Статический преобразователь частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социвлистическик

Республик (sss 741390 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 210976 (21) 2405331/24-07 (1)щ. Л.2

Н 02 М 5/22 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 20. 06. 80 (53) УДК 621. 314. 26 (088. 8) В. Г. Казанцев, В. В. Карташев, Р. Н. Киямов и A. В. Старцев (72) Авторы .изобретения (71) Заявитель

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах для индукционного нагрева металлов.

Известны преобразователи частоты, содержащие автономный последовательный инвертор, систему управления и систему автоматической стабилизации коэффициента мощности нагрузки (1) .

Недостатком известных статических преобразователей частоты являются сравнительно невысокий КПД, недостаточное использование по мощности в устройствах индукционного нагрева металлов при изменении параметров нагрузки в широких пределах. Из известных статических преобразователей частоты наиболее близким по технической сущности является ста- Щ тический преобразователь (2}, содержащий автономный последовательный мостовой инвертор со встречно-параллельными диодами, систему автоматической стабилизации соотношений токов 25 прямой и обратной полуволн. В ходе ряда технологических процессов индукционного нагрева имеет место значительное изменение эквивалентного сопротивления и собственной частоты на- 3() грузочного контура. Началу нагрева магнитных материалов соответствует уменьшенное значение эквивалентного сопротивления и собственной частоты нагрузочного контура. Система автоматической стабилизации коэффициента мощности нагрузки уменьшает частоту выходного тока инвертора, .при этом увеличивается время бестоковой паузы и, как следствие, уменьшается действующее значение выходного тока.

Таким образом, выходная мощность инвертора, равная произведению квадрата выходнс)го тока. на, эквивалентное. сопротивление нагрузки, в начале нагрева имеет уменьшенное значение.

Следствием снижения выходной мощности преобразователя частоты является снижение его КПД и увеличение времени нагрева. По мере повышения температуры нагреваемого тела из ферромагнитного материала растет эквивалентное сопротивление и собственная частота нагрузочного контура. При достижении определенного значения эквива- лентного сопротивления нагрузки система автоматической стабилизации соотношений токов прямой и обратной полуволн изменяет частоту инвертирова741390 ния таким образом, что уменьшается, коэффициент мощности нагрузки, при этом элементы инвертора загружаются дополнительным реактивным током, что снижает надежность работы преобразователя частоты.

Цель изобретения — повышение КПД, надежности и сокращение времени нагрева.

Поставленная цель достигается тем, что в статическом преобразователе частоты, содержащем автономный последовательный инвертор, нагруженный на колебательный контур индукционной установки, систему управления инвертором с распределителем импульсов, систему стабилизации коэффициента мощ- 15 ности нагрузки и пороговый элемент, к выходу которого подключена схема задержки, выход которой подключен к одному из входов элемента И, ко нторому входу которого подключен выход Щ нуль-органа, вход которого соединен с выходом инвертора, выход элемента

И соединен с входом распределителя импульсов, выходы которого через усилители подключены к соответствующим полупроводниковым ключам, через которые дополнительные конденсаторы подключены параллельно основным.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — зависимости выходного напряжения иннертора ат частаты инвертирования.

Устройство содержит автономный последовательный иннертор 1, нагруженный на колебательный контур, состоящий из индуктора 2 и основной компенсирующей батареи 3, систему 4 управления инвертором, систему 5 автоматической стабилизации и коэффициента мощности, пороговое устройство б, вход которого подключен к выходу инвертора, к выходу порогового устройства подключены схема 7 задержки и схема 8 изменения частоты инвертирования, причем выход последней подключен к системе 4 управления ин- 45 нертором, а выход схемы 7 задержки подключен к одному из входов логической схемы И 9, ко второму входу которой подключен выход нуль-органа 10, нход нуль-органа соединен с выходом $Q инвертора 1, выход логической схемы

И соединен с входом распределителя импульсов ll выходы его через источники тока управления 12, 13 подключены к соответствующим полупроводниковым ключам 14, 15, а дополнительные конденсаторы 16 17 компенсирующей батареи подключены параллельно основной батарее 3 через ключи 14, 15, В начале нагрева инвертор 1 работает на колебательный контур, состоящий из индуктора 2, параллельна которому подключена только основная батарея 3 конденсаторов. Система 5 автоматической стабилизации коэффициента мощности нагрузки устанавли- 65 нает частоту инвертирования, раннэй

Ы/1, что соответствует точке а кривой 18. IIo мере повышения температуры металла и цастижения точки Кюри происходит потеря магнитных ""nîéñòn, что приводит к увеличению собственной частоты колебательного контура и увеличенио его экнивалентного активного сопротивления. Увеличение сопротивления ведет к увеличению выходного напряжения и мощности иннертора.

При достижении выходного напряжения инвертора б кривой 19 срабатывает пороговое устройство б и включается схема изменения частоты, которая воздействуя на систему управления иннертором 4, переводит его из рабочей точки б" в точку и кривой 19. Пороговое устройство включает также и схему задержки

7, время задержки которой равно времени измене ния частоты схемой 8.

Схема изменения частоты 8 необходима для предатвраще ния пере напряжений н инверторе с индуктивным фильтрам на входе при резком изменении собственной частоты контура нагрузки. При срабатывании схемы задержки 7 и приходе очередного сигнала с нуль-органа

10 логическая схема И выдает сигналы на распределитель импульсов 11,, с выхода которого через источник тока управления 12 подается управляющий сигнал на полупроводниковый ключ 14.

Нуль-орган 10 предназначен для синхронизации включения полупроводникового ключа с моментом перехода напряжения на индуктаре 2 через нулевое значение с целью снижения скорости нарастания тока нключающихся полупронадниконых управляемых вентилей.

Включением ключа 14 осуществляется под ключе ние дополнительного конде нсагора 16, параллельного основной батарее компенсирующих конденсаторов 8.

Инвертар из точки н кривой 19 переходит и точку г кривой 20.

Система автоматической стабилизации коэффициента мощности нагрузки переводит иннертор из точки г в точку д по кривой 20. Точка д расположена ниже точки б (фиг. 2j потому что с подключением дополнительного конденсатора 16 снижается собственная частота нагрузки, а также и частота инвертирования, с уменьшением которой уменьшается выходной ток и выходное напряжение инвертора. При дальнейшем нагреве происходит потеря магнитных свойств более глубоких слоев нагренаемого тела, растут выходная мощность и напряжение, и при достижении уровня срабатывания порогового устройства аналогично подключается следующая ступень конденсаторов.

Количество подключаемых ступеней конденсаторов находится в зависимос741390

Формула изобретения

ПНИИПИ Заказ 3215/52 Тираж 783 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4 ти от диапазона изменения эквивалентного сопротивления нагрузки, требований технологии нагрева и т. д, 5

Статический преобразователь частоты, соде ржащий автономный по следо в ательный инвертор, нагруженный на колебательный контур индукционной установки, систему управления инвертором с распределителем импульсов, систему стабилизации коэффициента мощности нагрузки и пороговый элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, к выходу порогового элемента под- 5 ключена схема задержки, выход которой соединен с одним из входов элемента И, ко второму входу которого подключен выход нуль-органа, подключенного сврим входом к выходу инвертора, причем выход элемента И соединен со входом распределителя импульсов, выходы которого через усилители подключены к полупроводниковым ключам, через которые дополнительные конденсаторы подключены параллельно основным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 506104, кл. Н 02 И 5j40, 1975.

2. Годин В. Ф., Бусленко E. N.

Система автоматического регулирования режима работы инвертора. Электротехника, 9 1, 1976, с. 39-41 (прототип).