Преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 909773(22) Заявлено 160780 (21) 2959303/24-07с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 2802 В 2. Бюллетень М 8 И 1 М. Ка Н 02 М 5/42/г 6 05 Г 1/66 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и откРытий(3 УДЙ 621. 316. . 722.1 (088. 8) Дата опубликования описания 280282(72) Авторы изобретения В,В.Шнпицын, А.А.Новиков, В,И.Лузгин льский ордена Трудового Красного 3 институт им. С,М. Кирова(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНО ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ МОЩНОСТИ пряэктель, выходом подсоединенный к шинам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя, блок управления тиристорами выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через Фаэосдви гающее устройство выходным формирова телем импульсов, связанным с шинами питания иивертора, а также блок уп равлення инвертором, содержащий командное устройство, управляющее задакиаим генератором, и пересчетиое кольцо, выходом одной иэ ячеек че" рез диФФереицирующую цепь подключенное к первому входу логической схе" мы И, выход которой связан с одним входом командного устройства 2.Его недостатком, снижающим зФФективность и надежность работы, являют" ся во-первых, узкий диапазон регули рования, который определяется частотой следования импульсов синхронизации, что существенно снижает диапазон применяемости устройства, поскольку накладывает свои ограничения на условия технологии или методы обработки, во-вторых, потребность применения дополнительного оборудования в виде вспомогательных конденсатора и тиристора, шунтирующего Изобретение относится к преобразовательной технике н может быть использовано в технологических процессах, испольэующих высокочастотную энергию с глубоким регулированием мощности, а также в геологоразведке эа счет специфического режима работы.Среди схем преобразователей частоты, предназначенных для широтно-импульсного регулирования выходной мощности известен высокочастотный тиристорный преобразователь 113.Он позволяет при высокой надежности защиты от срывов процесса инвертирования избежать применения сложнык пусковых устройств.Его основными недостатками являются; импульсный характер нагрузки выпрямителя, что приводит к искажению сетевого напряжения, воз. важность нарушения условий коммутации ирис- торов инвертора и возможнос: ь вроникновения в сеть высокочастотной составляющей выходного напряжения инвертора. 25Наиболее близким по техничесКой . сущности к предлагаемому являетея преобразователь частоты с широтно импульсным регулированием мощности. Он содержит силовой управляемый вы- , Зц В В,В.Дрягин;" / ,.,9 ыамейиполитехничес нй фъ,Фильтровую индуктивность, в-третьих, снижение надежности работы устройствапоскольку в ключение тиристора, шунтирующего индуктивность, происходит прн полном токе, потребляемом инвертором, в результате чего пара метр скорости нарастания тока для этого тиристора ограничивается лишь скоростью включения тиристора и достигает величин, критических даже для специальных типов импульсных тирис торов. С другой стороны, при выходе тиристора из строя инвертор остается Фактически без защитного ограничивающего нарастание тока короткого замыкания элемента, обеспечивающего 15 нормальную работу системы защиты.С другой стороны, при отсутствии тиристора, шунтнрующего Фильтровую индуктивность, или его невключении и отключении инвертора, вся энергия, запасенная в индуктивности, перехоцнт в Фильтровую емкость, за счет чего напряжеиие на входе инвертора возрастает скачком в 2"3 раза, что также приводит к опасным аварийным ситу ациям.Цель изобретения - повышение надежности и расширение диапазона регулирования.Указанная цель достигается тем, что преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности, содержащий силовой управляющий выпрямитель, выходом подсоединенный к шинам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрями теля, блок управления тиристорами выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через Фазосдвигающее устройство выходным Формирователем импульсов, связанным с 40 шинами питания инвертора, а также блок управления инвертором, содержащий командное устройство, управляющее задающим генератором, и пересчетное кольцо, выходом одной.из ячеек через диФФеренцирующую цепь подключенное к первому входу логической схемц Н, вцход которой связан с одним входом командного устройства, снабжен блокирующим узлом, триггером Шмидта, управляемцм делителем импульсов и ждущим генератором с регулируемой длительностью импульса, причем выход синхронизатора через управляемый делитель связан со входом ждущего генератора с регулируемой длительностью импульса, выход которого подсоединен к управляющему входу блокирующего узла, связывающего Фазосдвигающее устройство н вцходнце усилители-Формирователи, вход 60 триггера Шмидта подсоединен к шинам питания инвертора, а выход подключен ко второму входу логической схемы И и другому входу командного устройстВае65 На чертеже представлена блок-схема преобразователя частоты с широтно-импульсным регулированием мощнос- ТИ аОн содержи. силовой управляемый выпрямитель 1, подсоединенный к шинам питания инвертора 2 и вцходу маломощного неуправляемого выпрямителя 3. Силовые тиристорц выпрямителя 1 управляются импульсами с вцходнцх усилителей 4, которые через блокирующий Узел 5 связаны с Фазосдвигающнм устройством 6, вход которого подключен к выходу синхронизатора 7. Сюда же через управляемый делитель 8 импульсов подсоединен ждущий генератор с регулируемой длительностью импульса 9, выход которого связан с управляющим входом блокирующего узла 5. Кроме маломощного управляемого выпрямителя 3, к шинам питания ннвертора дополнительно подключен триггер Шмидта 10 (или любое другое логическое устройство с регулируемцми порогами срабатывания н отпускания),выход которого подсоединен ко второму входу логнче:кой схемы И 11, и одному входу командного устройства 12, другой вход которого связан с выходом логической схемы И 11, а выход - со входом задающего генератора 13, управляющего работой пересчетно-распределительного устройства 14, с одного из выходов которого через диФФеренцирующую цепь 15 импульсы поступают на первый вход логической схема И 11.Описанная схема работает следующим образом. При подаче питания синхронизатор 7 Формирует импульсы, соответствую" щие по времени моментам естественной коммутации силовых вентилей выпрямителя 1. Эти импульсы поступают на Фазосдвигающее устройство 6 и на управляемцй делитель 8 импульсов. В зависимости от выставленного коэФФнцнента деления на вход ждущего генератора 9 поступают импульсы с частотой, кратной частоте импульсов иа выходе синхронизатора. Ждущий генератор по приходе этих импульсов Формирует импульс определенной (регулируемой длительности (регулировка осуществляется в пределах всего временного интервала следования импульсов). СФормированный таким образом широкий импульс с заданной длительностью и скважностью поступает на блокирующее устройство 5 снимая на время своей длительности блокироэку пЕредачи иМ- пульсов управления с выхода Фазосдвигающего устройства 6 на вход выходных усилителей-Формирователей 4.С другой сторонц, прн подаче напряжения питания дополнительный маломсищнцй выпрямитель 3 обеспечивает предварительный подэаряд Фильтрового конденсатора инвертора 2 и напряжения предварительного питания выходных усилителей-Формирователей 4. Поскольку уровень напряжения подпитки, задаваемый вспомогательным выпрямителем 3, меньше выходного напряжения силового выпрямителя 1, а порог срабатывания триггера Шмидта 10 устанавливается близким к полному напряжению питания инвертора 2, в исходном состоянии триггер Шмидта обеспечивает нормальную работу логической схемы И 11 и такое состояние командного устройства 12, при котором за; дающий генератор 13 не работает.При снятии блокировки на передачу импульсов от фазосдвигающего устройства 6 к выходным усилителям-формирователям 4 одновременно с началом импульса, формируемого генератоРом 9 (синхронно с моментом естественной коммутации силовых вентилей выпрями" теля 1),/начинают поступать импульсы управления на силовые тиристоры выпрямителя 1. Он отпирается, напряжение на шинах питания инвертора возрастает до полного, срабатывает триггер шмидта 10, логическая схема И 11 переводится в состояние, при котором импульсы с выхода дифференцирующей цепи 15 на вход командного устройства 12 не поступают, а поступает иа другой, запускающий вход командного устройства 12 импульс с выхода триггера Шмидта 10. Срабатывает камаидноеустройство 12, и начинает генерировать импульсы задающий генератор 13. Включается инвертор 2 и Формирует на нагрузке синусоидальное напряжение. По окончании импульса, Формируемого ждущим генератором 9, опять включается блокирующий узел 5, и с тиристоров выпрямителя снижаются импульсы управления. Он запирается. При этом инвертор 2 продолжает работать,потребляя энергию, запасенную в Фильтровом контуре, до тех пор, пока напряжение на шинах питания инвертора не станет меньше порога отпускания триггера Шмидта 10 (или любого Подобного логического устройства). При этом триггер Шмидта 10 переходит в прежнее состояние, при котором е запускающего входа командного устройства снимается включающий импульс, алогическая схема И обеспечивает вцдачу на останавливающий вход командного устройства 12 импульса соответствующего концу импульса управления одиой иэ ячеек пересчетно-распредели"тельного устройства 14. Командноеустройство 12 выключается, инверторостанавливается.За счет предлагаемого устройстваобеспечивается неограниченный диапазон регулирования длительностей пач ки и паузы при дискретном изменении частоты импульсного режима работы.Кроме того, исключаются перенапряжения на шинах питания инвертора в момент его выключения за счет предварительного использования энергии,запасенной в Фильтровом контуре для питания инвертора.Таким образом, описанная схемапри широких функциональных возможностях повышает надежность работы на 10-15% за счет исключения возникающих при отключении инвертора перенапряжений.формула изобретенияПреобразователь частоты с широтно-илпульсным регулированием мощности,. содержащий силовой управляемый выпрямитель, выходом подсоединенный к шинам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя, блок управления тиристорами выр прямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через фазосдвигающее устройство выходным формирователем импульсов, связанным с шинами питания инвертора, а также блок управления инвестором, содержащий .командное устройство, управляющее задающим генератором, и пересчетноекольцо, выходом одной нз ячеек черездифференцирующую цепь подключенноек первому входу логической схемы И,выход которой связан с одним входомкомандного устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона регулирования, ан снабжен блокирующим узлом, триггером Шмидта, управляемым делителем импульсов и ждущимгенератором с регулируемой длительностью импульса, причем выход синхронизатора через управляемый делительсвязан со входом ждущего генераторае регулируемой длительностью импульса, выход которого подсоединен к управляющему входу блокирующего узла,связывающего Фазосдвигающее устройство и выходные усилители-формировате-,Ли, вход трнггера Шмидта подсоединенк шинам питания инвертора, а выходподключен ко второму входу логиЧеской схемы И и другому входу командно.го устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРф б 51442, кл. Я 02 И 7/42 с 19782. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2649920/24-07,кл. Н 02 И 7/42, 1978..Фролова Техред Т, Иаточка, Корректор М, Реда илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ПроектнаяТираж 719осударственногоам изобретенийМосква, Ж, Р Подписноеомитета СССРоткрытийушская наб д. 4/5