Тиристорный преобразователь частоты

Оп и САЪЙе Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з Н 02 М 5/45 У Н 02 М 7/515 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Е.И.Снятков и Н. И.Петриди Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(71) Заявитель 54) ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ра 41. 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может найтиприменение в качестве источника пйтания ультразвуковых магнитострикционных преобразователей, индукцион" 5ных электротермических установок, -а"также других потребителей тока высокой частоты.Известны тиристорные преобразователи частоты, содержащие инвертирующие мосты, подключенные параллельнос цепочкой из фильтрового конденсатора и нагрузки к зажимам постоянного тока мостового выпрямителя черезфильтровые дроссели, а также коммутирующие конденсаторы, одни обкладкикоторых соединены с зажимами переменного тока инвертирующего моста, а ,другие обкладки объединены исоединены с вершинами моста че . рез диодно-дроссельные цепочки 1, либо подключены к сред ней точке фильтрового дросселя 1,21,либо подключенЫ к нулевому выводу вторичной обмотки питающего трансформатора 3 .В этих преобразователях обеспечивается включение тиристоров при малой амплитуде и скорости нарастания анодного тока за счет предвари тельного разряда коммутирующих конденсаторов по цепям, содержащим дополнительные или фильтровые дроссели. При этом снижаются коммутационные потери в тиристорах ипбвышается КПД преобразователя.Общим недостатком известных преобразователей является наличие последовательно соединенных коммутирующих конденсаторов в диагоналях переменноготока инвертирующих мостов; что"УВеличивает габариты й вес устройства. Известен также тиристорный преобразователь частоты, содержащий несколько инвертирующих мостов, коммутирующий конденсатор в диагона ли переменного тока только одного моста, трансформатор, одна обмотка которого подключена к коммутирующему конденсатору, а другие обмотки включены в диагоналипеременного тока остальных инвертирующих мостов. В этом преобразователе достигается равномерное распределение напряжений по инвертйрующим мостам, а также рациональнбе использование по мощности коммутирующего конденсатоОднако тиристоры в этом преобразователе включаются при большей ско="ростинарастания анодного"тбка,"чтоприводит к недопустимо большим коммутационным потерям мощности приработе в ультразвуковом диапазоне"мост сдвумя-комяутирующими конденсаторамив диагонали переменного тока;подключенный через последовательно соединенные коммутирующие и Фильт 55 ИВ 5 россели" к"вйводам"йостоянно=,го тдка Выпрямителя, выводы переменного тока которого подключены к концам вторичных обмоток питающего трансформатора, имеющих нулевой вывод,соединенный с общей точкой коммути"ф 96)щйхкойденсаторов",последовательную цепочку из разделительного конденсатора и выходных выводов, вклю 4 еййую=ВГежду"точйами"соединениякоммутирующих и Фильтровых дросселей 3 .Наличие двух последовательносоединенных коммутирующих конденсаторов в преобразователе приводит кувеличению габаритов и веса.Цель изобретения - улучшениемассогабаритных показателей.Указанная цель достигается тем,что тиристорный преобразователь частоты, содержащий инвертирующий мост "Ь"кбймтйрующим конденоаторомв диагонали переменного тока, подключенный через последовательносоединенные коммутирующие и Фильтровые дросселик выводам постоянного тока " " выйряМйтеля; выводы переменного тока которого подкзпбчены к концам вторичных обмоток питающего трансформатора, имеющих нулевой вывод, последовательную"цепочку"йэ"раэделйтель ного конденсатора и выходных выводов, вклйченйуй"между точками соединениякоммутирующих и Фильтровых дросселей,снабжен автотрансформатором, обмот-ка которого подключена крайними вывоДйщ вдиагональ переменного"тока"ийвертйрующего моста, а средйим выво"дом"-"к"йулевомувыводу вторичных .обмоток питающего трансформатора.Применение дополнительного автотрансформатора, включенного"в"диагональ мбста,и соединение среднеговывода"автотрансфорйатора с йуЖйвмвыводом питающего трансформатора по- зволяет исключить из преобразователяодий коммутирующий конденсатор,чтоЭ"четыре раза сокращает емкьстьубтановленных конденсаторных банок.,йри сохранении прежней емкости в"диагонали переменного тока моста.Так как автотрайсформатор расчйтанФЬлько на ток предварительного-,разМЩакоммутйрующего конденоатора,ФО его габаритй и вес зйачительйбйИЖе габаритов ивеса изъятых конденсаторных банок, что в итоге приводит к общему снижению габаритов и веса преобразователя.На чертеже представлена схема. преобразователя.Тиристорный преобразователь частоты содержит инвертирующий мост, выполненный на тиристорах 1-4 с коммутирующим конденсатором 5 в диагонали переменного тока, подключенныйчерез коммутирующие дроссели б и 7и последовательно соединенные с нимифильтровые дроссели 8 и 9 в аноднойи катодной цепях и выводам постоянного тока выпрямителя, выполненного надиодах 10-15, выводы переменного то ка которого подключены к концам вторичной обмотки 16 питающего трансформатора 17, первичная обмотка 18 которого подключена к питающей сети,цепочку"изпоследовательнр соединен ных разделительного конденсатора 19и нагрузки 20, включенную между точками соединения коммутирующих ифильтровых дросселей, автотрансформатор 21 с полуобмотками 22 и 23,средний вывод которого соединен снулевым выводом вторичной обмоткипитающего трансформатора.Тиристорный преобразователь частоты работает следующим образом.В установившемся режиме к начальному моменту времени включения тиристора 1 конденсатор 19 заряжен донапряжения выпрямителя, а коммутирующий конденсатор 5 заряжен с полярностью, показанной на чертеже. Напряжение конденсатора 5 равномерно делится, по полуобмоткам 22 и 23 автотрансформатора 21. При включениитиристора 1 в контуре 1-22-16-10,11-.у:-.12-8,6-1 протекает ток, амплитуда и 40 скорость нарастания которого ограничивается йндуктивностью Фильтрового дросселя 8. Конденсатор 5 приэтом разряжается по цепи 5-22-23-5.Напряжение на полуобмотках 22 и 23 4 автотрансформатора 21, так же какв известном преобразователе, повто- ряет по форме напряжение на конденсаторе 5, что -эквивалентно включенийв диагональ моста двух последовательно соединенных коммутирующихконденсаторов, емкость каждого изкоторых в два раэа превышает емкость конденсатора 5, как это сделано в известном преобразователе.Череэ "некоторое время, равное ээ времени установления проводимости вполупроводниковой структуре тиристора 1, включается тиристор .1 и происходит колебательный переэаряд конден"сатора 5 по цепи 1-5-3-7-20-19-6-1. що Через нагрузку 20 протекает импульстока в направлении, укаэанном на чертеже стрелкой, Амплитуда и длительность импульса тока в нагрузке опре деляется.индуктивностью коммутирующих дросселей б и 7 и емкостью кон764065 ЗО Формула изобретения НИИПИ Заказ 6809/19 Тираж 783 Подписное И Филиал ППП Патент",г.Ужгород,ул.Проектная,4 денсатора 5. Одновременно протекаюттоки по цепям 1-22-16-10, 12-8-6-1,3-7-9-13-14,15-16-23-3 и 5"22-23.Величина этих токов ограничена индуктивностью Фильтровых дросселей8 и 9, После прохождения колебательного импульса тока переразрядакоммутирующего конденсатора 5 через ноль тиристоры 1 и 3 выключаются и наступает пауза в токе нагрузки,Коммутирующий конденсатор 5 к этомувремени переэаряжается до напряженияс полярностью, обратной указанной начертеже,К очередному моменту времени включения тиристора 2 заканчивается первая четверть цикла работы преобразователя. В каждой последующей четвертицикла работы преобразователя поочередно включаются тиристоры 2-4, 3-1,4-2. При этом процессы перезарядакоммутирующего конденсатора 5 анало- щгичны процессам в первой четвертицикла. В каждой четверти цикла тиристор, включаемый первым, приводит втечение некоторого времени ток, ограниченный Фильтровым дросселем, Этопозволяет тиристору достичь проводящего состояния при малой амплитудеи скорости нарастания анодного тока,что снижает коммутационные потери. Тиристорный преобразователь частоты, содержащий инвертирующий мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока, подключен"ный через последовательно соединенные коммутирующие и Фильтровые дроссели к выводам постоянного токавыпрямители, выводы переменного тока которого подключены к концам вторичных обмоток питающего трансформатора, имеющих нулевой вывод после)довательную цепочку иэ разделительного конденсатора и выходных выводов,включенную между точками соединениякоммутирующих и фильтровых дросселей,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения массогабаритных показателей;он снабжен автотрансформатором, обмотка которого подключена крайними выводами в диагональ переменногб тока инвертирующего моста,а средним выводом - к нулевому выводувторичных обмоток питающего трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРР 489186, кл. Н 02 М 7/515, 1973.2.Воротынцев Б.Н., Ивенский Г.В иДарии А,В. Устойчивый автономныйинвертор с трехфазным вентильныммостом. Сб, "Разработка и промышленное применение полупроводниковых преобразователей частоты в машинострое"нии". Тезисы докладов.М., 1977, с.77,рис. 1З,Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2601721,кл. Н 02 М 5/45, 10.04.78,4.Авторское свидетельство СССРР 574837, кл. Н 02 М 7/515, 1977,