Автономный последовательный инвертор

Автономный последовательный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР по авт. св. 535695, о тличающийся тем, что, с целью увеличения и регулирования выходной мощности и выходного напряже-. НИН, последовательно с каждым диодом включен по крайней мере один нелинейный дроссель,. зашунтированный электрическим коммутирующим контактом , связанным с блоком управления, подключенным к выходным зажимам инвертора .

„„Я0„„1051674 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 5В Н 02 М 7 515 ( (1а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 535695 (21) 3418276/24-07 .(22),06.04.82 (46).i30.10.83. Бюл. Р 40 (72) В.В.Шипицын; В.С.ухов, В.И.Луэ гин, В.Н.Антонова, И.A.Ñëåïóõèíà, С.В.Житов и Л.И.Фаерман (71) Уральский ордена Трудового Крас. ного Знамени политехнический институт им. С,М.Кирова и Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 .535695, кл. Н 02 М 7/515, 1973. (54 ) (57 ) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ)

ИНВЕРТОР по авт, св. Р 535695, о тл и ч а ю шийся тем, что, с .целью увеличения и, регулирования выходной мощности и выходного напряже-, ния, последовательно с каждым диодом включен по крайней мере один нелинейный дроссель, зашунтированный электрическим .коммутирующим контактом, связанным с блоком управления, подключенным к выходным зажимам инвертора.

Ю

©н

Cb

«3

4:»

1051674

Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техники, используемым преимущественно для питания током повышенной частоты резко переменной нагрузки, например, индукционной нагревательной или плавильной установки, или магнитострикционного преобразователя.

По основному авт. св 9 535695 известен автономный последовательный инвертор,содержащий включенный через дрос- 10 сель фильтра к входным зажимам вентильный мост с узлом коммутации, подключенную параллельно мосту последовательную цепь из нагрузки и двух разделительных конденсаторов, а также двух диодов, подключенных между общей точкой нагрузки, и разделительного конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора 1 ).

Недостаток известного инвертора состоит в том, что амплитуда выходного напряжения в нем ограничивается на уровне 0,5 от входного.

Из условий работоспособности тиристоров допустимо выходное напряжение на уровне 0,7-0,8 от входного напряжения, что позволило бы пример но в 2 раза увеличить выходную мощность инвертора без изменения параметров его коммутирующего контура.

Кроме того, имеется необходимость регулирования выходного напряжения и выходной мощности инвертора в течение технологического цикла и в зависимости от загрузки, например, индукционной плавильной печи. 35

Цель изобретения — увеличение и регулирование выходной мощности и выходного напряжения инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в автономном последователь- 4р ном инверторе, последовательно с каждым диодом включен.по крайней мере один нелинейный дроссель, зашунтированный электрическим коммутирующим контактом, связанным с волоком 45 управления, подключенным к выходным зажимам инвертора.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит тиристоры 1-4 вентильного моста, встречно-параллельные вентили 5-8, коммутирующий конденсатор 9, соответственно внутренний и внешний коммутирующие дроссели 10-11, разделительные конденсаторы 12-13, нагрузку 14 активно-индуктивную (например, индукционная плавильная печь ), компенсирующий конденсатор 15, диоды 16-17, фильтровые дроссели 18-19, нелинейные дроссели 20-23, электрические контак- 60 ты 24-27, блок 28 управления.

Нелинейные дроссели 20-21 и 22-23 включены на два последовательно в рассечку цепей последовательно с диодами 16 и 17. Каждый дроссель 20-23 зашунтирован соответствукщими электрическими контактами 24-27, которые механически связаны с блоком 28 управления, подключенным к выходным зажимам инвертора.

Инвертор работает следующим образом.

При отпирании, например, .тиристоров 1 и 4 череэ элементы контура инвертора и нагрузку протекает импульс тока по цепи: конденсатор 12, тиристор 1, дроссель 10, конденсатор 9, тиристор 11; конденсатор 13, нагрузка 14 и конденсатор 15, конденсатор 12. При изменении направления высокочастотного импульса тока тиристоры 1 и 4 запираются и проводят импульс тока разряда коммутирующего конденсатора встречно-параллельные вентили 8 и 5. Затем включаются очередные тиристоры 2 и 3 и через них и через нагрузку аналогично протекает импульс тока по цепи: конденсатор 12, тиристор 2, конденсатор 9, дроссель 10, тиристор 3, дроссель

11, конденсатор 13, нагрузка 14 и конденсатор 15, конденсатор 12. При изменении направления тока импульс тока протекает в этом же контуре через встречно-параллельные вентили 6 и 7.

Через нагрузочный колебательный контур иэ элементов 14 и 15 подключенный к выходным зажимам инвертора протекает переменный высокочастотный ток.

При увеличении эквивалентного сопротивления нагрузочного колебательного контура (при увеличении сопротивления нагрузки 14 1 увеличивается величина выходного напряжения инвертора и его мощность. Когда амплитуда выходного напряжения превышает величину напряжения на конденсаторах

12 и 13, отпираются вентили 16 и 17 и через них и через нелинейные дроссели 20, 21 и 22, 23 начинает протекать обратный ток от нагрузки в источник питания,по цепям: нагрузочный контур 14 и 15, дроссели 21 и 20, диод 16, конденсатор 12, нагруэочные контуры 14 и 15, нагрузочные контуры

14 и 15, конденсатор 13, диод 17, дроссели 23 и-22, нагруэочные контуры

14 и 15. При этом в зависимости от состояния намагниченности и параметров нелинейных дросселей 20-23 выходное напряжение инвертора ограничивается и стабилизируется на каком-то определенном уровне при всех возможных увеличениях сопротивления нагрузочного контура, вплоть до пустого состояния индуктора,что соответствует холостому ходу нагревательной установки.

В исходном состоянии нелинейные дроссели 20-23 находятся в ненасыщенном состоянии, т.е. их сердечники имеют какую-то остаточную индукцию, 1051674

Составитель И.Жеребина

Редактор Ю. Середа Техред Т,Фанта Корректор С.Патрушева

Заказ 8684/55 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в соответствии с петлей перемагничивания. При включении диодов 16 и

17 дроссели намагничиваются до насыщения. При этом по цепи протекает малый обратный ток, так как индуктивность дросселей во время их перемагничивания достаточно велика.

При насыщении сердечников дросселей их индуктивность резко уменьшается, и импульс обратного тока в цепи тоже резко возрастает. Такое ограничение обратного тока в цепи возврата избыточной энергии с помощью нелинейных дросселей поэвдляет увеличить амплитуду выходного напряжения инвертора до рекомендуемой допустимой величины 0,7-0,8 от напряжения источника питания, и соответственно примерно в 2 раза увеличить выходную мощность инвертора при тех же параметрах его контура коммутации.

В различных технологических режимах сопротивление нагрузки меняется в очень широких пределах. При этом величина выходного напряжения зависит от жесткости выходной характеристики инвертора, которая определя-. ется индуктивностью дросселей 20-23 в .насыщенном состоянии. Чем меньше эта индуктивность, тем более жесткая выходная характеристика инвертора, и более стабильное выходное напряжение и мощность инвертора. Применение нескольких последовательно соединенных нелинейных дросселей 20, 21 и 22, 23 в каждой цепи обратного тока и шунтирование их соответственно. в каждой цепи по одному или rpyn-.

l пами с помощью электрических контак тов 24-27, позволяет эффективно регу лировать во время технологического процесса (например, плавки )выходное. напряжение и мощность инвертора, а

1 также компенсировать недостаточную жесткость выходной характеристики инвертора.

Включение и выключение электричес. ких контактов 24-27 осуществляется блоком 28 управления как при ручном управлении, так и автоматически °

Для этого блок управления подключен к выходным зажимам инвертора и автоматически переключает электрические

10 контакты в зависимости от величины выходного напряжения инвертора.Тем самым поддерживается неизменным выходное напряжение инвертора при всех изменениях сопротивления нагрузки, 15 а также требуемый технологический режим, например, по заданной программе.

Экономический эффект заключается как в увеличении примерно в 2 раза выходной мощности инвертора при тех же параметрах его коммутирующего контура, так и в оптимизации поддержания требуемого технологического режима ° Величина экономии зависит от мощности инвертора, режимов его эксплуатации, производительности и удельной стоимости производимой продукции, например, расплавленного металла. При сохранении режимов эксплуатации инвертора и удельной стоимости продукции, при увеличении

З0 мощности в 2 раза, примерно во столь- ко же раз возрастет производительность всей установки. Реально это может быть достигнуто, например, при питании от усовершенствования инверÇ5 тора более мощной плавильной печи, большей производительности.

При необходимости более плавно регулировать выходные мощности и напряжение можно последовательно ис4Q пользовать большее количество нелинейных дросселей и шунтирующих коммутирующих контактов.