Регулируемый высокочастотный источник питания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистичесиик республик

< >993412 (61) Дополнительное к авт. санд-ву— (22)Заявлено 24. Об.80 (21) 2943873/24-Об с присоединением заявки М— (23) Приорнтет— (5l)M; Кл.

Н 02 И 7/515

Гееударетеешае кевитет

CCCP

le делам изееретеккк и юткрытий

Опубликовано 30,01.83. Бюллетень М 4 (63) УДК 621.314. .572(088.8) Дата опубликования описания 30.01.83

\. -ФЪ

В.И.Иарон, Ю,И.Зинин, А.В.Иванов и П.С.Рой ман

Уфимский авиационный институт им. ОрджоникЪЦве---: ... (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕЮФЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для реализации электротермических технологических процессов.

Известны высокочастотные источники питания, которые содержат тиристоры и колебательные LC-цепи (1 3 .

Однако данные устройства обладают низкой надежностью, обусловленной сильной зависимостью токов и напряжений в инверторе от величины выходной мощности.

Наиболее близким к предлагаемому является высокочастотный источник пи" тания, который содержит встречнопараллельные пары вентилей, связанные с входным индуктивным фильтром и ко" лебательными LC-цепями 2 $ .

Недостатком известного источника питания является следующее. Если тех-2о нологическая нагрузка имеет активноиндуктивный, активный или активноемкостной характер, то регулирование мощности можно осуществлять лишь из2 менением в широком диапазоне величины частоты инвертирования. При этом регулирование мощности вверх происходит за счет увеличения амплитуды и коэффициента заполнения тока, протекающего через нагрузку, что сопровождается увеличением токов и напряжений в схеме. Для регулирования мощности в широких пределах необходимо значи" тельное изменение частоты, что ведет к ухудшению теплового режима вентилей, увеличению скорости нарастания тока и напряжения. В случае, если технологи-.„ ческая нагрузка имеет резонансный характер, для регулирования мощности достаточно изменять частоты инвертирования в узком диапазоне, охватывающем область резонанса. Однако при увеличении нагрузки (регулирование мощности вверх) также происходит увеличение скорости нарастания прямого тока и напряжения вентилей и, кроме тогоуменьшение времени восстановления.

Величина максимальной мощности в на3 993412 грузке при регулировании определяется величиной эквивалентного активного сопротивления колебательного контура нагрузки и при частотном регулировании ограничена.

Таким образом, диапазон регулирования мощности в прототипе ограничен, а регулирование мощности снижает надежность.

Цель изобретения — расширение диа- 0 пазона регулирования мощности в нагрузке и повышение надежности.

Для достижения цели в высокочастотный источник питания, содержащий встреч. но-параллельные пары вентилей, связан-15 ные с входным индуктивным фильтром и колеоательными LC-цепями дополнительно введены управляющий источник к магнитный усилитель с числом рабочих обмоток по числу вентилей инвертора, причем каждая из рабочих обмоток включена последовательно каждому из вентилей инвертора, а обмотка управления подключена к управляющему источнику. 25

Расширение диапазона регулирования мощности осуществляется за счет изменения времени задержки протекания колебательных полуволн тока относительно моментов включения управляемых вентилей. П)эи этом происходит уменьшение интервала времени между погасанием встречных диодов и следующим.отпиранием тиристоров, что ведет к увеличению амплитуды выходного

35 тока и следовательно величины мощности. В течение интервала задержки скорость нарастания тока через вентили определяется индуктивностью при насыщенных сердечниках магнитного уси- „40 лителя и поэтому мала. Задержка тока при выключении встречных диодов уменьшает коммутационные перенапряжения за счет снижения заряда рассасывания диодов, а также уменьшает крутизку фронта восстановления прямого напряжения на тиристорах. B течение времени задержки тока обратной полуволны к тиристорам приложено запирающее напряжение, что увеличивает надежность

50 работы инветора как за счет возрастания времени восстановления, так и эа счет увеличения величины восстанавливающего напряжения на тиристорах. При-. чем увеличение мощности (увеличение длительности задержки протекания ко.55 лебательных полуволн) приводит к возрастанию времени приложения восстанавливающего напряжения.

На фиг,1 предс.тавлен один из возможных вариантов выполнения источника с одной инвертирующей ячейкой; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Установка (фиг.1) состоит из источника 1 питания, технологической нагрузки 2, регулируемого высокочастотного источника питания со следующими элементами: прямым тиристором 3, обратным диодом 4, дросселем фильтра 5, колебательной цепью иэ дросселя 6 и конденсатора 7, магнитным усилителем с рабочими обмотками 8, 9 и обмоткой 10 управления, подключенной к управляющему источнику 11.

Источник работает следующим образом.

Перед подачей управляющего импульса на тиристор 3 конденсатор 7 заряжается через дооссель фильтра 5 от источника 1.

При подаче импульса управления (момент й.1 фиг.2), тиристор открывается и напряжение конденсатора прикладывается к обмотке 8 магнитного усилителя, под действием которого в сердечнике этой обмотки начинает возрастать магнитный поток Ф8. С момента t насыщения сердечника в конту2 ре 7, 6, 3, 8 и 2 начинает протекать полуволна колебательного разряда. В момент t >, когда ток тиристора падает до нуля, последний запирается и напряжение переполюсованного конденсатора 7 прикладывается к обмотке 9, при этом диод 4 открыт и через него протекает небольшой по величине намагничивающий ток. Это же напряжение приложено к тиристору 3 и является для него запирающим В момент й4 насыщения сердечника обмотки 9 в контуре 7, 2, 9, 4 и 6 проткает обратная полуволна колебательного тока, в течение Г1оотекания которой к тиристору

3 приложено небольшое по величине запирающее напряжение, равное падению напряжения на открытом диоде 4. В момент t> сердечник выходит из насыщения и в течение интервала происходит медленное спадание тока диода, что уменьшает перенапряжения и крутизну фронта последюущего (момента t6) восстановления прямого напряжения на тиристоре 3..

Далее в течение интервала конденсатор 7 снова заряжается, а в момент подачи следующего импульса управления процессы повторяются. Причем

5 9934 с уменьшением интервала t<-t< напряжение на элементах 3 и 7 в момент растет, за счет чего увеличивается амплитуда колебательного тока и, следовательно, мощность. Длительность ко-5 лебательных полуволн определяются в основном величиной параметров LC-цепи, поэтому варьирование величиной суммарного времени задержки окончания всей полуволны приводит к регулированию мощности в нагрузке. Зремя задержки регулируется током. обмотки управления, создающим в обоих сердечниках поток смещения Ф„. Регулирование мощности вверх сопровождается увеличением интервала и - и иинтервалов t -t2 и

Увеличение интервала t>-t< повышает коммутационную способность инвертора, увеличение интервала улучшает тепловой режим структуры ти- в ристора 3, увеличение интервала t <"tl, снижает крутизну фронта нарастания прямого напряжения тиристора 3 и коммутационные перенапряжения °

Таким образом, регулирование ис" точником El тока управления магнитного усилителя приводит к регулированию мощности, выделяемой в нагрузке электротермического комплекса, причем регулирование не снижает надежности работы системы.

Предлагаемый высокочастотный источник питания позволяет без снижения

l2 6 надежности регулировать мощность в нагрузке при фиксированной частоте либо расширить диапазон регулирования при использовании в совокупности с частотным регулированием. формула изобретения

Регулируемый высокочастотный источник питания,.содержащий встречнопараллельные пары вентилей, связанные с входным индуктивным фильтром и колебательными t C-цепями, о т л ич а ю щ и и с -я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования мощности в нагрузке и повышения надежности, в него дополнительно введены управляющий источник и магнитный усилитель с числом рабочих обмоток по числу вентилей инвертора, причем каждая из рабочих обмоток включена последовательно каждому из вентилей инвертора, а обмотка управления подключена к управляющему источнику.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И.M.×èæåíêo.

Киев, "Техника", 1978, с.122"123.

2. Авторское свидетельство СССР и 687547, кл. H 02 M 7/515, 1979.

993412

Составитель A.Ñûòèí

Редактор В.Пилипенко Техред 0,Неце Корректор Г.Решетник

Заказ 499/73 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

««й

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