Преобразователь частоты с широтноимпульсным регулированием мощности

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 31,07. 78(21)2649920/24-07с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 23.11.80.Бюллетень ЙВ 43Дата опубликования описания 231180 Кз Н 02 М 7/515//Н 02 Р 13/18 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В; В. Шипицын, А. А. Новиков , В. ИЛузгин, А. А, Рухман, В. К. Забоев, В. В. Рудный и В. С. Коллеров Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ МОЩНОСТИ 30 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в технологических уста. - новках, использующих высокочастотную энергию при глубоком регулированиимощности.Известен преобразователь частоты, .в котором регулирование выходной мощности осуществляется путем регулиро- вания выходной частоты 1. 1 ООднако такое регулирование сопровождается ростом тепловых потерь в тиристорах и снижением надежности работы инвертора.Известен также преобразователь,. в котором регулирование выходного напряжения осуществляется путем изменения соотношения времени и выключенного состояния тиристоров 23. 20Однако при этом в динамических режимах снижается надежность работы преобразователя.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пре обраэователь, содержащий. силовой управляемый и маломощный неуправляемый выпрямители, выходы которых через индуктивно-емкостный Фильтр подсоединены к шинам питания постоянного тока инвертора, блок управления тиристорами управляемого выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, Фазосдвигающее устройство, выходные формирователи импульсов, а также блок управления инвертором, содержащий командное устройство, задающий генератор и пересчетное кольцо 3 1.Недостатками такого преобразователя являются импульсный характер нагрузки выпрямителя и связанные с этим существенные искажения, сетевого напряжения, а также недостаточно высокая функциональная надежность. Это обусловлено тем, что коммутирующий конденсатор моста инвертора за время паузы несколько разряжается, и в начале формирования следующей пачки нарушаются условйя нормальной коммутации силовых тиристоров, что может привести к аварийному режиму работы инвертора.Цель изобретения - повышение Функциональной надежности.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности, содержащий силовой управляемый выпрямитель и маломощный неуправляемый выпрямитель, выходы кс.тс 1 р:;г ч.п с зПредложенная схема позволяет за счет пуска иннертора синхронно с момента естественной коммутации облег- чить переходные процессы и сделать преобразователь более надежным и устойчивым н работе. Кроме того, поскольку длительность непрерывной работы иннертора изменяется н пределах 60 эл.град., обеспечивается равномерная загрузка тиристоров выпрямителя и существенно снижаются искажения сетевого питающего напряжения, а синхронизация моментов начала пауз с моментом окончания импульса, Формируемого одной из ячеек пересчетного кольца, обеспечивает устойчивый режим работы инвертора за счет подачи имПульсов на тиристоры диагонали моста, противоположной той, с работы тиристоров которой началась пауза.Таким образом, преобразователь устойчиво работает в импульсном режиме, а возможность регулировать среднюю вымодную,мощность преобразователя от индуктивно-емкостный фильтр подсоеди нены к шинам питания постоянного токаИнвертора, блок управлениятиристорами управляемого выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, фазосдвигающее устройство. Выходные Формирователи импульсов, выходы которыхсвязаны с управляющими переходами тиристоров, а входы питайия - с шинами питания постоянноготока инвертора, а также блок упранления инвертором, содержащий командноеустройство, задающий генератор и пересчетное кольцо, снабжен дифференцирующей цепью, регулируемым блокомзадержки, регулируемым ждущим генератором, генератором одиночного импульса и логической схемой И, причем выход синхронизатора подключен ко входуждущего генератора и связан с первымвходом командного устройства черезрегулируемый блок задержки, выход эа Одающего генератора подключен к первому входу логической схемы И, второйвход которой через дифференцирующуюцепь связан с выходом одной иэ ячеекпересчетного кольца, а выход подсоединен ко второму входу командногоустройства и входу генератора одиночного импульса, выход которого связанс управляющим переходом тиристора,шунтирующего дроссель фильтра. Параллельно входу индуктивно-емкостного Фильтра подключен дополнительныйконденсатор.На чертеже схематически изображенпреобразователь. 35Преобразователь содержит силовойвыпрямитель 1, подключенный черезЬфильтр, состоящий из дросселя 2 иконденсатора 3, к входу инвертора 4,Система управления выпрямителя включает в себя синхронизатор %, фаэо Осдвигающее устройство 6 и выходныеформирователи 7. В систему управления иннертора входят командное устройство 8, задающий генератор 9 ипересчетное кольцо 10. Дроссель 2 зашунтирован обратным тиристором 11,управление которым осуществляетсяот генератора 12 одиночного импульса,Синхронизатор через блок 13 регулируемой задержки связан с командным устройством 8,а через ждущий генератор14 - с одним из входов логическойсхемы 15 И, второй вход которой черездифференцирующую цепь 16 связан содним из ныходон пересчетного кольца10. На выходе выпрямителя 1 включенконденсатор 17, к которому подключентакже выход маломощного неуправляемого выпрямителя 18. На выходе блока13 имеется ключ 19.оПреобразователь работает следующим 60образом,При подаче питающего напряженияначинает работать выпрямитель 18, приэтом заряжаются конденсаторы 17 и 3,При достижении определенной величины 65 напряжения на конденсаторе 3 начинает работать выходной формирователь 7, с выхода которого импульсы поступают на тиристоры выпрямителя 1,. Конденсатор 3 быстро заряжается до полного питающего напряжения, Одновременно импульсы с выхода сйнхронюзатора 5, соответствующие моментам естественной коммутации, поступают на вход ждущего генератора 14, длительность импульсов которого регулируется в пределах 60 эл,град. Формируемые генератором 14 импульсы поступают на второй вход логической схемы 15 И, обнуляя его и обеспечивая тем самым отсутствие сигнала на его вы-. ходе в течение длительности формиру-. емого генератором 14 импульса.При поступлении на вход командного устройства 8 через блок 13 задержки импульса от синхронизатора 5 включается задающий генератор 9 и с выхода пересчетного кольца 10 импуль сы управления поступают на тиристоры инвертора 4, обуславливая начало процесса инвертирования напряжения. При этом импульсы с одной из ячеек пере- счетного кольца поступают через дифференцирующую цепь 16 на первый вход логической схемы 15 И.Таким образом, на выходе логичес кой схемы 15 выделяется импульс, соответствующий концу ныходного импульса одной ячейки пересчетного кольца 10, появляющийся первым после окончания импульса ждущего генератора 14. Выходной импульс логической схемы 15 поступает на командное устройство 8, определяя момент выключения задающего генератора 9, и на генератор 12, определяя момент отпирания шунтирующего тиристора 11. Вспомогательный конденсатор 17 обеспечивает улучшение условия коммутации тиристора 11..ВБИИПИ Эаказ 8163 70 Ти аж 783 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная нуля до максимальной при сохранениивысокой удельной мощности во времяследования импульсов повышаетфункциональную надежность егоработы. 1. Преобразователь частоты с широтно-. импульсным регулированием мощности, содержащий силовой управляемый выпрямитель и маломощный неуправляемый выпрямитель, выходы которых через индуктнвно-емкостный фильтр подсоединены к шинам питания постоян- ного. тока инвертора,блок управления тиристорами управляемого выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, фазосдвигающее устройство, выходные Фор мирователи импульсов, выходы которых связаны с управляющими переходами тирис 7 оров, а входы питания - с шинами питания постоянного тока инвертора, а также блок управления ннвер-. тором, содержащий командное устройство, задающий генератор и пересчетное кольцо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен дифФеренцирующей цепью, регулируемым блоком задержки, регулируемым ждущим генератором, генератором одиночного импульса и логической схемой И, причем выход синхронизатора подключен ко.входу ждущего генератора и связан спервым входом командного устройствачерез регулируемый блок задержки, выход задающего генератора подключен кпервому входу логической схемы И,второй вход которой через дифференцирующую цепь связан с выходом однойиз ячеек пересчетного кольца, а выходподсоединен ко второму входу командного устройства и входу генератораодиночного импульса, выход которого О связан с управляющим переходом тирис- тора, шунтирующего дроссель фильтра.2, Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что параллельно входу индуктивно-емкостного 15 Фильтра подключен дополнительный конденсатор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тиристорные преобразователи частоты для индукцйонного йагрева металлов, - Труды УАИ, вып. 64, сб. 4, Уфа, 1974.2Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции по разработке и промышленному применению полупроводниковых преобразователей частоты в машиностроении. Уфа, 1977.3. Авторское свидетельство СССР У 2395642, кл. Н 02 М 5/505//Н"02 Н 02 Р 13/18, 11.08.76.