Автономный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За "влево 23.04.76 (21) 2351284/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 25 04 78 Бюллетень №15 (45) Дата опубликования описания@,Ñ . f8, (51) М. Кл.

Н 02 М 7/515

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 621.314. ,572 (08878) (72) Авторы изобретения

С. М. Кацнепьсон, Ю. М, Зинин, Ю. В. Кузнецов, В, Д. Самарин и А. М, Уржумсков (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти широкое применение в установках повышенной частоты, например, для индукционного нагрева металла .в вакуумных электропечах.

Известны многоячейковые автономные инверторы, содержащие тиристорные мосты с коммутируюшпми конденсаторами в диагонали коммутирующую индуктивность, включенную между указанными мостами, входные дроссели и емкость фильтра, а также диоды обратного тока.

В указанных инверторах имеет место несимметрия напряжения на нагрузке относительно входных зажимов инвертора, что приводит к появлению разрядов в вакуумной печи. t5

Из известных схем инверторов наиболее близким по технической сущности к заявляемому автономному инвертору является последовательный инвертор, состояший из двух тиристорных мостов с коммутирующими конденсаторами в диагонали, с коммутируюгцей индуктивностыо, последовательно соединенной с мостом через диоды, к коммутирующей индуктивности присоединены разделительные конденсаторы. Нагрузка инвертора с параллельно подсоединенным компенсирующим конденсатором включена последовательно с инверторным мостом.

В этом инверторе ограничение коммутационных и других перенапряжений достигается наличием дополнительных вентилей обратного тока. Диоды обратного тока стабилизируют напряжение на тиристорах инвертора при изменении эквивалентного сопротивления нагрузки путем ограничения напряжения на коммутирующих конденсаторах. Возврат реактивной энергии с коммутирующей индуктивности осуществляется в цепь источника питания.

Недостатком данного инвертора является несимметрия напряжения на нагрузке относительно входных зажимов инвертора и «земли», вызванная поочередной работой инверторных мостов и диодов обратного тока, что приводит к поязлснию разрядов в вакуумной печи. Это уменьшает также эффективность использования элементов инвертора по напряжению.

Целью изобретения является улучшение кривой выходного напряжения и повышение КПД.

Это достигается тем, что в инверторе, cGдсржашем тиристорные мосты с коммутируюгцими конденсаторами в диагонали, точки соединения тиристорных мостов с коммутирующими индуктивностями соединены с входным

604108 зажимом через четырехполюсник, образованный открытым диодным мостом с конденсатором в диагонали.

Симметрирование напряжения на нагрузке осуществляется при одновременном включении обоих последовательных инверторных мостов

5 и затем диодов четырехполючника, которые производят сброс избыточной реактивной энергии из колебательного контура инвертора.

При питании инвертора через выпрямитель от промышленной сети переменного тока с за- 10 земленной нейтралью даже при полной симметрии напряжения на индукторе появляются дополнительные потенциалы относительно земли, имеющие утроенную промышленную частоту. Эти потенциалы, накладываясь на напряжение высокой частоты, во многих случаях являются причиной возникновения пробоев в вакууме при плавке металлов. Для снижения этих потенциалов предложен второй вариант симметричного инвертора с заземлением средней точки индуктора через дроссель.

На фиг. 1 представлена принципиальная ñvåма автономного инвертора для вакуумной плавки металлов; на фиг. 2 — вариант исполнения симметричного инвертора с заземлением средней точки индуктора через дроссель; на фиг. 3 — — токи тиристоров и диодов четырехполюсника, а также форма напряжения на коммутирующем конденсаторе и нагрузке инвертора.

Автономный инвертор состоит из нескольких соединенных параллельно инверторных мостов с тиристорами 1 — 8; коммутирующих конденсаторов 9, 10; коммутирующих индуктивностей 11, 12; нагрузки 13, 14 с параллельно подключенной компенсирующей емкостью 15; входных дросселей 16, 17; моста, выполненного на диодах 18 — 21 с конденсатором 22 в диагона- 35 ли. и входного конденсатора фильтра 23. Диоды 20, 21 с целью улучшения пуска инвертора могут быть шунтированы резисторами 24, 25.

Отличием инвертора от известных (см. фиг. 1) является сброс избыточной реактив ной мощности через четырехполюсник, образованный открытым диодным мостом с конденсатором в диагонали.

Указанный открытый диодный мост подключен к точкам соединения коммутирующих индуктивностей с инверторными мостами и вход- 4 ными зажимами инвертора.

Работа инвертора при одновременной работе двух последовательных тиристорных мостов происходит следующим образом.

При установившемся режиме работы инвертора через дроссели 16, 17 течет входной ток постоянный по величине, а конденсатор фильтра 23 заряжен до напряжения источника питания инвертора.

Пусть полярность коммутирующих конденсаторов 9 такая, как указана на фиг. 1, при этом в инверторе одновременно включаются тиристоры 1, 2.

Колебательный ток перезаряда коммутирующих конденсаторов 9 потечет через коммутирующие индуктивности 11, 12, нагрузки 13, 14, емкость 15 инвептора и конденсатор фильтра 23. бО

После прохождения этим током максимального значения, когда напряжение на коммутирующих индуктивностях 1! и 12 сменит полярность и станет выше, чем напряжение на конденсаторе 22, откроются диоды 18 и 19 и тиристоры I, 2 выключатся.

Напряжение на каждом из коммутирующих конденсаторов после открытия диодов 18, 19 ограничивается на уровне напряжения источника питания.

Коммутирующие конденсаторы 9 за указанный цикл работы инвертора перезаряжаются на обратную полярность, после чего включаются тиристоры 5, 6 последовательных инверторных мостов. Процессы в инверторе при этом протекают аналогично.

После окончания работы acev тиристоров инверторных мостов завершается полный цикл работы инвертора и на нагрузке будет иметь место четыре периода выходного напряжения.

Диоды 20 и 21 ограничивают напряжение на конденсаторе 22 на уровне напряжения источника питания.

Отрицательное напряжение на тиристорах, например 1 и 2, существует после выключения. тиристоров 1, 2 интервала, времени, в течение которого выключены тиристоры 5, 6 другого параллельного моста и интервала с момента включения тиристоров 3, 4 до перехода напряжения «а них через нулевое значение в процессе перезаряда коммутирующего конденсатора 9.

На фиг. 3 момент времени ti соответствует включению тиристоров 1 и 2 инверторного моста, t — включению диодов 18, 19 и выключению тиристоров 1, 2 и 1, — выключению вентилей диодного моста и включению тиристоров 5, 6 другой ячейки.

Приведенный инвертор может работать по многотактной схеме, которая реализуется при поочередной работе параллельных инверторных ячеек и по двухтактной схеме при одц временной работе параллельных ячеек. Для увеличения КПД инвертора его коммутирующие индуктивности могут быть выполнены магнитосвязанными (см. фиг. 1).

Для снижения потенциалов утроенной промышленной частоты относительно земли средняя точка индуктора соединяется с землей через дроссель 26 (см. фиг. 2).

Индуктивность дросселя рассчитывается так, что цепь, образованная коммутирующей емкостью одного тиристорного моста и дросселем, представляет собой фильтр, в котором напряжение низкой частоты падает на коммутирующую емкость, а дроссель имеет малое сопротивление для токов низкой частоты. Тогда индуктор не будет иметь дополнительного потенциала низкой частоты относительно земли, либо этот потенциал будет значительно снижен.

Формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий тиристорные мосты с коммутирующими конденсаторами в диагонали, соединенные последовательно

604108

<б

<б фи«.1 ф««. Z

<г

<2»б б«

<«

Фиг.,т

Составитель И. Галиева

Техред О. Луговая Корректор A. ГРиие««о

Тираж 892 Подписное

Редактор В. Гончуков

Заказ 2121 47

LIHHHf18 Государственного комитета Совета Министров СССР

llo делам изобретений и открытий!! 3035, Москва, Ж-35, Раугиская наб. д, 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Уж<ирод, ул. Проектная, 4 с коммутирующими индуктивностями и цепью нагрузки, входные дроссели и конденсатор фильтра, а также диоды обратного тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения и повышения КПД, он снабжен четырехполюсником, образованным открытым диодным мостом с конденсатором в диагонали, связывающим общие точки тиристорных мостов и коммутирующих индуктивностей со входными выводами.