Последовательный инвертор для питания секционированной нагрузки

 

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ-ИНВЕРТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ СЕКЦИОНИРОВАННОЙ НАГРУЗКИ , содержащий подключенные к положительному входному вьгооду через соответствующие дроссели фильтра четыре вентильных моста с коммутирующими LС-контурами в диагоналях переменного тока, .фильтровые конденсаторы , соединенные первыми обкладками с анодными выводами соответствующих мостов, катодный вывод первого из которых подключен к первому крайнему выводу .для подключения цепи нагрузки, зашунтированной компенсиру ощим емкостным элементом, причем оба крайних вывода соединены с соответствующими двумя последовательными цепочками, каждая из которых состоит из обратного вентиля и дросселя насыщения, а катодный вывод второго мостасоединен с второй обкладкой первого фильтрового конденсатора, а также подключенный к отрицательному входному выводу дополнительный -дроссель фильтра, отличающийся тем, что, с целью упрощения, анодные выводы второго и третьего мостов соединены со свободными выводами последовательных цепочек, общим дросселем фильтра и первой обкладкой общего фильтрового конденсатора, а вторые обкладки всех трех фильтровых конденсаторов подключены к соответствующим промежуточным выводам для подключения секций, цепи нагрузки, причем средний промежуточный вывод подключен к дополнительному дросселю фильтра э катодный СА 00 вывод третьего моста соединен с второй обкладкой третьего фильтрового конденсатора, а катодный вывод четвертого моста - с вторым крайним ЭО выводом для подключения цепинагрузки .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А

4(51) Н 02 М 7/515

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВЪ (21) 3598070/24-07 (22) 03.06.83 (46) 07.02.85. Бюл. Р 5 (72) В.В.!Нипицын, В.И.Лузгин, В.С.Ухов, А.А.Новиков, В.А.Чижевский, С.Л.Ламанов и В.И.Ушаков (7 1) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.M. Кирова и Коммунарский горно-металлургический институт (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 601790. кл. Н 02 M 7/515, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 425283 кл. Н 02 М 5/42 i 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 1005253, кл. Н 02 М 7/515, .1979. (54) (57) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

ДЛЯ ПИТАНИЯ СЕЩИОНИРОВАННОЙ НАГРУЗКИ содержащий подключенные к положительному входному выводу через соответствующие дроссели фильтра четыре вентильных моста с коммутирующими J. С-контурами в диагоналях переменного тока, фильтровые конденсаторы, соединенные первыми обкладками с анодными выводами соответствующих мостов, катодный вывод первого из которых подключен к первому крайнему выводу для подключения цепи нагрузки, эашунтированной компенсирующим емкостным эле-. ментом, причем оба крайних вывода

I соединены с соответствующими двумя последовательными цепочками, каждая из которых состоит из обратного вентиля и дросселя насыщения, а катодный вывод второго моста соедпнен с второй обкладкой первого фильтрового конденсатора, а также подключенный к отрицательному входному выводу дополнительный -дроссель фильтра, отличающийся тем, что, с целью упрощения, анодные выводы второго и третьего мостов соединены со свободными выводами последовательных цепочек, общим дросселем фйльтра и первой обкладкой общего фильтрового конденсатора, а вторые обкладки всех трех фильтровых конденсаторов подключены к соответствующим промежуточным выводам для подключения секций, цепи нагрузки, причем средний промежуточный вывод подключен к дополнительному дросселю фильтра, катодный вывод третьего моста соединен с второй обкладкой третьего фильтрового конденсатора, а катодный вывод четвертого моста — c вторым крайним выводом для подключения цепи нагрузки»

1 1138908

Изобретение относится к преобразовательной технике с применением полупроводниковых вентилей и предназначено для необратимого преобразования энергии постоянного тока на 5 б входе в энергию переменного тока высокой частоты на выходе, а также е может найти применение для питаниятоком высокой частоты однофазной, с переменной нагрузки, например, индук- 10 ционной нагревательной установки или с магнитострикционных преобразователей. в

Известен последовательный авто- в номный инвертор, содержащий подключенные через дроссели фильтра к 15 н входным зажимам два вентильных моста с коммутирующими конденсатором и л дросселями, подключенные параллельно к мостам последовательные цепи из и общей нагрузки (активно-индуктивная 20 о нагрузка, зашунтированная компенсирующим конденсатором) и двух цепей н сбответствующих разделительных и (фильтровых) конденсаторов, а также д двух цепей диодов обратного тока для 25 д ограничения выходного напряжения на к нагрузке, причем в вентильных инвер- ф тирующих мостах параллельно тиристорам подключены встречно-параллельные вентили P1) .

В таком инверторе выходное нап- и ряжение по амплитуде может быть т ограничено на уровне 0,5-0,7 от напряжения источника питания, что обеспечивает надежную его работу при ,переменной нагрузке. Выходное напряжение сравнительно низкое, что является недостатком инвертора и ограни-. чивает область его применения.

Известен также последовательный инвертор, содержащий два вентильных инвертирующих моста с коммутирующим конденсатором и дросселями. Тиристоры мостов зашунтированы встречно-параллельными вентилями. Аноды тиристоров 45 каждого моста связаны через дроссели с выводом фильтрового конденсатора и положительным зажимом источникапитания, а катоды тиристоров мостов соединены с крайними выводами двух последовательно соединных компенсирующих конденсаторов, общая точка, которых соединена с противоположным выводом фильтрового конденсатора.

Активно-индуктивная нагрузка подклю чена к выходным зажимам, к крайним выводам конпенсирующих конденсаторов (?) .

Инвертор может иметь в два раза более высокое напряжение, но не имеет цепей для ограничения выходного напряжения и потому не может

ыть использован для питания резко переменной нагрузки, что является

ro недостатком.

Наиболее близким по технической ущности к изобретению является последовательный автономный инвертор, одержащий связанные. с входными выодами через дроссели фильтра четыре ентильных моста с коммутирующими

С-контурами в диагонали перемен-. ого тока, четыре компенсирующих онденсатора, соединенных в одну поседовательную цепь, крайние выводы оторой,образуют, выходные выводы нвертора, каждый вентильный иост, днотипно зашунтирован соответствуюей цепью из последовательно соедиенных компенсирующего конденсатора связанного с ним фильтрового коненсатора> причем каждые два послеовательно соединенных компенсирующих онденсатора совместно с одним из ильтровых конденсаторов зашунтироаны, соответствующей последовательной епо=rcoH, состоящей из дросселя наыщения и обратного вентиля. Активнондуктивная нагрузка например индук2 ор индукционной нагревательной ус"

1 ановки, включен между выходными:.

ыводами инвертора, т.е. параллельно епи из последовательно соединенных омпенсирующих конденсаторов обра- .

7 уя совместно с этими компенсирующии конденсаторами резонансный нагруочный колебательный контур. В таком инверторе при равенстве величин всех компенсирующих конденсаторов достигается равномерность заГрузки всех веитильных мостов независимо от того, равномерно или нет загружен,например индуктор индукционной плавильной печи (3) Недостаток известного инвертора состоит в том .что в нем использовано большое количество рекуперирующих цепей и последовательно соединенных компенсирующих конденсаторов, что существенно усложняет как конструкцию нагрузочного контура инвертора, так и подбор необходимой величины компенсирующей емкости при настройке на заданную частоту.

Целью изобретения является упрощение схемы соедийений последовательного инвертора.

3 1.1 389

Поставленная цель достигается тем, что в последовательном инверторе для питания секциониронанной нагрузки, содержащем подключенные к положительному входному выводу через соответствующие дросселн фильтра четыре вентильных моста с коммутирующими С-контурами в диагоналях переменного тока, фильтроные конденсаторы, соединенные первыми обкладками с анодными выводами соответствующих мостов, катодный вывод первого иэ которых подключен к первому крайнему выводу для подключения нагрузки) зашунтированной компенсирующим емкостным элементом причем оба край)

- них вывода соединены с соответствующими пвумя последовательными цепочками, каждая.из которых состоит из обратного вентиля и дросселя насыщения, а катодный вывод второго моста соединен с второй обкладкой первого фильтрового конденсатора, а также подключеннь«й к отрицательному входно- му выводу цополнительный дроссель фильтра, анолные выводы второго и третьего мостов соединены со свободными выводами последовательных цепочек, общим дросселем фильтра и первой обкладкой общего фильтрового конденсатора, а вторые обкладки всех трех фильтровых конденсаторов подключены к соответствующим промежу. точным выводам для подключения секций цепи нагрузки, причем средний промежуточный вывод подключен к

35 дополнительному дросселю Фильтра, катодный вывод третьего моста соединен с второй обкладкой третьего фильтрового конденсатора, а катодный вывод четвертого моста — с вторым крайним выводом для подключения цепи нагрузки.

На фиг. 1 и -2 представлены варианты схем устройства.

Устройство содержит вентильные мосты 1-4, состоящие иэ тиристороз

5-8 и встречно-параллельных вентилей

9-12. В диагбналь переменного тока этих мостов включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор 13 и дроссель 14, а последовательно с .мостом — дроссель 15.

Анодные выводы мостов 1,2 и 3,4 присоединены к первьпч обкладкам 55 соответствующих фильтровых конденсаторов 16-18 и через дроссели 19-21, фильтра присоединены к положительному

08 Я выводу и««нертора. Вторые вынопы Hoc TQB

2 и 3 присоедпнр««ь«соответственно к вто- рым обкладкам конденсаторов 16 и 18.

К отрицательному входному выводу, подключен дополнительный дроссель фильтра 22 Последовательные цени из вентилей 23 и 24 и дросселей 25 и

26 насыщени соединены с фильтровым конденсатором 17, соединенным с дрос селем 20. Нагрузка 27 состоит иэ .секций 28-31. а коипепсирующий конденсатор 32 подключен к крайним выво-дам активно-индуктивной нагрузки 27.

Иннертор работает следующим образом.

Тир««сторь«мостов 1,2 и 3,4 отпираются попарно поочередно. Сначала отпираются, например, тиристоры 5 и 8 в мостах i,è 2. При этом через эти тиристоры н колебательном режиме протекает импульс высокочастотного тока по цепи: конде««сатор 17 — мост

2 — конценсатор .16 — иост — секции

28 и 29 — конденсатор 17. Внутри мостов ток протекает по цепи: тири-, стор 5 — дроссель 14 — конденсатор

13 — тирис гор 8. При равном падении напряжения на участках 28 и 29 нагрузки нентильные мосты 1 и 2 по режиму работы находятся н одинаковых условиях. После окончания импульса тока через тиристоры в мостах 1 и 2

I начинают пронодить ток встречно-па- ,раллельные вентили 9 и 12 по той же цепи, но н обратную сторону. При этом частично разряжаются ко««де««саторы 13, что исключает перенапряжение в схеме при изменении сопротивления нагрузки от нуля до некоторой номинальной величины.

Одновремепно после прекращепия импульса тока через тиристоры мостов

1 и 2 отпираются очередные тиристоры, например тиристоры 5 и 8 мостов 3 и

4, через ннх протекает импульс тока по цепи: конденсатор 17 — мост 3— конденсатор 18 — мост 4 31 и 3G — конденсатор 17. В нагрузке. 27 ток тиристоров мостов 3 и 4 совпадает по направлению с током вентилей мостов 1 и 2 . При этом общее напряжение на всей нагрузке равно суиме напряжений на всех секциях 28-31.

После окончания импульса тока через тиристоры мостов 3 и 4 в них начинает протекать импульс тока через встречно-параллельные вентили 9 и 12 по той же цепи, но.н обратную сторону.

1138908 Одновременно после окончания тока через тиристоры мостов 3 и 4 отпираются очередные тиристоры 6 и 7 мостов 1 и 2 и через них протекает импульс тока по цепи: конденсатор 17 " 5 мост, 2 — конденсатор 16 — мост 1 секции 28 и 29 — конденсатор 17.

Яри этом внутри мостов ток протекает по цепи: тиристор 6 — конденсатор 13 дроссель 14 — тиристор 7. В нагрузке 10

27 ток тиристоров мостов 1, и 2 снова совпадает по направлению с током вентилей моста 3 и 4, но течет в другую сторону, т.е. снова меняет свое направление, является перемен- 15 ным. После прекращения импульса тока через эти тиристоры проводят импульс тока встречно-параллельные вентили

10 и 11 этих же мостов. Одновременно проводят ток очередные.тиристоры 6 и

7 мостов 3 и 4. Затем проводят импульс тока встречно-параллельные вентили 10 и 11 этих мостов.

Одновременно снова отпираются очередные тиристоры 5 и 8 мостов Х5

1 и 2 и процесс повторяется аналогично. При этом через нагрузку протекает ток переменный высоко-частотный, возбуждающий высокочастотные колебания в нагрузочном контуре из Зр элементов 28-32. При этом, как только суммарное амплитудное напряжение на частях 29 и 29 или 30 и 31 нагрузки превьппает величину напряжения на фильтровом конденсаторе 17, начинают проводить ток цепи из элементов 23 и 25 или 24 и 26. Благодаря возврату избыточного реактивного тока из цепи нагрузки в цепь источника величина суммарных напряжений на секциях

28 и 39 или 30 и 31 нагрузки ограничивается на допустимом уровне 1-1,4 от напряжения источника питания (уровень ограничения зависит от свойств нелинейных насыщающихся дросселей 25 и 26). При этом обеспе" чивается надежная, устойчивая работа инвертора и резко переменной нагрузке> когда ее сопротивление может измениться от нуля (короткое замыкание в цепи нагрузки) до бесконечности (что соответствует, например, пустому индуктору индукционной нагревательной установки).

На схеме (фиг. 2) вместо одного применено два последовательно соеди-: ненных компенсирующих конденсатора, общая точка которых соединена со средней точкой активно-индуктивной нагрузки. Такое соединение может оказаться полезным при питании, например, длинных индукторов нагревательных установок для стальных профилей (заготовок). Можно регулировать степень и скорость нагрева заготовки при ее движении в начале и в конце индуктора, изменяя величину емкости первого или второго компенсирующего конденсатора. ti38908

1138908

Составитель И. Иеребина

Редактор О. Врковецкая Техред С.Легеза Корректор О. Тигор

Заказ 10703/43 Тираж 646 Подписное

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