. При подаче питания синхронизатор 7 формирует импульсы, соответствующие по времени моментам астествениой колв утации силовых вентилей выпрямителя 1. Эти импульсы поступают на фаэосдвигающее устройство 6 и на управляемый делитель 8 импульсов. В зависимости от выставлевного коэффициента деления на вход xffyttero генератора 9 поступают иютульсы с частотой, кратной частоте и в1yльco& иа° выходе синхронизато1за. генератор по приходе этих импульсов формирует импульс определенной (регулируемой) длительности (регупирзака осуществляется в пределах всего временного иитервала следования и в yльcoв). Сформированный таким образом широкий импульс с заданной длительностью и скважностью поступает на блокирующее устройство 5,.снимая на время своей длительности блокировку передачи импульсов управления с выхода фазосдвигающего устройства 6 на вход выход{шх усилителей-формирователей 4. С другой стрроны, при подаче напряжения питания дополнительный мало1«эдный выпрямитель 3 обеспечивает предварительный подзаряд фильтрового конденсатора инвертора 2 и напряжения предварительного питания выходных усилителей-формирователей 4. Поскольку уровень напряжения подпитки, задавае1«ый вспомогательным выпрямителем 3, Ieньшe выходного напряжения силового выпрямителя 1, а порог срабатывания триггера Шмидта 10 устанавливается близким к полному напряжению питания инвертора 2, в исходном состоянии триггер ШМидта обеспечивает нормальную работу логической схема И 11 и такое состояние командного устройства 12, при котором эа, аающий генератор 13 не работает.

При снятии блокировки на передачу импульсов от фазосдвигакицего устройства 6 к выходным усилителям-форми.рователям 4 одновременно с началом импульса, формируемого генератором 9 (синхронно с моментом естественной коммутации силовых вентилей вьшрямителя 1 )/начинают поступать импульсы управления на силовые тирнстс ы выпрямителя 1. Он отпирается, напряжение на шинах питания инвертора возрастает до полного, срабатывает триггер Ммидта 10, логическая схема И 11 переводится в состояние, при котором импульсы с выхода дифференцирующей цепи 15 на вход командного устройства 12 не поступают, а поступает на другой, запускакидий вход командного устройства 12 импульс с выхода триггера Шмидта 10. Срабатывает ксэкшндное устройство 12, и начинает генерировать импульсы задающий генератор 13. Включается инвертор 2 и формирует йа нагрузке синусоидальное напряжение. По окончании импульса фориедруемого ждущим генератором 9, опять включается блокирующий узел 5, и с тиристоров выпрямителя снижаются импульсы управления. Он запирается. При этом инвертор 2 продолжает работать,потребляя энергию, запасённую в фильтровом контуре, до тех пор, пока напряжение на шинах питания инвертора не станет тоньше порога отпускания триггера Шмидта 10 (или любого подоеного логического устройства). При этом триггер Шмидта 10 переходит в прежнее состояние, при котором с запускающего входа командного устройства снимается включакадий ишгульс, а . логическая схема И обеспечивает вьщачу на останавливающий вход Командного устройства 12 импульса соответствующего концу импульса управления одной из ячеек пересчетно-распределительного устройства 14. Командное устройство 12 выключается, инвертор останавливается.

За счет предлагаемого устройства обеспечивается неограниченный диапазон регулирования длительностей пачки и паузы при дискретном изменении частоты импульсного режима работы. Кроме того, исключаются перенапряжения на шинах питания инвертора в момент его выключения за счет предварительного использования энергии,запасенной в фильтровом контуре для питания инвертора.

Таким образом, описанная схема при широких функциональных возможностях повшиает надежность работы на 10-15% за счет исключения возникающих при отключении инвертора перенапряжений.

15

Формула изобретения

Преобразователь частоты с широтно-импульсн 1 л регулированием мощнос0ти, содержащий силовой управляемый Ша прямитель, выходом подсоединенный к шинам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя, блок управления тиристора} выпрямителя, включающий в себя синх5ронизатор, управляющий через фазосдвигающее устройство выходным формирователем импульсов, связанным с шинами питания инвертора, а также блок управления инвертором, содержагдия

0 командное устройство, управляющее задающим генератором, и пересчетное кольцо, выходом одной из ячеек через дифференцирующую цепь подключенное к первому входу логической схем(л И,

5 выход которой связан с одним входом командного устройства, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и расширения диапазона регулирования, он снабжен блокиру6ющим узлом, триггером Шмидта, управляемым делителем и даyльcoв и ждущим генератором с регулируемой длительностью импульса, причем выход синхронизатора через управляемый делитель связан со входом ждущего генератора

5 с регулируемой длительностью импульса, выход которого подсоединен к управляющему входу блокирующего узла, связывающего фазосдвигающее устройство и выходные усилители-формировате-:

0 ли, вход триггера Шмидта подсоединен к шинам питания инвертора, а выход подключен ко второму входу логиЧес кой схемы И и другому входу командного устройства.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 651442, кл. и 02 М 7/42, .1978.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2649920/24-07,

0

кл. Н 02 М 7/42, 1978.