Независимый инвертор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное. кавт.саид-ву В 235177 (22) Заявлено 11.0280 (21) 2881217/24-07

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>877746 (51)М. Кл.

Н 02 М 7/48 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный. комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликоваио 301081. Бюллетень Н9 40

Дата опубликования описания 301081,(53) УДК 621. 314. . 572 (088..8) В.В.Шипицын, В.С.Ухов, В.И.Лузгин и A (72) Авторы изобретения (73) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного политехнический институт им.С.М.Ки (54) НЕЗАВИСИМЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к вентильной преобразовательной технике и предназначено для необратимого преобразования постоянного тока в переменный ток. Инвертор предназначается.

5 для использования в преобразователях частоты и может быть применен . для питания током высокой частоты однофазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки для стали, эквивалентное сопротивление которой, как известно, в процессе нагрева стальной заготов" ки изменяется в ши оких пределах.

По основному авт.св. 9 235177 из-. вестен инвертор, выполненный по одномостовой схеме. В каждом плече мос. та включены тиристоры, зашунтированные встречно-параллельными диодами. . 20

В диагональ переменного тока моста включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор и,дроссель, а в диагональ постоянного тока — последовательно соединенные 25 фильтровый Сразделительный) конденсатор и нагрузка. Вентильный мост диагональю постоянного тока подключен к источнику питания через фильтровый дроссель (1); . 30

Инвертор устойчиво работает лишь на нагрузку, сопротивление которой ° изменяется до некоторой номинальной величины. При увеличении сопротивления нагрузки сверх номинальной величины значительно снижается время, представляемое в схеме для восстановления управляемости тиристоров.

Если это время недостаточно для восстановления их управляемости, то происходит срыв инвертирования и ингертор перестает работать. Из теории инверторов с вентилем встречно-параллельного включения известно, что они устойчиво работают, если амплитуда выходного напряжения в контуре тока не превышает величины примерно 0,60,7 от напряжения источника питания, что имеет место при номинальной величине сопротивления нагрузки. Если сопротивление нагрузки возрастает выше номинального, то также возраста ет выходное напряжение инвертора, и. существенно снизится время для восстановления управляемости тиристоров. Чтобы ограничить снижение времени для восстановления управляемости, необходимо ограничить рост амлитуды выходного напряжения инвертора не выше рекомендуемого уровня

877746

0,6-0,7 от напряжения источника питания.

Часто нагрузка, включенная последовательно с фильтровым (разделительным) конденсатором, представляет собой колебательный контур. Такой вид нагрузки встречается наиболее часто,-например индукционная нагревательная установка, в которой индуктор зашунтирован компенсирующим конденсатором, или магнитострикционный преобразователь, также зашунти. рованный компенсирующим конденсатором.

Цель изобретения — увеличение надежности работы инвертора при перегрузке. 15

Поставленная цель достигается тем, что инвертор снабжен двумя дополнительными дросселями,нентилем и двумя компенсирующими конденсаторами, первый из которых включен н 20 диагональ постоянного тока моста пос. ледовательно с нагрузкой, а второй параллельно цепочке из нагрузки и указанного первого конденсатора, к точке соединения которых подключен анод вентиля, катодом соединенного с анодной группой тиристоров моста, причем каждый компенсирующий конденсатор зашунтирован дополнитель-. ным дросселем.

На чертеже приведена схема независимого инвертора.

Инвертор,содержит вентильный мост на тиристорах 1-4 и встречнопараллельных вентилях (диодах ) 3-8.

В.диагональ переменного тока включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор 9 и дроссель

10. Мост подключен к входным выводам через дроссель 11. В диагональ пос.тоянного тока моста через фильтро- 40 ванный (разделительный) конденсатор

12 включен нагрузочный колебательный контур из активно-индуктивного элемента 13 и компенсирующих конденсаторов 14 и 15, точка соединения которых подключена к катодной группе тиристоров моста. Активно-индуктивный элемент 13 контура нагрузки и фильтроный конденсатор 12 зашунтированы вентилем 16. Конденсаторы 14 и 15 зашунтированы дросселями 17 и

18.

Инвертор работает следующим образом.

От источника постоянного тока через, фильтровый дроссель 11, через нагрузку 13 и дополнительные дрос сели 17 и 18 заряжается фильтровый конденсатор 12. Тиристоры 1 и 4, 2 и 3 при работе инвертора отпираются поочередно, при этом через контур gp инвертора протекают импульсы высокочастотного тока, выделяя .в контуре нагрузки полезную мощность. При отпирании, например, тиристоров 1 и 4 . нысокочастотный импульс тока проте- 65 кает снизу вверх..После прекращения импульса тока через прямые вентили 1 и 4 проводят ток встречно-параллельные вентили 8 и 5. При этом за счет частичного разряда коммутирующего конденсатора 9 высокочастотный импульс тока протекает по цепиг 95-12-13,14,15-8-10-9. Через нагрузочный контур из элементов 13, 14, 15 импульс тока протекает сверх вниз, т.е. в обратную сторону. Затем отпираются очередные прямые вентили (тиристоры) 2 и 3 и через них протекает очередной прямой импульс тока по цепи: 12-2-10-9-3 -13,14,15-12. Че. рез нагрузочный контур этот импульс снова протекает снизу вверх.. После прекращения прямого импульса тока

I через тиристоры 2 и 3 проводят ток встречно-параллельные вентили.6 и 7, при этом высокочастотный импульс тока протекает по цепи: 9-10-6-12-13,14,157-9. Через нагрузочный колебательный контур этот импульс тока протекает снова сверху вниз. Далее процесс понторяется аналогичным образом, а через нагрузочный колебательный контур из элементов 13-15 протекает переменный высокочастотный ток. . Описанный электромагнитный процесс протекает н инверторе в TQM случае, если сопротивление нагрузки изменяется в пределах от нуля (режим возможного короткого замыкания нагрузки) до некоторой номинальной величины.

Применение в иннерторе нагрузочного колебательного контура из активноиндуктивного элемента 13 и двух ком" пенсирующих конденсаторов 14 и 15, общие ныноды которых соединены с выходным зажимом моста, позволяет увеличить напряжение на активно-индуктивном элементе 13, в то время как выходное напряжение инвертора остается относительно низким, в пределах допустимой нормы.

Если напряжение на активно-индуктивном элементе 13 становится по амплитуде больше напряжения источника питания, т.е. больше напряжения на фильтровом конденсаторе 12, то отпирается дополнительный вентиль

16 и дальнейший рост напряжения.на элементе 13 прекращается. При этом суммарное напряжение на элементе 13 и компенсирующем конденсаторе 15 не должно превышать по амплитуде уровня

0,6-0,7 от напряжения источника питания, что необходимо для устойчивой работы иннертора, когда сопротивление элемента 13 изменяется от номинальной величины н сторону увеличе- . ния, вплоть до бесконечности (такой случай имеет место, например, при индукционном нагреве, когда индуктор пуст ). Рекомендуемый уровень вы ходного напряжения иннертора 0,6-0,7 от входного достигается выбором со877746

Формула изобретения

Составитель И.Жеребина

Техред T.Èàòî÷êà Корректор М.Демчик

I»

Редактор,С.Тараненко

Эаказ 9637/83 Тираж 733

BHHHtlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 отношения величины компенсирующих конденсаторов 14 и 15, включенных в. нагрузочном колебательном контуре последовательно.

Чтобы исключить позаряд конденсаторов 14 и 15 постоянным током через вентиль 16, каждый конденсатор зашунтирован дополнительным дросселем

17 и 18., Инвертор работоспособен при питании резкопеременной нагрузки, сопротивление которой может йзменяться от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (индуктор пуст). Индуктор бывает пустым, например, при циклическом нагреве стальных заготовок во время замены горячей заготовки на холодную. Инвертор нет необходимости выключать на время замены заготовок, что упрощает его эксплуатацию. Улучшенные технические характеристики инвертора расширяют область его применения. Крометого, может быть увеличена средняя выходная мОщность инвертора, так как он остается работоспособным.при перегрузках, что повышает произво.дительность питаемых от инвертора. установок.

Независимый инвертор может найти применение во вновь разрабатываемых преобразователях частоты, предназначаемых для питания индук ционных нагревательных установок, например, на автомобильных или машиностроительных заводах °

Независимый инвертор по авт.св.

)g 9 235177, о т л и ч а ю щ и. и с я .тем, что, с целью увеличения надеж ности при перегрузках, он снабжен двумя дополнительными дросселями, вентилем и двумя компенсирующими конденсаторами, первый из которых включен в диагональ постоянного тока моста последовательно с нагрузкой, а второй — параллельно цепочке из нагрузки и указанного первого конденсатора, к точке соединения которых подключен анод вентиля, катодом соединенного с анодной группой тиристоров моста, причем каждый компенсирующий конденсатор зашунтирован .дополнительным дросселем.

Источники информации, принятые во,внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 235177, кл. Н 02 М 7/48, 1967.