Регулируемый высокочастотный источник питания Советский патент 1983 года по МПК H02M7/515 

(5) PEГУЛИPУE tt } ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к преобраэова1%льной технике и может быть испол зовано для реализации электротермимес ких технологических процессов. Известны высокочастотные источники питания, которые содержат тиристоPlift и колебательные LC-мепи Cl 3 Однако данные устройства обладают низкой надежностью, обусловленной сильной зависимостью токов и напряжений в инверторе от величины выходной мощности. Наиболее близким к предлагаемому является высокочастотный источник питания, который содержит встречнопараллельные пары вентилей, связанные с входным индуктивным фильтром и колебательными LC-цепями 2 . Недостатком известного источника питания является следующее. Если технологическая нагрузка имеет активноиндуктивный, активный или активноемкостной характер, то регулирование мощности можно осуществлять лишь изменением в широком диапазоне величины частоты инвертирования. При этом регулирование мощности вверх происходит за счет увеличения амплитуды и коэффициента заполнения тока, протекающего через нагрузку, что сопровождается увеличением токов и напряжений в схеме. Для регулирования мощности в широких пределах необходимо значительное изменение частоты, что ведет к ухудшению теплового режима вентилей, увеличениюскорости нарастания тока и напряжения, В случае, если технологическая нагрузка имеет- резонансный характер, для регулирования мощности достаточно изменять частоты инвертирования в узком диапазоне, охватывающем область резонанса. Однако при увеличении нагрузки (регулирование мощности вверх) также происходит увеличение скорости нарастания прямого тока и напряжения вентилей и, кроме того уменьшение времени восстановления. Величина максимальной мощности в на359грузке при регулировании оггределяется величиной эквивалентного активного сопротивления колебательного контура нагрузки и при частотном регулировани ограничена. Таким образом, диапазон регулирования мощности в прототипеограничен, а регулирование мощности снижает надежность. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования мощности в нагрузке и повышение надежности, Для достижения цели в высокочастот ный источник питания,содержащий встре но-параллельные пары вентилей, связан ные с входным индуктивным фильтром и колеЬателыными LC-цепями дополнительно введены управляющий источник к магнитный усилитель с числом рабочих обмоток по числу вентилей инвертора, причем каждая из рабочих обмоток включена последовательно каждому из вентилей инвертора, а обмотка управления подключена к управляющему источнику. Расширение диапазона регулирования мощности осуществляется за счет изменения времени задержки протекания колебательных полуволн тока относительно моментов включения управлявмых вентилей. Гфи этом происходит уменьшение интервала времени между погасанием встречных диодов и следующим, отпиранием тиристоров, что ведет к увеличению амплитуды выходного тока и следовательно величины мощности. В течение интервала задержки скорость нарастания тока через вентили определяется индуктивностью при насыщенных сердечниках магнитного усилителя и поэтому мала. Задержка тока при выключении встречных диодов умень шает коммутационные перенапряжения за смет снижения заряда рассасывания диодов, а также уменьшает крутизку фронта восстановления прямого напряжения на тиристорах. В течение времени задержки тока обратной полуволны к тиристорам приложено запирающее напряжение, что увеличивает надежнос работы инветора как за счет возраста ния времени восстановления, так и за счет увеличения величины восстанавли вающего напряжения на тиристорах. Пр чем увеличение мощности (увеличение длительности задержки протекания колебательных полуволн) приводит к воз растанию времени приложения восстанавливающего напряжения. На фиг.1 представлен один из возожных вариантов выполнения источника одной инвертирующей ячейкой; на иг.2 - диаграммы, поясняющие его работу. Установка (фиг.1) состоит из исочника 1 питания, технологической нагрузки 2, регулируемого высокочастотного источника питания со следуюими элементами: прямым тиристором 3 обратным диодом k, дросселем фильтра 5, колебательной цепью из дроссея 6 и конденсатора 7, магнитным усиителем с рабочими обмотками 8, 9 и бмоткой 10 управления, подключенной к управляющему источнику 11. Источник работает следующим образом. Перед подачей управляющего импульса на тиристор 3 конденсатор 7 заряается через дооссель фильтра 5 от источника 1. При подаче импульса управления (момент t фиг.2) , тиристор открывается и напряжение конденсатора прикладывается к обмотке 8 магнитного усилителя, под действием которого в сердечнике этой обмотки начинает возрастать магнитный поток Фц. С момента tn насыщения сердечника в контуре 7, 6, 3, 8 и 2 начинает протекать полуволна колебательного разряда, В момент t J, когда ток Тиристора падает до нуля, последний запирается и напряжение переполюсованного конденсатора 7 прикладывается к обмотке 9, при этом ДИОД k открыт и через него протекает небольшой по величине намагничивающий ток. Это же напряжение приложено к тиристору 3 и является для него запирающим. В момент t насыщения сердечника обмотки 9 в 1 онтуре 7, 2, Э, и 6 проткает обратная полуволна колебательного тока, в течение гротекания которой к тиристору 3 приложено небольшое по величине запирающее напряжение, равное падению напряжения на открытом диоде . В момент tg сердечник выходит из насыщения и в течение интервала tr-tx происходит медленное спадание тока диода, что уменьшает перенапряжения и крутизну фронта последюущего (момента tr) восстановления прямого напряжения на тиристоре 3.. Далее в течение интервала конденсатор 7 снова заряжается, а в момент подачи следующего импульса управления процессы повторяются. Причем

5ЭЗЗ)

с уменьшением интервала tg-t-j напряжение на элементах 3 и 7 в момент t растет, за счет чего увеличивается амплитуда колебательного тока и, следовательно, мощность. Длительность ко-5 лебательных полуволн определяются в основном величиной параметров LC-цепи, поэтому варьирование величиной суммарного времени задержки окончания всей полуволны приводит к регулированию мощности в нагрузке. Зремя задержки регулируется током обмотки управления, создающим в обоих сердечниках поток смещения Регулирование мощности вверх сопровождается увеличением ин- 5 тервала иинтервалов tt-t2 и tc-t,. Увеличение интервала повышает коммутационную способность инвертора, увеличение интервала улучшает тепловой режим структуры ти-20 ристора 3, увеличение интервала снижает крутизну фронта нарастания прямого напряжения тиристора 3 и коммутационные перенапряжения.

Таким образом, регулирование источником 11 тока управления магнитного усилителя приводит к регулированию мощности, выделяемой в нагрузке электротермического комплекса, причем регулирование не снижает надеж- 30 ности работы системыо

Предлагаемый высокочастотный источник питания позволяет без снижения

12«

надежности регулировать мощность в нагрузке при фиксированной частоте либо расширить диапазон регулирования при использовании в совокупности с частотным регулированием.

формула изобретения

Регулируемый высокочастотный источник питания,.содержащий встречнопараллельные пары вентилей, связанные с входным индуктивным фильтром и колебательными LC-цепями, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования мощности в нагрузке и повышения надежности, в него дополнительно введены управляющий источник и магнитны усилитель с числом рабочих обмоток п числу вентилей инвертора, причем каждая из рабочих обмоток включена последовательно каждому из вентилей инвертора, а обмотка управления под.ключена к управляющему источнику.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР W , кл, Н 02 М 7/515, 1979.