Преобразователь повышенной частоты Советский патент 1982 года по МПК H02M5/45 H02M7/515 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания магнитострикционных акустичес ких преобразователей, а также различных ультразвуковых технологических установок. Известные схемы преобразователей повышенной частоты состоят из двух тиристорных мостов, в диагоналях переменного тока которых включены коммутирующие конденсаторы через коммутирующий дроссель, подключенный к диагонали переменного тока мостов встречных вентилей, цепочек последовательно соединенных конденсаторов фильтра и коммутирующих дросселей, а также выходного трансформатора 1. Недостатком известной схемы является ее сложность. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь повышенной частоты, содержащий подключенные к входным зажимам через фильтровые дроссели два последовательно соединенных моста с зануленным общим выводом и два последовательно соединенных конденсатора фильтра 2. Эта схема не требует соединения вентилей в плече, однако верхний предел рабочей частоты у нее ограничен 10-12 кГц. Такие схемы способны работать в режимах близких к короткому замыканию нагрузки, но при увеличении эквивалентного сопротивления нагрузки снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости прямых вентилей, что приводит к срыву инвертирования. Цель изобретения - расширение частотного и нагрузочного диапазона. Для достижения поставленной цели преобразователь, содержащий мостовой управляемый выпрямитель, подключенный к трехфазной питающей сети с нулевым выводом, к выводам постоянного тока которого подключены через дроссель фильтра два тиристорных моста, соединенные последовательно и подключенные общей точкой через дроссель к нулевому выводу сети, причем в диагональ переменного тока каждого моста включены коммутирующие конденсатор и дроссель, а параллельно мостам подключены конденсаторы фильтра, снабжен дополнительными коммутирующими дросселями и конденсаторами, дополнительными конденсаторами и дросселями фильтра выходным трансформатором, первичная обмотка которого выполнена с вольтодобавочной обмоткой, и встречными вентилями, образующими два моста, в диагональ переменного тока каждого из которых включен коммутирующий дроссель соответствующего тиристорного моста, включенный между основным и дополнительным коммутирующими конденсаторами, причем параллельно каждому тиристорному мосту первичную обмотку трансформатора подключена последовательная цепочка, состоящая из дополнительных конденсатора фильтра и коммутирующего дросселя, общая точка которых,соединена с одним выводом постоянно го тока моста встречных вентилей, соединенного другим выводом постоянного тока с общей точкой конденсатора фильтра и дополнительного дросселя фильтра, включенного между указанным конденсатором фильтра и тиристорным мостом, и через другой встречный вентиль - с вольтодобавочной обмоткой, причем свободный конец первичной обмотки соединен с общей точкой конденсаторов фильтра. На чертеже представлена схема преобразователя. Преобразователь содержит мостовой управляемый выпрямитель на тиристорах 1-6, к выводам постоянного тока которого подключены через дроссели 7 и 8 фильтра и дополнительные дроссели 9 и 10 фильтра мосты на тиристорах 11 - 18 с коммутирующими основными конденсаторами 19 и 20, дросселями 21, 22 и дополнительными конденсаторами 23 и 24 в диагоналях, причем дроссели включены в диагонали мостов встречных вентилей 25-32, выводы постоянного тока которых подключены к точкам соединения конденсаторов 33 и 34 фильтра с дросселями 9 и 10, а также к точкам соединения дополнительных конденсаторов 35 и 36 фильтра с дополнительными коммутирующими дросселями 37 и 38, общая точка которых соединена с первичной 39 и вольтодобавочной 40 обмотками, причем последняя через другие встречные вентили 41 и 42 соединена с выводами постоянного тока мостов встречных вентилей, а вторичная обмотка 43 подключена к нагрузке 44. Общая точка конденсаторов 33, 34 соединена с нулевым выводом через дроссель 45. Схема работает следующим образом. Если включают тиристоры 9, 12-ток протекает по контуру конденсатора 36 (тиристор 11 - конденсатор 19 - дроссель 21 - конденсатор 23 - тиристор 12 - обмотка 39 - дроссель 38 - конденсатор 36) и формирует в первичной обмотке 39, а следовательно, и в нагрузке 44 синусоидальный ток в течение половины периода собственной частоты коммутирующего контура. Поочередным отпиранием тиристоров 15 и 16, 13 и 14, 17 и 18 ток пропускают по контурам аналогичным описанным выще, при этом в нагрузке формируют периода выходной частоты. Если эквивалентное сопротивление нагрузки мало, т.е. напряжение на элементах инвертора возрастает, и например, на дросселях 21 и 22, превыщает напряжение на обмотке 39 и конденсаторе фильтра 34, то отпираются диоды 26, 28 или 25, 27, и ток рекуперации изменений электромагнитной энергии коммутирующих дросселей и источник питания замыкается по контурам: дроссель 38 - вентиль 27 - дроссель 21 - вентиль 25 - конденсатор 34 - обмотка 39 - дроссель 38 и дроссель 24 - диод 28 - дроссель 21 - вентиль 26 - конденсатор 34 - обмотка 39 - дроссель 38. .Ограничение раскачки напряжения на элементах в другом мосту осуществляется по аналогичным контурам. При возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки напряжение на первичной обмотке 39 может достигать величины напряжения на конденсаторах 34 и 33, а с учетом вольтодобавочных витков и превыщать. В этом случае диоды 42, 41 отпираются, ток протекает по контуру обмотки 39, 40 - вентиль 42 - конденсатор 34 - обмотка 39, ограничивая напряжение положительной полярности на нагрузке, а по контуру обмотка 39 - конденсатор 33 - вентиль 41 - обмотка 40 - обмотка 39 - при отрицательной. Общая точка мостов и конденсаторов фильтра 34, 33 связана с нулем питающей сети через дроссель 45. Он выполнен на замкнутом сердечнике из электротехнической стали. При работе инвертора индуктивность дросселя велика и тем самым пульсацию 150 Гц сглаживают, одновременно выравнивают напряжение на фильтре 33 - 36. При срыве инвертирования на одном из мостов дроссель 45 насыщается за короткий промежуток времени, в течение которого он ограничивает нарастание тока короткого замыкания и ограничивает возможные напряжения на элементах другого моста. Таким образом, дроссель 45 длительно только сглаживает пульсации, а большие токи пропускает кратковременно, и мощность его значительно меньще дросселей 9, 10, поэтому он не ухудщает весогабаритные показатели преобразователя в целом. К преимуществам предлагаемой схемы относится, во-первых, расширение рабочего диапазона частот до 25 кГц, во-вторых, устойчивая работа преобразователя при резком изменении величины нагрузки в пределах от холостого хода до короткого замыкания, в-третьих, отсутствие последовательно соединенных вентилей в плече моста уменьщает требования к демпфирующим цепям и снижает их установленную мощность на 2025 0/0.

Формула изобретения Преобразователь повышенной частоты, содержащий мостовой управляемый выпрямитель.подключенный к трехфазной питающей сети с нулевым выводом, к выводам постоянного тока которого подключены через дроссели фильтра два тиристорных моста, соединенные последовательно и подключенные общей точкой через дроссель к нулевому выводу сети, причем в диагональ переменного тока каждого моста включены коммутирующие конденсатор и дроссель, а параллельно мостам подключены конденсаторы фильтра, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного и нагрузочного диапазона, он снабжен дополнительными коммутирующими дросселями и конденсаторами, дополнительными конденсаторами и дросселями фильтра, выходным трансформатором, первичная обмотка которого выполнена с вольтодобавочной обмоткой, и встречными вентилями, образующими два моста, в диагональ переменного тока каждого из которых включен коммутирующий дроссель соответствующего тиристорного моста, включенный между основным и дополнительным коммутирующими конденсаторами, причем параллельно каждому тиристорному мосту через первичную обмотку трансформатора подключена последовательная цепочка, состоящая из дополнительных конденсатора фильтра и коммутирующего дросселя, общая точка которых соединена с одним выводом постоянного тока моста встречных вентилей соединенного другим выводом постоянного тока с общей точкой конденсатора фильтра и дополнительного дросселя фильтра, включенного между указанным конденсатором фильтра и тиристорным 1VIOCTOM, и через другой встречный вентиль - с вольтодобавочной обмоткой, причем свободный конец первичной обмотки соединен с общей точкой конденсаторов фильтр&.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 392592, кл. Н 02 М 5/42, 1971 .