Преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности

Преобразователь частоты с широтно-импульсным регулированием мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик п>909773 (61) Дополнительное к ает. свид-еу (22) Заявлено 160780 (21) 2959303/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 280232 . Бюллетень М 8 (И}М. Ка.з

Н 02 М 5/42/ф

G 05 F 1/66

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (33} УДЙ 621. 316.

° 722.1 (088.8) Дата опубликования описания 280282

В.В.Шнпицын, А.A.Íîâèêîâ, B.È.Ëóýãèí В В.В.Дрягин :.;,, /,, /

/. ; ",-, 9

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехничес нй институт им. С.М. Кирова (72) Авторы изобретения (11) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНО»

ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к преобразовательной технике н может быть использовано в технологических процессах, испольэующих высокочастотную энергию с глубоким регулированием мощности, а также в геологоразведке за счет специфического режима работы.

Среди схем преобразователей частоты, предназначенных для широтно-им- 10 пульсного регулирования выходной мощности известен высокочастотный тиристорный преобразователь (1).

Он позволяет lipN 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 ирнсторов инвертора и возможнос: ь нре» никновения в сеть высокочастотной составляющей выходного напряжения инвертора. 25

Наиболее близким по техничесиой . сущности к предлагаемому являетея преобразователь частоты с широтно импульсным регулированием мощности.

Он содержит силовой управляемый вы-, Зц пряьхлтель, выходом подсоединенный к винам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя, блок управления тиристорами выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через фаэосдви» гающее устройство выходным формирователем импульсов, связанным с шинами питания инвертора, а также блок уп« равлення инвертором, содержащий командное устройство, управляющее задаки@им генератором, и пересчетиое кольцо, выходом одной из ячеек через диффереицирующую цепь подключенное к первому входу логической схемы И, выход которой связан с одним входом командного устройства (2).

Его недостатком, снижающим эФфективность и надежность работы, являются 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

909773 фильтровую индуктивность, в-третьих, снижение надежности работы устройства,,поскольку в-<лючение тиристора, шунтирующего индуктивность, происходит прн полном токе, потребляемом инвертором, в результате чего пара- 5 метр скорости нарастания тока для этого тиристора ограничивается лишь скоростью включения тиристора и достигает величин, критических даже для специальных типов импульсных тирис- 10 торов. С другой стороны, при выходе тиристора из строя инвертор остаетая фактически без защитного ограничивающего нарастание тока короткого замыкания элемента, обеспечивающего 15 нормальную работу системы защиты.

С другой стороны, при отсутствии тиристора, шуитирующего фильтровую индуктивность, или его невключении и отключении инвертора, вся энергия, запасенная в индуктнвности, перехоцит в фильтровую емкость, за счет чего напряжение на входе инвертора возрастает скачком в 2-3 раза, что также приводит к опасным аварийным ситуациям.

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 выпрямителя, блок управления тиристорами выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через фазосдвигающее устройство выходным формирователем импульсов, связанным с 40 шинами питания иивертора, а также блок управления инвертором, аодер>кащий командное устройство, управляющее задающим генератором, и пересчетное кольцо, выходом одной.из ячеек через диффереицирующую цепь подключенное к первому входу логической схемы Н, выход которой связан с одним входом командного устройства, снабжен блокирующим узлом, триггером

Шмидта, управляемым 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 управляк»щему входу блокирующего узла, связывающего фазосдвигающее устройство и выходные усилители-формирователи, вход 6О триггера Шмидта подсоединен к шинам питания инвертора, а выход подключен ко второму входу логической схемы И и другому входу командного устройстВа, 65

На чертеже представлена блок-схема преобразователя частоты с широтно-импульаны»л регулированием мощносТИ а

Он содержи силовой управляемый выпрямитель 1, подсоединенный к шинам питания инвертора 2 и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя 3. Силовые тиристоры выпрямителя

1 управляютая импульсами с выходных усилителей 4, которые через блокирующий узел 5 связаны с фазосдвигающим устройство»л 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 связач с управляющим входом блокирующего узла 5. Кроме маломощного управляемого выпрямителя 3, к шинам питания иивертора дополнительно подключен триггер

Шмидта 10 (или любое другое логическое устройство с регулируемыми порогами срабатывания и отпускания),выход которого подсоединен ко второму входу логнче=кой схемы И 11, и одному sxo"" ду 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 иа первый вход логической схем» И 11.

Описанная схема работает следующим образом.

При подаче питания синхронизатор

7 формирует импульсы, соответствующие по времени м 1ментам естественной коммутации силовых вентилей выпрямителя 1. Эти импульсы поступают на фазосдвигающее устройство б и на управляемый делитель 8 импульсов. В зависимости от выставленного коэффициента 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 акважиостью поступает на блокирующее устройство 5,.снимая на время своей длительности блокироэку пЕредачи иМпульсов управления с выхода фазосдвигающего устройства 6 на вход выходных усилителей-формирователей 4.

С другой стороны, при подаче напряжения питания дополнительный маломсищиый выпрямитель 3 обеспечивает предварительный подэаряд фильтро909773 вого конденсатора инвертора 2 и напряжения предварительного питания выходных усилителей-форглнрователей 4.

Поскольку уровень напряиения 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 иорглальную 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-форми» .рователям 4 одновременно с началом импульса, формируемого генератором 9 (синхронно с моментом естественной коммутации силовых вентилей выпряглителя 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 на другой, запускающий вход командного устройства 12 импульс с выхода триггера Шмидта 10. Срабатывает командное устройство 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 гленьше 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, а логическая схема И обеспечивает выдачу на останавливающий вход командного устройства 12 импульса соответствующего концу импульса управления одиой иэ ячеек пересчетно-распределительного устройства 14. Командное устройство 12 выключается, инвертор останавливается.

За счет предлагаемого устройства обеспечивается неограниченный диапа35

46

99

60 зон регулирования длительностей пач ки и паузы при дискретном изменении частоты импульсного режима работы.

Крогле 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 схема при широких функциональных возможностях повышает надежность работы на 10-15% за счет исключения возникающих при отключении инвертора перенапряжений.

Формула изобретения

Преобразователь частоты с широтно-иглпульсным регулированием мощности,. содержащий силовой управляемый выпрямитель, выходом подсоединенный к шинам питания инвертора и выходу маломощного неуправляемого выпрямителя, блок управления тиристорами выпрямителя, включающий в себя синхронизатор, управляющий через фазосдвигающее устройство выходным формирователем импульсов, связанным с шинами питания Мнвертора, а также блок управления инверторогл, содержащий .командное устройство, управляющее задающим генератором, и пересчетное кольцо, выходом одной нз ячеек через дифференцирующую цепь подключенное к первому входу логической схемы И, выход которой связан с одним входом командного устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона регулирования, ан снабжен блокирующим узлом, триггером Шмидта, управляемым делителем импульсов и ждущим генератором с регулируемой длительностью импульса, причем выход синхронизатора через управляемый делитель связан со входом ждущего генератора е регулируемой длительностью импульса, выход которого подсоединен к управляющему входу блокирующего узла, связывающего фазосдвигающее устройство и выходные усилители-формировате-, Ли, вход трнггера Шглидта подсоединен к шинам питания инвертора, а выход подключен ко второму входу логиЧес кой схемы И и другому входу командного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР б51442, кл. Я 02 34 7/42, 1978 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2649920/24-07, кл. Н 02 И 7/42, 1978.

909773

Составитель Ю.Андреев

Редактор A.Ôpîëoâà Техред T. Иаточка Корректор М. демчик

Заказ 908/76 Тираж 719 Подп ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., r. Ужгород, Ул. Проектная, 4