SU1072240A1 - Статический преобразователь частоты - Google Patents

Abstract

СОАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ;ЧАСТОТЫ, содержащий собранных на  чейках со встречно- пара:плельными вентил ми резонансных инверторных моста, выходы которых объединены, задающий генератор, один выход которого соединен с входом блока регулируемой временной задержки, о тл . и чающийс  тем, что, с целью обеспечени  равнсмерной загрузки инверторных мостов по мощности, вторс выход задающего генератора и выход блока регулируемой временной задержки подключены к входам управлени  инверторных мостов через переключающий блок, обеспечивакиций попеременное чередование ..опорных и регулируеьаах по фазе импульсов управлени .

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, а точнее к вен тильным преобразовател м частоты дл электротехнологии. Оно может исполь зоватьс  в статических преобразовател х частоты, выполненных по схеме двухмостового инвертора с промежуточным звеном посто нного тока, име щих и -образную входную характеристику и обеспечивающих фазоимпульсно регулирование мощности на стороне выходного тока при работе как на ак тивную нагрузку, так и на колебательный контур, примен емый, например , в установках дл  индукционног нагрева. . Известна схема двухмостового пре образовател  частоты с фазовым регулированием . Преобразователь содер жит два параллельно соединенных и подключенных к общей нагрузке инверторных моста, собранных на  чейках со встречно-параллельными вентил ми по схеме удвоени  частоты задакнций генератор, один выход которого подключен к входам управлени первого инверторного моста, а другой выход через устройство регулируемой Временной задержки - к входа управлени  второго инверторного мос та. Введение фазового сдвига между импульсами управлени  инверторных мостов позвол ет осуществл ть регулирование выходного напр жени  преобразовател  fl. Недостатками данных преобразователей  вл ютс  больша  установленна  мощность элементов коммутирующе го контура и снижение КПД вследстви по влени  больших по величине токов обмена между инверторными мостами, включаемыми с тем или иным фазовым сдвигом. Известно также последовательное соединение инверторных мостов с пер менным фазовым сдвигом между управл ющими импульсами. Преобразователь имеет два инверторных моста со встречно-параллельными диодами, которые соединены параллельно по пос .то нному току и последовательно по высокой частоте,,Нагрузка, имеюща  среднюю точку, включаетс  в цепь удвоени  частоты. Между управл ющим импульсами инверторных мостов имеет с  фазовый сдвиг, обеспечивающий плавное регулирование напр жени  на нагрузке С 2j. К недостаткам указанного преобразовател  следует отнести наличие ощутимых по величине токов обмена между инверторными мостами при введе нии фазового сдвига вследствие нерав номерной загрузки этих мостов по мощности. Поскольку переменна  составл юща  токов обмена мостов может замкнутьс  только по цепи нагрузки КПД установки снижаетс  не только за счет дополнительных потерь в схеме собственного преобразовател , но и в токоведущих элементах св зи между преобразователем и нагрузкой. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  система параллельно работающих статических преобразователей частоты, содержаща  два параллельно соединенных по посто нному току и высокой частоте резонансных инверторных моста , подклю 1енных к питающей лепи посто нного тока через сглаживающий входной реактор, а к нагрузке - через разделительную емкость, задающий генератор, один выход которо1 о соединен с входом управлени  одного инверторного моста, а второй выход через устройство регулируемой временной задержки - с входом управлени  другого моста fsj . Введенле угла фазового сдвига. между импульсами управлени  инверторных мостов мен ет эквивалентную нагрузку дл  каждого моста причем направление этого изменени  различно дл  разных мостов. Наличие U -образной входной характеристики не позвол ет перегрузить ни всю систему, ни. каждый из инверторных мостов в отдельности . Харак-тер загрузки мостов по мощности зависит как от собственных параметров схемы, так и .от . параметров нагрузки. Так, например, в случае емкостной реакции нагрузочного контура при введении фазового сдвига напр жение-на выходе преобразовател  снижаетс , опережающий мост переходит в выпр мительный режим , а отстающий мост загружаетс  до минимального уровн . Отсутствие баланса токов, вызнанное разными моментами открыти  вентилей в инверторных мостах, приводит к по влению обменного тока между мостами. Наличие тока, достигающе-. го значительной величины з случае выпр мительного режима одного из мостов, приводит к дополнительным потер м электрической энергии в коммутирующих элементах (иддуктивност х и емкост х) преобразовател . Это ведет к снижению КПД преобразовател . Таким образом, недостатками прототипа  вл ютс  снижение КПД при регулировании из-за неравномерной загрузки инверторных мостов, низка  надежность вследствие неравномерной загрузки инверторных мостов, узка  область эффективного использовани  таких преобразователей в качестве источников питани  нагрузок большой мощности с широко измен ющимис  параметрами . Цель изобретени  - повышение КПД и над ежности, а таЛже расширение

области применени  подобных преобразователей .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в статический преобразойатель частоты, содержащий два резонансныхинверторныхмоста , 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 селектормультиплексор , причем второй выход задающего генератора и выход блока регулируемой временной задержки соединены с входами переключающего устройства, а выходы последнеГ9 подключены к входам управлени  инверторных мостов..

Переключающее устройство осуществ л ет переключение входных сигналов через промежутки времени, равные периоду задающей частоты преобразовател . В результате, на каждый из инверторных мостов приход т поочередно опорные импульсы управлени  с одного из выходов задающего генератора , фаза которых посто нна, и задержанные относительно опорных импул1,сы управлени  с выхода устройства регулируемой задержки. Величина фазового сдвига обычно опреде- ; л етс  цепью обратной св зи при стабилизации напр жени  на нагрузке или измен етс  по заданной программе . В такой системе обеспечиваетс  равномерна  загрузка ийверторных мостов по мощности, так как каждый, мост попеременно  вл етс  то отстающим , то опережак цим. Ток обмена между мостами в этом случае отсутствует , что и обуславливает повышение КПД преобразовател .

На фиг.1 представлена функциональна  схема предлагаемого статического преобразовател  частоты; на фиг.2 и фиг.З - временные диагра1Л11Ы его работы.

Статический преобразователь частоты содержит два резонансных инверторных моста, собранных на  чейках со встречно-параллельными вентил ми 1 и 2, выводы которых подключены к нагрузке 3 и датчику 4 напр жени , Выход датчика 4 напр жени  подключен к одному из входов устройства 5 сравнени , на другом входе которого действует напр жение задани  О jog. Выход устройства 5 сравнени  прироединен к однс лу из входов устройства 6 регулируемой временной задержки, к другому входу которого присоединен первый выход задающего генератора 7. Выход устройства б регулируемой задержки и второй выход задающего , генератора 7 соединены с входами переключающего устройства 8. Выкоды последнего через делители 9 и 10 частоты, формирователи 11-14 импульсов соединены с входами управлени  инверторных мостов 1 и 2 Переключающее устройство 8 содержит генератор 15, вход которого подключен к третьему выходу задгиощего генератора , и сдвоенный селектормулЕТиплёксор 16, информационные входы D 3, 6 и1)2, I) 7 которого содинены соответственно с выходами задак дего 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 К155КП2.

Устройство работает следующим образом.

Выходные токи инверторных мостов 1 и 2 складываютс  в нагрузке 3. Сдвига  по фазе моменты включени  вентилей мостов, можно плавно измен ть суммарный ток нагрузки, а следовательно , регулировать напр жение и мощность, выдел емую в ней.

На входы переключающего устройства 8 поступают две последовательности импульсов (фиг.2): непосредственно с заданнцего генератора 7 опорные , фаза котсфых посто нна Ш3,)6) и с выхода регулируемой задержки 6 - регулируемые импульсы (D2, D7).

Фазовый сдвиг д V регулируемых импульсов относительно опорных измен етс  в зависимости от величины нагрузки 3 преобразовател .

Изменение состо ни  адресных входов А и В мультиплексора 16 соответствует мс лентам переключени  опорного и регулируемого каналов и происходит на каждом периоде задающей частоты (Tj), В результате на выходах У1 и У2 переключающего устройства 8 имеютс  последовательности (фиг,2) с чередованием опорных и регулируемых Импульсов. Далее эти импульсы поступают на делители 9 и 10 частоты. С пр мых и инверсных выход делителей 9 и 10, частотЬ) через формирователи 11-14 импульсы подаютс  на управл ющие входы инверторных /мостов 1 и 2, причем с формирователей 11 и 12 управл ющие импульсы поступают на диагональные  чейки вентилей инв:ерторного моста 1, а с формирователей 13 и 14 - на диагональные  чеТйки вентилей инверторног моста 2. При таком распределении управл нвдих импульсов каждый мост на каждом периоде задающей частоты попеременно  вл етс  то отстающим, то опережающим по фазе, т.е. мосты работают в одинаковых услови х.

Таким образом, у предлагаемого статического преобразовател  частоТЫ по сравнению с прототипом обеспечиваетс  равномерна  загрузка по мощности инверторных мостов только лишь за счет модификации системы управлени  без каких-либо изменений в силовой схеме. Создание последовательности чередовани  управл кедих импульсов инверторных мостов приводит к исключению тока обмена между ними при введении фазового сдвига, вследствие чего уменьшаютс  потери в элементах преобразовател  и линии передачи энергии.

На фиг.3 приведены кривые входных токов (мгновенные значени ) инверторных мостов, полученные в результате расчетов на математических модел х дл  прототипа и предлагаемого устройства при фазовом сдвиге ,04 Tj и емкостной расстройке контура нагрузки. Как видно, в известном устройстве опережающий инверторный мост (крива  6 ) перехо дит в шпр мительный режим и его входной ток отрицателен. Отстающий же инверторный мост (крива d ) загр (ужен до минимального значени . Суммарный входной ток преобразовател  (крива  (5 ) в результате меньше

входного тока отстающего моста, В предлагаемом устройстве в этих же услови х оба моста работают в инверторнсад режиме с практически одинако ,выми токами (кривые 3 ,в ).

Инверторные мосты обычно подключаютс  К цепи посто нного тока (выпр мителю ) через входные реакторы. Из приведенных временных диаграмм видно, что потери, например, во входных реакторах в известие устройстве больше, чём в предлагаемом,v так как с точки зрени  потерь безразлично в какую сторону протекает ток и, следоваТ|ельно, в известном устройстве потери определ ютс  абсолютной суммой токов (кривые d , $) ,. которые больше суммарного входного тока (крива  2 ) предлагаемого устройства . Тс1ким образом, можно сделать вывод, что КПД предлагаемого преобразовател  вьиае, чем у прототипа.

Обеспечение равнсмерной загрузки по мощности мостов инвертора при сохранении возможности плубокого регулировани  выходного напр жени  позвол ет повысить надежность преобразовател , расширить область его эффективного применени .

Claims (1)

1. (21) 3474936/24-07 (57> СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (22) 26.07.82 ЧАСТОТЫ, содержащий два собранных (46) 07.02.84. Бюл. № 5 на ячейках со встречно-параллельныВасильев, А.М. Каргальцев, ми вентилями резонансных инверторных моста, выходы которых объединены, задающий генератор, один выход которого соединен с входом блока регулируемой временной задержки, о тличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерной загруз· ки инверторных мостов До мощности, второй выход задающего генератора и выход блока регулируемой временной задержки подключены к входам управления инверторных мостов через переключающий блок, обеспечивающий попеременное чередование ..опорных и регулируемых по фазе импульсов управления.