Независимый инвертор

 

Изобретение относится к вентильной преобразовательной технике и м.б. использовано для питания током повышенной частоты скомпенсированных индукционных плавильных печей для черных металлов. Цепь изобретения - увеличения выходного напряжения инвертора при сохранении повышенной коммутационной устойчивости. Устрво содержит фильтровые дроссели 12 и 13, мост на тиристорах 1-4 с вентилями 5-8 встречно-параллельного включения и узлом коммутации. Нагрузочный колебательный контур образован индукционной печью и тремя последовательными компенсирующими конденсаторами 16-18, средний из которых присоединен к выходным зажимам инвертора параллельно вентилю 14. В инверторе достигается ограничение и стабилизация выходного напряжения. I ил. & (Л

СОЮЗ CORETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 01) 21 1 (511 4

ЬИЬ !"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4109349/24-07 (22) 10.06.86 (46) 07,03,88.Бюл. В 9 (71) Уральский политехнический институт им.С.М,Кирова (72) В.В.Шипицин, В.С.Ухов, В.И.Лузгин, А,А,Новиков, А.Ю.Петров и И.А.Слепухина (53) 621.314.572 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 700905, кл. Н 02 М 7/523, 1978.

Авторское свидетельство СССР

11 1051674, кл, Н 02 М 7/523, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 535695, кл, Н 02 М 7/523, 1973. (54) НЕЗАВИСИМЫИ ИНВЕРТОР (57) Изобретение относится к вентильной преобразовательной технике и м,б. использовано для питания током повышенной частоты скомпенсированных индукционных плавильных печей для черных металлов..Цель изобретения— увеличения выходного напряжения инвертора при сохранении повышенной коммутационной устойчивости. Устрво содержит фильтровые дроссели 12 и 13, мост на тиристорах 1-4 с вентилями 5-8 встречно-параллельного включения и узлом коммутации. Нагрузочный колебательный контур образован индукционной печью и тремя последовательными компенсирующими конденсаторами 16-18, средний из которых присоединен к выходным зажимам инвертора параллельно вентилю 14. В инверторе достигается ограничение и стабилизация выходного напряжения. 1 ил, 1379921

Изобретение относится к преоб— разовательной технике с применением полупроводниковых вентилей, предназначено для необратимого преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частотш на выходе, и может быть использовано для питания током повышенной частоты однофазной скомпенсированной переменной нагрузки, например, индукционной нагревательной установки для стали, а именно скомпенсированной индукционной плавильной печи для черных металлов.

Цель изобретения — увеличение вьиодного напряжения при сохранении повышенной коммутационной устойчивости.

На чертеже показана схема инфертоРа, Тирмсторы 1-4 и вентили 5-8 образуют мост. Конденсатор 9 и дроссели 10 и 11 образуют узел коммутации, причем конденсатор 9 и дроссель 10 соединены последовательно н включены в диагональ переменного тока моста, а дроссель 11 — последовательно с MQcTQM, Мост с последовательно с ним соединенным внешним коммутирующим дросселем 11 через дроссели 12 и 13 фильтра присоединен к входным за>кимам "Плюс" и "Минус и эашунтирован вентилем 14, катод которого соединен с анодной группой тиристоров моста, Нагрузка (индукционная плавильная печь) 15 и конденсаторы

16 — 17 образуют последовательную цепочку, параллельно которой подключен компенсирующий конденсатор 18.

Конденсаторы 16-18 совместно с нагрузкой образуют нагрузочный колебательный контур.

Инвертор работает следующим образом.

Предварительно от источника питания через дроссели 12 и 13 заряжаются конденсаторы 16 — 18 нагрузочного контура, причем конденсатор IS заряжается до полного напряжения, а конденсаторы 16 и 17 — до половинного через обмотку индукционной плавильной печи.

Тиристоры моста 1, 4 и 2, 3 отпираются попарно-поочередно.

При отпирании, например, тнристоров I и 4 в контуре инвертора и через нагрузочный колебательный контур

55 протекает импульс тока от предварительно заряженных конденсаторов нагрузочного контура 16 - 18 по цепи: 18 и 16,15, 17-1-10-9-4-11-18 и 16, 15, 17. Этот импульс тока чеpcs нагрузочный контур протекает снизу вверх, возбуждая в нем колебательный ток высокой частоты. После окончания импульса тока тиристоров отпираются встречно-параллельные вентили 5 и 8 и в том же контуре, но в обратную сторону протекает очередной импульс тока от частичного разряда коммутирующего конденсатора

9 о цепи: 9-10-5-18 и 16,15,17-118-9, Одновременно от источника питания подзаряжаются конденсаторы 18 и 16,17. Импульс тока, протекающий через встречно-параллельные вентили, и ток подзаряда протекают через нагрузочный контур сверху вниз, также возбуждая в нем колебательный ток.

Затем отпираются очередные тиристоры

2 и 3 и через них протекает очередной импульс тока по цепи: 18 и 16 15, 17-2-9-10-3-)1-18 и 16, 15, 17, который через нагрузочный контур протекает снизу вверх, также возбуждая в нем колебательный ток. После окончания этого импульса тока отпираются встречно-параллельные вентили 6 и 7 и через них протекает очередной импульс тока по цепи: 9-6-18 и 16, 15,17-11-7-10-9, который протекает через нагрузочный контур сверху вниз и совместно с током подэаряда вызывает в нем колебательный ток. Затем отпираюТся очередные тиристоры I u

4 и электромагнитный процесс в инверторе продолжается аналогично описанному.

Таким образом, при поочередном отпирании тиристоров моста через нагруэочный колебательный контур протекает переменный ток повышенной частоты, На нагруэочном колебательном контуре выделяется переменное напряжение повышенной частоты, величина которого зависит от сопротивления нагруэочногб контура. При увеличении сопротивления нагрузочного контура растет выходное напряжение инвертора. Если выходное напряжение по амплитуде меньше 0,7-0,75 входного, тиристорам предоставляется максимальное время для восстановления управляемости. Прн дальнейшем увеличении выходного напряжения наб1379921

Составитель И.Жеребина

Редактор А,Козориз Техред N.яндык Корректор Л.Пилипенко

Заказ 991/57 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 людается снижение времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров.

Если выходное напряжение по ампли- 5 туде больше напряжения источника питания, отпирается вентиль н дальнейший рост выходного напряжения прекращается. Выходное напряжение стабилизируется на уровне 1,0 от входного, 10

При этом тиристорам предоставляется минимально необходимое время для восстановления управляемости, так как при стабилизации амплитуды выходного напряжения на уровне 1 от 15 входного прекращается дальнейшее снижение времени для восстановления управляемости тиристоров, несмотря на дальнейшее увеличени сопротивления нагрузочного контура.

Режим плавки черных металлов, в частности сталей, осуществляется следующим образом.

В начале плавки, нагреваемый металл (или шихта) имеет температуру 25 ниже точки Кюри и обладает магнитными свойствами. При этом индуктор печи имеет увеличенную индуктивность, и частота контура нагрузки определяется параметрами индукционной печи 30 и эквивалентной емкостью компенсирующих конденсаторов. Инвертор по частоте настраивается в резонанс с частотой контура нагрузки. Выходное напряжение инвертора по амплиту- 35 де выбирается несколько ниже 1 по отношению к напряжению источника питания, причем бестоковая пауза между импульсом тока через встречнопараллельные вентили и импульсом 40 тока через вновь открытые очередные тиристоры выбирается минимальной ипи вообще отсутствует, После перехода температуры нагреваемого металла за точку Кюри умень- 45 шается индуктивность индуктора печи, а собственная частота нагруэочного контура возрастает. Одновременно, вслед за изменением частоты контура нагрузки, путем поддержания режима резонанса возрастает и выходная частота инвертора. При этом выходное напряжение инвертора по амплитуде достигает 1 по сравнению с входным, и дальнейший рост амплитуды выходного напряжения прекращается, т.е. выходное напряжение стабилизируется.

Процессы плавки и прогрев расплавленного металла происходят при стабилизированном выходном напряжении.

При этом время для восстановления управляемости тиристоров остается стабильным, не уменьшается, и инвертор отдает в нагрузку максимальную мощность, так как на контуре нагрузки поддерживается максимальное выходное напряжение. Кроме того, правильно выбирая соотношение емкостей конденсаторов 16 - 18, можно питать индукционные плавильные печи с более высоким напряжением, чем выходное напряжение инвертора на выходных saжимах.

Формула изобретения

Независиьаай инвертор, содержащий подключенные через дроссели фильтра к входным зажимам тиристорный мост с вентилями встречно-параллельного включения и узлом коммутации и после. довательную цепочку иэ двух конденсаторов н включенной между ними цепи нагрузки, а также компенсирующий конденсатор и вентиль, катод которого подключен к анодной группе моста, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходного напряжения при сохранении повышенной коммутационной устойчивости, компенсирующий конденсатор подключен параллельно последовательной цепочке и защуи- . тирован укаэанным вентилем.