Автономный последовательный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п)748741

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.06.78 (21) 2621522/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 02 М 7/515

Гееудерственнмй комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 25.07.80 (53) УДК 621.314..572 (088.8) М. М. Акодис, В. В. Шипицын, В. Н. Антонова, В. И,. Лузгин, В. В. Рудный, А. А. Новиков, А. A. Рухман и В. А. Самородов (72) Авторы изобретения

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротермических установок.

Недостатком большинства схем автономных инверторов является невозможность их работы при изменении параметров нагрузки в широком диапазоне. При работе на резкопеременную нагрузку возможны режимы, вызывающие высокую степень раскачки напряжения на реактивных элементах системы инвертор-электротермическая установка, что может привести к срыву процесса инвертирования.

Известно, что одним из способов, устраняющих этот недостаток, является образование вентильных контуров сброса избыточной реактивной энергии, запасенной в электромагнитных полях реактивных элементов, в источник питания. Этот способ позволяет уменьшить амплитудные значения напряжений на вентилях, коммутирующих индуктивностях и емкостях, например, в схеме тиристорного инвертора с отсекающими диодами (1).

Недопустимая раскачка напряжения предотвращается путем сброса излишней

2 реактивной энергии, запасенной коммутирующей индуктивностью, на разделительные конденсаторы, заряженные до напряжения источника питания.

Наиболее близким к изобретению является инвертор, содержащий связанные со входными выводами через фильтровые дроссели тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из двух фильтровых конденсаторов и коммутирующего дросселя, зашунтированного двумя цепочками, состоящими каждая из дополнительного конденсатора и диода, точка соединения которых связана с соответствующим концом последовательной цепочки, а тиристорный мост соединен последовательно с выходными выводами. В этом инверторе уменьшение амплитуды перезаряда коммутирующего конденсатора осуществляется ограничением напряжения коммутирующего дросселя до величины, равной сумме питаю20 щего напряжения и падения напряжения на нагрузочном контуре (2).

Для обеспечения устойчивой работы этого инвертора в широком диапазоне изменения нагрузок необходимо ограничить на748741 щем дросселе меняет полярность, и в момент равенства напряжения коммутирующего дросселя половине напряжения источника питания отпираются ограничивающие диоды 16 и 17 и ток коммутирующего контура резко спадает до нуля. Первый интервал на этом заканчивается.

Второй интервал. Начинается с момента включения ограничивающих диодов 16 и 17.

При этом избыток реактивной энергии; запасенной в электромагнитном поле коммутирующего дросселя 11, сбрасывается на конденсаторы 12 и 13. С прекращением тока сброса заканчивается второй интервал.

4$

55 пряжение на коммутирующем дросселе до уровня половины питающего напряжения.

С целью повышения надежности и КПД в инверторе между точками соединения дио дов и дополнительными конденсаторами и концами последовательной цепочки включены дополнительные дроссели, а тиристорный мост соединен последовательно с выходными выводами.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты схем инверторов. 10

Автономный последовательный инвертор содержит мост, в плечи которого включены тиристоры 1 — 4, а в диагональ переменного тока — коммутирующий конденсатор 5. Аноды тиристоров 1 и 2 объединены и подключены через фильтровый дроссель 6 к положительному полюсу источника питания, а катоды тиристоров 3 и 4 служат для подключения одного из выводов нагрузки 7, другой вывод которой подключен через фильтровый дроссель 8 к отрицательному полюсу источника питания. Ко входным выводам через фильтровые дроссели 6 и 8 подключена цепочка из последовательно соединенных фильтровых конденсаторов 9 и 10 и коммутирующего дросселя 11. Параллельно цепочке одного из фильтровых конденса- 25 торов 9 (либо 10) и коммутирующего дросселя 11 подключен контур, состоящий из дополнительного конденсатора 12 (либо 13) и дополнительного дросселя 14 (либо 15), а между общей точкой конденсаторов и дросселей параллельных контуров включены не30 управляемые вентили 16 и 17.

Автономный последовательный инвертор работает в двухтактном режиме, Каждый такт разбивается на три интервала.

Первый такт.

Первый интервал. Управляющими импульсами отпираются тиристоры 1 и 4 и по цепи 9 — 1 — 5 — 4 — 7 10 — 11 — 9 начинает протекать ток перезаряда коммутирующего конденсатора 5, близкой по форме к полуволне синусоиды. При этом ток через нагрузку протекает сверху вниз. С переходом тока коммутирующего контура через амплитудное значение напряжение на коммутируюТретий интервал. Бестоковая пауза моста, которая длится до момента включения тиристоров" 2 и 4;:

Второй такт."

Начинается включением тиристоров 2 и 4.

Электромагнитные процессы, которые при этом происходят в инверторе, аналогичны описанным выше.

В данном инверторе повышение КПД может быть достигнуто и в том случае, если один вывод нагрузочного контура, соединенный с катодной группой моста, соединить с одной из обкладок конденсатора 10, а катоды моста объединить с другим выводом нагрузки и через фильтровый дроссель 8 соединить с отрицатальным полюсом источника питания (см. фиг. 2).

Таким образом, предлагаемый интвертор позволяет увеличить КПД инвертора на

10 — 15% за счет улучшенного гармонического состава тока и повысить эффективность ограничения перенапряжений на элементах инвертора на 10 — 15%, а следовательно, повысить его надежность при изменении нагрузки в широком диапазоне, что важно при индукционном циклическом нагреве стальных заготовок.

Формула изобретения

Автономный последовательный инвертор, содержащий связанные со входными выводами через фильтровые дроссели тиристорный мост с коммутирующим конденсатором в диагонали переменного тока и последовательную цепочку, состоящую из двух фильтровых конденсаторов и коммутирующего дросселя, зашунтированного двумя цепочками, состоящими каждая из дополнительного конденсатора и диода, точка соединения которых связана с соответствующим концом последовательной цепочки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, между точками соединения диодов с дополнительными конденсаторами и кон цами последовательной цепочки включены дополнительные дроссели, а тиристорный мост соедйнен последовательно с выходными выводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов.

Межвузовский научный сборник. Уфа, 1976, № 6, с. 9, рис. 1.

2. Авторское свидетельство СССР № 610266, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

748741

Составитель И. Жеребина

Редактор П. Макаревич Техред К. Шуфрнч Корректор Г. Решетник

Заказ 4400 Тираж 783 Поднисное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4