Последовательный инвертор

Последовательный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик.(61) Дополнительное к авт. свид-ву № 561266 (22) Заявлено 18.02.80 (21) 2883591/24-07 с п исоединением заявки №вЂ” (5l ) М. Кл

Н 02 М 7/515

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 05.1!.81 (53) УДК 621.3! 4..572 (088. 8) па делам иэобретеиий и открытий.

В.8. Шипицын, В. С. Ухов. В. И, Лузгин и А. А!; Нов к@в

- < 1 !,:. <= .; 1. .,;"--C. ";<.c ° )

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им..С. М. Кирова "— =-=- --— (72) Авторы изобретени» (71) Заявите.,|ь (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЪНЫЙ ИНВЕРТОР

ГюсУдвРствеиимй комитет (23) П риорите г

Изобретение относится к вентильным преобразователям и предназначено для необратимого преобразования постоянного тока на входе в переменный ток высокой частоты на выходе. Инвертор предназначен для использования в преобразователях частоты и может быть применен для питания током высокой частоты однофазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки для стали, эквивалентное сопротивление которой, как известно, в процессе нагрева стальной заготовки меняется в ш и роки х предел ах.

По основному авт. св. № 561266 известен инвертор, содержащий тиристорные мосты, соединенные попарно последовательно через соответствующие им коммутирующие индуктивности, промежуточные отпайки которых через обратно включенные тиристоры соединены с общей точкой соответствующих двух входных последовательных 1.С-фильтров, а такисе коммутирующие конденсаторы, включенные в диагонали тиристорных мос- тов !1).

Нагрузка подключена к выходным выводам, образованным обп ими точками каж.дых двух последовательно соединенных коммути рующих нндуктивностей. Такой инвертор на относительно более высокой частоте может питать переменную нагрузку, сопротивление которой изменяется от нуля до некоторой номинальной величины. При увеличении сопротивления сверх номинальной величины инвертор перегружен, что сопровождается резким снижением времени для восстановления управляемости тириеторов

: и приводит к нарушениям его работы. Это существенный недостаток описанного инвер1О тора.

Цель изобретения -- повышение надежности инвертора при перегрузках.

Поставленная цель достигается еем, что инвертор снабжен двумя вспомогательными

15 тиристорами, двумя нелинейными дросселями и последовательной цепочкой, включенной между общими точками входных последовательных LC-фильтров и состоящей из двух дросселей и двух конденсаторов, точка соединения которых подключена к <терн<1му выходному выводу, а каждая точка соединения конденсатора с дросселем последовательной цепочки подключена ко второму выход- . ному выводу. через соответствующи<. шгеле827751

55 довательио соедин!HE нные нелинейный дроссель и вспомогательный тиристор.

На чертеже представлена схема инвертора.

Инвертор содержит тиристорные мосты

1 — 4 с коммутирующими конденсаторами

5 — 8 в диагоналях переменного тока, подключенные ко входным выводам через последовательные LC-фильтры, состоящие из фильтровых дросселей (индуктивностей) 9 и 10 и фильтровых конденсаторов 1! и 12.

Мосты соединены попарно через коммутирующие дроссели (индуктивности) 13 — !6, к которым подключена нагрузка 7, к промежуточным отпайкам дросселей 13 — 16 подключены дополнительные тиристоры 18 — 21, а между общими точками LC-фильтров включена последовательная цепочка, состоящая из дросселей 22 и 23 и конденсаторов 24 и 25, кроме того, инвертор содержит нелинейные дроссели 26 и 27 и вспомогательные тиристоры 28 и 29. Нагрузка !7, в частности, может представлять собой нагрузочный колебательныя контур с переменными параметрами (например, индуктор, зашунтированный компенсирующим конденсатором) .

Инвертор работает следующим образом.

Предварительно от источника питания через дроссели 9 и 10 заряжаются конденсаторы ll и 12. Тиристоры в мостах отпираются попарно поочередно и через них и через соответствующие конденсаторы 5 — 8 протекают импульсы высокочастотного тока, Так, при отпирании тиристорных мостов

1, 4 ток протекает по цепи: 11 — l — 13 — 1?—

16 — 4 — 12 — 11. Импульс тока через нагрузку !7 протекает слева направо. После ïðåêращения этого импульса тока отпираются тиристорные мосты 24, при этом в контуре инвертора ток протекает по цепи: 1! †2 †!4—

l7 †15 †3†1. Импульс тока через нагрузку 17 протекает справа налево, т.е. сменил направление. Затем снова отпираются мосты I, 4 и процесс повторяется аналогич- но описанному. Направление тока в нагрузке каждый раз меняется, т.е. через нее течет переменный ток. Описанный принцип работы имеет место при номинальной нагрузке.

При снижении сопротивления нагрузки возрастает напряжение на всех реактивных элементах схемы инвертора, в том числе на коммутирующих индуктивностях 13 — 16 и их частях (относительно отпаек). Если суммарное напряжение иа частях двух индуктив ностей, связанных с нагрузкой, и на,нагрузке окажется больше, чем суммарное напряжение на конденсаторах I!и 12,,то при отпирании тиристоров 19, 20 или 18, 21 через них будет протекать рекуперационный то „ возвращающий избыточную реактивную энергию из контура коммутации инвертора обратно в источник питания. Это предотвращает перенапряжения в инверторе и обеспечивает нормальную его работу при изменениях сопротивления нагрузки от нуля (короткое замыкание) до номинальной величины. При этом обратный ток протекает по цепям: 20 — 11 — 12 — 19 — 14 — 17 — 15 — 20 или

21 — I l — 12 — 18 — 13 — 17 — 16 — 21. Эти импульсы обратного тока в нагрузке совпадают с импульсами основного тока мостов, выделяя в ней дополнительную полезную мощность и повышая КПД инвертора.

Увеличение сопротивления нагрузки

1о сверх номинальной величины привело бы к перегрузке инвертора и к нарушению его работоспособности из-за снижения времени для восстановления управляемости тиристоров мостов. Это наблюдается при напряжении на нагрузке выше номинального, когда

1 обратное напряжение на тиристорах мостов преждевременно становится положительным, а они еще не восстановили электрическую прочность в прямом направлении. Чтобы обеспечить устойчивую работу инвертора

О при перегрузках, т.е. при увеличении сопротивления нагрузки выше номинальной величины, необходимо ограничивать напряжение не тоЛько на реактивных элементах (на коммутирующих индуктивностях), но и выходное напряжение на нагрузке 17 íà on25 ределенном допустимом максимальном уровне. Каждый дополнительный конденсатор 24 и 25 через дроссели 22 и 23 заряжен до половины напряжения источника питания.

При отпирании тиристоров 28 и 29 напряжение на нагрузке 17 через нелинейные дросЗО сели 26 или 27 будет ограничиваться (с учетом падения напряжения на этих дросселях) на уровне напряжения на конденсаторах 24 или 25, т.е. на уровне 0,5 от напряжения источника питания. При таком ограЗ ничении выходного напряжения на нагрузке время для восстановления управляемости тиристоров мостов становится достаточным для их нормальной работы, и инвертор становится работоспособным даже при значительных увеличениях сопротивления иа40 грузки до бесконечности. При этом из. быточная энергия из нагрузки 17 (из контура нагрузки) возвращается в источник питания через дроссели 22 и 23 от конденсаторов 24 и 25, подзаряжаемых от нагрузки через тиристоры 28 и 29 и дроссели 26 и 27 (в зависимости от полярности напряжения на нагрузке). Применение управляемых вентилей 28 и 29 (тиристоров) и нелинейных дросселей 26 и 27 -позволяет ограничивать выходное напряжение на оптимальном уровне, что сохраняет максимально возможную мощность инвертора и необходимое время для восстановления управляемости тиристоров, что сохраняет надежность работы инвергора, В данном инверторе по сравнению с известным выходное напряжение по амплитуде ограничено на допустимом максимальном уровне, что исключает черезмерное снижение

87775!

Формула изобретения времени восстановления управляемости ти.ристоров и сохраняет работоспособность инвертора при перегрузках. Становится возможным от инвертора питать переменную . нагрузку, сопротивление которой изменяется от нуля до величины, значительно превышающей номинальную. Расширяется область его применения, что становится возможным благодаря улучшению их выходных характеристик. Тиристоры 28 и 29 позволяют регулировать режимы работы инвертора и поддерживать MolgHocTb на оптимальном или максимальном уровне. Благодаря этому повышена средняя выходная мощность инвертора при переменной нагрузке, что повышает производительность питаемого оборудования. Упрощается его эксплуатация.

Перечисленные преимущества являются определяющими для получения экономического. эффекта.

Наибольший экономический эффект можно ожидать от увеличения производительности питаемого оборудования за счет увеличения средней мощности, например при циклическом нагревании заготовки. Для аналогичных преобразователей частоты средней мощности (!00 — 120 кВт) при введении цепей для ограничения выходного напряжения увеличение средней мощности возможно, примерно в 1,6 — 2 раза.

Последовательный инвертор может найти применение во вновь разрабатываемых нли модернизируемых. тиристорных преобразователях частоты, предназначенных, например, для питания индукционных нагре. вательных установок для стали на автомобильных или машиностроительных заводах;

Последовательный инвертор по авт.

10 св. № 561266, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при перегрузках он снабжен двумя вспомогательными тиристорами, двумя нелинейными дросселями. и последовательной цепочкой, включенной между общими точками входных последовательных LC-фильтров и состоящей иэ двух дросселей и двух конденсаторов, точка соединения которых подключена к первому выходному выводу, а каждая точка соединения конденсатора с дросселем последовательной

2о цепочки подключена ко второму выходному выводу через соответствующие последовательно соединенные нелинейный дроссель и вспомогательный тиристор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 561266, кл. Н 02 М 7/515, 1971.

Составитель И. Жеребнна

Редактор С. Тираненко Техред А. Бойкас Корректор О. Билак

Заказ 9638/84 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам . изобретениИ и открытий

1 l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4