Статический преобразователь частоты

:ЧАСТО%И содержащий два собранныхна ячейках со встречно-параллельныальцев ми вентилями резонансных инверторныхмоста, выходы которых объединены, ина задазеций генератор, .один выход которрго соединен с входом блока регу.лируемой временной задержки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с В.В. целью обеспечения равномерной загрузтоты ки инверторных мостов по мощности, ва. второй выхад задающего генератора исталиф,: и выход блока регулируемой временной с.35, . задержки подключены к входам управие пре- . ления инверторных мостов через пекцион- реключающий блок, обеспечивающий , 1974; попеременное чередованиеопорных и фрегулируемас по фазе импульсов управления. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗ(71) Ленинградский ордена Леэлектротехнический институтим. В.И,. Ульянова (Ленина)(56) 1. Гуревич С.Г., МоргунИсточники питания средней чаустановок индукционного нагрВибл. высокочастотника-термфМашиностроение 1, Л., 19802. Васильев А.С, Статичесобразователи частоты для индного нагрева. М., 113 нергия 1с, 173, рис753. То же, с. 148, рис. 63Изобретение относится к преобразовательной технике, а точнее к вентильным преобразователям частоты для электротехнологии. Оно может использоваться в статических преобразователях частоты, выполненных по схеме двухмостового инвертора с промежуточным звеном постоянного тока, имеющих О -образную входную характеристику и обеспечивающих фазоимпульсное регулирование мощности на стороне 1 О выходного тока при работе как на ак" тивную нагрузку, так и ча колебательный контур, применяемый, например, в установках для индукционного нагрева. 15. Известна схема двухмостового преобразователя частоты с фаэовым регулированием. Преобразователь содержит два параллельно соединенных и подключенных к общей нагрузке 2 О инверторных моста, собранных на ячейках со встречно-параллельными вентилями по схеме удвоения частоты, задающий генератор, один выход которого подключен к входам управления первого инверторного моста, а другой выход через устройство регулируемой временной задержки - к входам управления второго инверторного моста. Введение фазового сдвига между импульсами управления инверторных мостов позволяет осуществлять регулирование выходного напряжения преобразователя Ю .Недостатками данных преобразователей являются большая установленная мощность элементов коммутирующего контура и снижение КПД вследствие появления больших по величине токов обмена между инверторными мостами, включаемыми с тем или иным фазовым 4 О сдвигомИзвестно также последовательное соединение инверторных мостов а переменным фазовым сдвигом между управ- ляющими импульсами. Преобразователь имеет два инверторных моста со встречно-параллельными диодами, которые соединены параллельно по пос.тоянному току и последовательнопо высокой частоте.,Нагрузка, имеющая среднюю точку, включается в цепь удвоения частоты, Между управляющими импульсами инверторных мостов имеется фазовый сдвиг, обеспечивающий плавное регулирование напряжения на нагрузке 23.К недостаткам указанного преобразователя следует отнести наличие ощутимых по величине токов обмена между инверторными мостами при введении фазового сдвига вследствие неравномерной загрузки этих мостов по мощности, Поскольку переменная составляющая токов обмена мостов может замкнуться только по цепи нагрузки КПД установки снижается не только 65 эа счет дополнительных потерь в схеме собственного преобразователя, но и в токоведущих элементах связи между преобразователем и нагрузкой.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система параллельно работающих статических преобразователей частоты, содержащая два параллельно соединенных по постоянному току и высокой частоте резонансных инверторных моста,подклюЧенных к питающей цепи постоянного тока через сглаживающий входной реактор, а к нагрузке - через разделительную емкость, задающий генератор, один выход которого соединен с входом управления одного инверторного моста, а второй выход через устройство регулируемой временной задержки - с входом управления другого моста 33 .Введение угла фазового сдвига между импульсами управления инверторных мостов меняет эквивалентную нагрузку для каждого моста причем направление этого изменения различно для разных мостов, Наличие 0 -образной входной характеристики не позволяет перегрузить ни всю. систему, ни. каждый из инверторных мостов в отдельности. Характер загрузки мостов по мощности зависит как от собственных параметров схемы, так и .от параметров нагрузки. Так, например, в случае емкостной реакции нагруэочного контура при введении фазового сдвига напряжение на выходе преобразователя снижается, опережающий мост переходит в выпрямительный режим, а отстающий мост загружается цо минимального уровня.Отсутствие баланса токов, вызванное разными моментами открытия вентилей в инверторных мостах, приводит к появлению обменного тока между мостами. Наличие тока, достигающего значительной величины в случае выпрямительного режима одного из мостов, приводит к дополнительным потерям электрической энергии в коммутирующих элементах (июдуктивностях и емкостях) преобразователя. Это ведет к снижению КПД преобразователя.Таким образом, недостатками прототипа являются снижение КНД при ре" гулировании из-за неравномерной загрузки инверторных мостов, низкая надежность вследствие неравномерной загрузки инверторных мостов, узкая область эффективного использования таких преобразователей в качестве источников питания нагрузок большой мощности с широко изменяющимися параметрами. Цель изобретения - повышение КПДи надежности, а также расширениеобласти применения подобных преобразователей.Поставленная цель достигается тем, что в статический преобразоВатель частоты, содержащий два резонансных инверторныхмоста, выходы которых объединены и подключены к общей нагрузке, задающий генератор, первый выход которого соединен с входом блока регулируемой временной задержки, дополнительно введено переключающее устройство, содержащее генератор и сдвоенный селектор- мультиплексор, причем второй выход задающего генератора и выход блока регулируемой временной задержки сое динены с входами переключающего устройства, а выходы последнего подключены к входам управления инвер" торных мостов.Переключающее устройство осуществляет переключение входных сигналов через промежутки времени, равные периоду задающей частоты преобразователя. В результате, на каждый из инверторных мостов приходят нооче" редно опорные импульсы управления с одного из выходов задающего гене" ратора, Фаза которых постоянна, и задержанные относительно опорных импульсы управления с выхода устройства регулируемой задержки. Величина Фазового сдвига обычно определяется цепью обратной связи при стабилизации напряжения на нагрузке или изменяется по заданной программе. В такой системе обеспечивается равномерная загрузка инверторных мостов по мощности, так как каждый. мост попеременно является то отстающим, то опережающим. Ток обмена между мостами в этом случае отсутст вует, что и обуславливает повышение КПД преобразователя.На фиг.1 представлена ФункционаЛьная схема предлагаемого статического преобразователя частоты; на 45 Фиг.2 и фиг.З - временные диаграюы его работы.Статический преобразователь частоты содержит два резонансных инверторных моста, собранных на ячейках со встречно"параллельными вентилями 1 и 2, выводы которых подключены к нагрузке 3 и датчику 4 напряжения. Выход датчика 4 напряжения подключенодному из водо устрйта 5 . 55 сравнения, на другом входе которого действует напряжение задания Ор . Выход устройства 5 сравнения присоединен к одному из входов устройства б регулируемой временной задержки, к другому входу которого присоеди нен первый выход задающего генератора 7. Выход устройства б регулируемой задержки и второй выход задающего. генератора 7 соединены с входами переключающего устройства 8Вы ходы последнего через делители 9 и 10 частоты, формирователи 11 - 14 импульсов соединены с входами управления инверторных мостов 1 и 2, Переключающее устройство 8 содержит генератор 15, вход .которого подключен к третьему выходу задающего генератора, и сдвоенный селектор- мультиплексор 16, информационные входы Э 3, ) б и 32, Р 7 которого соединены соответственно с выходами задающего генератора 7 и устройства 6 регулируемой задержки, а адресные входы А и В соединены с пофазными выходами генератора 15. Сдвоенный селектор-мультиплексор выполнен на микросхеме К 155 КП 2.Устройство работает следующим образом.Выходные токи инверторных мостов 1 и 2 складываются в нагрузке 3. Сдвигая по фазе моменты включения вентилей мостов, можно плавно изменять суммарный ток нагрузки, а следовательно, регулировать напряжение и мощность, выделяемую в ней.На входы переключающего устройства 8 поступают две последовательности импульсов (фиг.2): непосредственно с задающего генератора 7 опорные, фаза которых постоянна ЭЗ, Э 6) и с выхода регулируемой задержки б - регулируемые импульсы (02 07) .Фазовый сдвиг ь регулируемых импульсов. относительно опорных изменяется в зависимости от величины нагрузки 3 преобразователя,Изменение состояния адресных входов А и В мультиплексора 16 соответствует моментам переключения опорного и регулируемого каналов и происходит. на каждом периоде задающей частоты (Т). В результате на выходах У 1 и У 2 переключающего устройства 8 имеются последовательности (Фиг.2) с чередованием опорных и регулируемых импульсов. Далее зти импульсы поступают на делители 9 и 10 частоты. С прямых и инверсных выходов делителей 9 и 10 частоты через Формирователи 11-14 импульсы подаются на управляющие входы инверторных ,мостов 1 и 2, причем с формирователей 11 и 12 управляющие импульсы поступают на диагональные ячейки вентилей инверторного моста 1, а с формирователей 13 и 14 - на диагональные ячейки вентилей инверторного моста 2При таком распределении управляющих импульсов каждый мост на каждом периоде задающей частоты попеременно является то отстающим, то опережающим по фазе, те. мосты работают в одинаковых условиях.Таким обРазом, у предлагаемого статического преобразователя частоты по сравнению с прототипом обеспечивается равномерная загрузка по мощности инверторных мостов только лишь эа счет модификации системы управления без каких-либо изменений в силовой схеме. Создание последовательности чередования управляющих импульсов инверторных мостов приво" дит к исключению тока обмена между ними при введении фазового сдвига, вследствие чего уменьшаются потери 1 О в элементах преобразователя и линии передачи энергии.На фиг.Э приведены кривые входных токов.(мгновенные значения) инверторных мостов, полученные в ре эультате расчетов на математических моделях для прототипа и предлагаемого устройства при фазовом сдвиге ЬР=0,04 Т и емкостной расстройке контура нагрузки, Как видно, в 2 р известном устройстве опережающий инверторный мост (кривая 5 ) перехо" дит в выпрямительный .режим и его входной ток отрицателен. Отстающий же инверторный мост (кривая д ) загружен до минимального значения, Суммарный входной ток преобразователя (кривая Б ) в результате меньше входного тока отстающего моста. В предлагаемом устройстве в этих же условиях оба моста работают в инверторном режиме с практически одинако,выми токами. (кривые д,б ) .Инверторные мосты обычно подключаются к цепи постоянного тока (выпрямителю) через входные реакторы. Из приведенных временных диаграмм видно, что потери, например, во входных реакторах в известном устройстве больше, чем в предлагаемом, так как с точки зрения потерь безразлично в какую сторону протекает ток и, следовательно, в известном устройстве потери определяются,абсо" лютной суммой токов (кривые д, ),. которые больше суммарного входного тока (кривая й ) предлагаемого устройства. Таким образом, можно сделать вывод, что КПД предлагаемого преобразователя выше, чем у прототипа.Обеспечение равномерной загрузки по мощности мостов инвертора при сохранении возможности плубокого регулирования выходного напряжения позволяет повысить надежность преобразователя, расширить область его эффективного применения.тавителЬ Г. ЙыцыкредЛ.Мартящова Корре Состор Н,.Стащиюина Те РМ, Демчик ж 6.67. Подписдарстееийого .комитета СССР зобретений и открытий 3-3, Раушскам наб. д. Заказ 143/51 . Тир ВНИИПИ Госу по делам. 113035, Москва, итф ф,: филиал ППП ффПа од Ул. Проектна