Высокочастотный тиристорный преобразователь

;"ко") Г Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государстненный комитет СССР по делам изобретений и открытии(088. 8) Опубликовано 0503,79.Бюллетень9 Дата опубликования описания 0803.79 М.М.Акодис, В.В.Шицицын, В.В.Рудный, В.И.Лузгин, А.А,Новиков, А.А.Рухман и В,И.Дягилев(71) Заявитель Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С,М,Кирова(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к областипреобразовательной техники и можетбыть использовано, например, для питания ультразвуковых технологическихустановок,Известны схемы преобразователей,в которых для обеспечения защиты отсверхтоков используется запираниетиристоров питающего. выпрямителя 1. Известны также схемы преобразователей, в которых для обеспечения надежности защиты преобразователя питание системы управления выпрямителем преобразователя происходит эа счет напряжения, снимаемого с коммутирующих конденсаторов инвертОра этого же преобразователя 2).Однако использование высокочастотного напряжения для управления выпрямителем усложняет пусковые процессы инвертора. Для увеличения надежности пуска в этом случае известно применение синхронизированного с питающей сетью пуска выпрямителя 3) или пуска инвертора после заряда фильтрового конденсатора 4). Известно также устройство пуска инвертора с предварительно заряженным фильтровым конденсатором 5). Однако такие устройства не могут быть использованы в инверторе, работающем в импульсном режиме регулирования мощности, так как частота подачи высокочастотной энергии не совпадает с частотой питающей сети, а устройство пуска, выполненное по типу 5), не может быть использовано, так как в нем требуется значительное время для заряда фильтрового конденсатора, что ограничивает предельную частоту включения инвертора, а также не обеспечивает надежного отключения инвертора при срыве процесса инвертирования.В преобразователе, описанном в 61, обеспечивается эапирание выпрямителя при срывах инвертирования эа счет падения напряжения на коммутирующем конденсаторе. Такой способ защиты обеспечивает надежное отключение инвертора, но затрудняет его пуск, что существенно ограничивает возможности его применения в инверторе, работающем в режиме импульсного регулирования выходной мощности. Преобразователи с пусковыми устройствами, описанными в 7,8),сравнительно сложны и мало пригодны длярежима импульсного регулирования выходной мощности инвертора.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является преобразователь, описанный в 9. Онсодержит силовой управляемый выпрямитель, выходом через индуктивноемкостной фильтр подсоединенный к шинам питания высокочастотного инвертора, блок управления тиристорамивыпрямителя, включающий в себя формирователи импульсов, выходами свя Озанные с управляющими входами тиристоров, и обеспечивающий защиту преобразователя при аварийных режимах засчет снятия с тиристоров управляющих -"импульсов по сигналу с выхода упомянутого фильтра, а также блок управления высокочастотным инвертором.Недостатком этого решения такжеявляются трудности, возникающие при"частых пусках инвертора, характеризующих режим импульсного регулирова- фния его выходной мощностйЦель изобретения - повышение функциональной надежности при импульсномрегулировании выходной мощности эасчет улучшения пусковых процессов. 25Это достигается тем, что преобразователь снабжен дополнительным маломощным неуправляемым выпрямителем,выход которого связан с выходом силового управляемого выпрямителя через 30резисторы и конденсатор. Преобразователь также отличается тем, что питающие выводы Формирователей импульсов блока управления выпрямителемподключены к шинам питания инвертора.З 5Йа фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь содержит силовойтиристорный выпрямительный мост 1,вспомогательный неуправляемый выпрямительный мост 2, индуктивно-емКост- ной фильтр 3, 4, инвертор 5, выходной формирователь б импульсов блока фуправления выпрямителем, генератор7 импульсов, блока управления выпрямителем, ограниченные сопротивления8-11 вспомогательного выпрямителя,конденсатор фильтра 2 вспомогательного выпрямителя, шунтирующий тиристор 13, широтно-импульсный модулятор14, блок 15 управления инвертороми нагрузку 16.На диаграммах (фиг.2) приняты следующие обозначения;- напряжение на выходе силового выпрямителя;- напряжение на выходе вспомогательного выпрямителя;П 4 - напряжение на фильтровом конденсаторе 4;П - напряжениена выходе формирователей б;момент временй"подачй йитаю-"щего напряжения от гети; 65 момент начала работы формирователей б;1 - момент времени, соответствующий полному заряду конденсатора фильтра 4;г 4 - момент времени, соответствующий началу аварийного процесса в инверторе;15 - момент времени полного запирания выпрямителя 1.Преобразователь работает следующим образом.При подаче питающего напряжения в момент времени 11 на входы переменного тока мостов 1 и 2 начинает работать только мост 2 и подзаряжает конденсатор фильтра 4. В момент времениначинает работать выходной формирователь б, с выходов которого серия импульсов поступает на управляющие электроды тиристоров силового выпрямителя 1. Конденсатор фильтра 4 быстро заряжается до полного напряжения. Если на инвертор поданы управляющие импульсы, то он начинает работать.При срывах инвертирования фильтровый конденсатор 4 быстро разряжается через инвертор 5, и выходной формирователь б прекращает работу. Прекращается подача управляющих импульсов на тиристоры выпрямителя 1, и он запирается. Скорость нарастания тока тиристоров инвертора 5 ограничивается индуктивностью Фильтра 3. Таким образом обеспечивается быстродействующая защита преобразователя частоты при опрокидывании инвертора.Импульсный режим работы преобразователя получается путем прерывания. подачи управляющих импульсов на тиристоры инвертора. Для предотвращения перенапряжений на тиристорах инвертора 5 в момент паузы индуктивность фильтра 3 шунтируется тиристором 13.Предложенная схема позволяет при сохранении высокой надежности защиты от срывов избежать применения сложных пусковых устройств и создать преобразователь, работающий в импульсном режиме при любом количестве импульсов в пачке и любой скважности выходных импульсов. Это дает воэможность регулировать среднюю выходную мощность преобразователя от нуля до максимальной при сохранении высокой удельной мощности во время следования импульса.Формула изобретения1. Высокочастотный тиристорный преобразователь, содержащий силовой управляемый выпрямитель, выходом через индуктивно-емкостный фильтр подсоединенный к шинам питания высокочастотного йнвертора, блок управления тиристорами выпрямителя, вклю6514 Составитель Г.Мыцыкедактор В.фельдман Техред М. Петко КорректорО.Била 817/51 Тираж 856ЦНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушская каз Подписноеитета СССРткрытийаб., д. 4/54 илиал ППП Патентф, г.ужгор ул ктная,чающий в себя формирователи импульсов, выходами связанные с управляющими входами тиристоров, и схему защиты преобразователя, а также блок управления высокочастотным инвертором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения функциональ ной надежности при импульсном регулировании выходной мощности за счет улучшения пусковых процессов, он снабжен дополнительным маломощным неуправляемым выпрямителем, выход ко- )О торого связан с выходом силового управляемого выпрямителя через вспомогательные резисторы и конденсатор.2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения, питающие выводы формирователей импульсов блока управления выпрямителем подключены к шийам питания инвертора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе20 42 б1, Справочник Тиристоры. Под ред. В. А. Лабунцова и др. М., Энергия, 1971, с. 374, рис. 15-8.2. Авторское свидетельство СССР Р 366539, кл. Н 02 Р 13/16, 03.12.683. Авторское свидетельство СССР Р 428507, кл. Н 02 М 5/22, 14.03.72.4. Авторское свидетельство СССР Р 350112, кл. Н 02 М 7/46 /7 Н 02 р 13/18, 26,05.69.5Авторское свидетельство СССР У 299918, кл. Н 02 М 5/16, 18.07.69.6. Акодис М.М. и др. Тиристорный преобразователь повышенной частоты с системой защиты от срывов инвертора, Журнал Электротехника, Р 10, 1971.7Авторское свидетельство СССР Р 286052, кл. 21 й 14/01, 1970.8. Авторское свидетельство СССР Р 288122, кл. 21 й 14/02, 1970.9. Беркович Е.И. и др. Тиристорные преобразователи высокой частоты, Л., Энергия, 1973, с. 179-182