RU175505U1 - Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке - Google Patents

Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке Download PDF

Info

Publication number
RU175505U1
RU175505U1 RU2017122581U RU2017122581U RU175505U1 RU 175505 U1 RU175505 U1 RU 175505U1 RU 2017122581 U RU2017122581 U RU 2017122581U RU 2017122581 U RU2017122581 U RU 2017122581U RU 175505 U1 RU175505 U1 RU 175505U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
current inverter
phase
inductor
inverter
Prior art date
Application number
RU2017122581U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Борисович Кувалдин
Максим Андреевич Федин
Иван Михайлович Генералов
Алексей Олегович Кулешов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2017122581U priority Critical patent/RU175505U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU175505U1 publication Critical patent/RU175505U1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к индукционному нагреву и может быть использована в качестве источника питания для индукционного нагрева и плавки металлов и сплавов.Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении управляемости параметров инвертора тока при нерегулируемом напряжении питания с уменьшением ошибки регулирования выходной мощности.Поставленная задача решается тем, что известный преобразователь частоты для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель, инвертор тока однофазный тиристорный, коммутирующий конденсатор, компенсирующий конденсатор, снабжен демультиплексором, датчиками тока и напряжения, датчиком частоты, устройством фазового управления и трехпозиционным регулятором. 1 ил.

Description

Предлагаемое устройство относится к индукционному нагреву и может быть использовано в качестве источника питания для индукционного нагрева и плавки металлов и сплавов.
Известен перестраиваемый инвертор тока, содержащий неуправляемый трехфазный выпрямитель, подключенный к входным выводам инвертора тока через первый и второй дроссели, однофазный мост на тиристорах, первый коммутирующий конденсатор, подключенный одним концом к первому выходу однофазного тиристорного инвертора тока, а другим - к первому выводу индуктора и второго коммутирующего конденсатора, подключенного одним концом к первому выводу индуктора, а другим - ко второму выходу однофазного тиристорного инвертора тока. Устройство снабжено компенсирующим конденсатором, первым плечом из двух последовательно соединенных тиристоров, включенных параллельно однофазному тиристорному инвертору тока, вторым плечом из двух последовательно соединенных тиристоров, включенных параллельно однофазному тиристорному инвертору тока, третьим коммутирующим конденсатором, причем компенсирующий конденсатор включен между вторым выводом индуктора и вторым выходом однофазного тиристорного инвертора тока, при этом средний вывод второго плеча подсоединен ко второму выводу третьего компенсирующего конденсатора, первый вывод которого подключен ко второму выходу однофазного тиристорного инвертора тока (RU, №157187 U1, опубл. 27.11.2015).
Этот инвертор рассматривается в качестве прототипа. Недостатком прототипа является низкая управляемость, дискретность. В связи с этим наблюдается большая ошибка при регулировании при изменениях параметров нагрузки в широких пределах, что отрицательно сказывается на энергоэффективности процесса плавки металла.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении управляемости параметров инвертора тока при нерегулируемом напряжении питания с уменьшением ошибки регулирования выходной мощности и повышении энергоэффективности.
Технический эффект, заключающийся в повышении управляемости инвертора, достигается тем, что известное устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель, подключенный к входным выводам инвертора тока через первый и второй дроссели, однофазный тиристорный инвертор тока, первый коммутирующий конденсатор, подключенный одним концом к первому выходу однофазного тиристорного инвертора тока, а другим - к первому выводу индуктора и второго коммутирующего конденсатора, подключенного одним концом к первому выводу индуктора, а другим - ко второму выходу однофазного тиристорного инвертора тока, компенсирующий конденсатор, первое плечо из двух последовательно соединенных тиристоров, включенных параллельно однофазному тиристорному инвертору тока, второе плечо из двух последовательных соединенных тиристоров, включенных параллельно однофазному тиристорному инвертору тока, третий коммутирующий конденсатор, причем компенсирующий конденсатор включен между вторым выводом индуктора и вторым выходом однофазного тиристорного инвертора тока, при этом средний вывод первого плеча соединен со вторым выводом индуктора, средний вывод второго плеча подсоединен ко второму выводу третьего компенсирующего конденсатора, первый вывод которого подключен ко второму выходу однофазного тиристорного инвертора тока, согласно полезной модели, снабжено демультиплексором, датчиком тока, включенным последовательно первому дросселю фильтра, и датчиком напряжения, включенным параллельно инвертору тока, перемножителем сигналов, входы которого подсоединены к выходам датчиков напряжения и тока, блоком уставки, трехпозиционным регулятором, причем выходы перемножителя и блока уставки подключены ко входам трехпозиционного регулятора, датчиком частоты, подключенным параллельно индуктору, усилителем с ограничителем, первый вход которого подключен к выходу блока уставки, а второй вход подключен к выходу перемножителя, устройством фазового управления, входы которого соединены с выходом датчика частоты и выходом усилителя с ограничением, при этом выходы устройства фазового управления, трехпозиционного регулятора подключены ко входам демультиплексора, выходы которого соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров перестраиваемого инвертора тока, сигналов, входы которого подсоединены к выходам датчиков напряжения и тока, блоком уставки, трехпозиционным регулятором, причем выходы перемножителя и блока уставки подключены ко входам трехпозиционного регулятора, датчиком частоты, подключенным параллельно индуктору, усилителем с ограничителем, первый вход которого подключен к выходу блока уставки, а второй вход подключен к выходу перемножителя, устройством фазового управления, входы которого соединены с выходом датчика частоты и выходом усилителя с ограничением, при этом выходы устройства фазового управления, трехпозиционного регулятора подключены ко входам демультиплексора, выходы которого соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров перестраиваемого инвертора тока.
На рисунке представлена структурная схема предлагаемого устройства управления перестраиваемым инвертором тока.
Перестраиваемый инвертор тока содержит: неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, состоящий из диодов 1-6, подключенный к входным выводам инвертора тока через первый и второй дроссели 7, 8, однофазный тиристорный инвертор тока на тиристорах 9, 10, 11, 12, последовательную цепь из конденсатора 13, параллельного контура из индуктора 14, конденсаторов 15 и 16, причем конденсатор 15 включен последовательно с индуктором 14, конденсатор 13 подключен к точке соединения индуктора 14 и конденсатора 16, параллельно тиристорному мосту подключены первое коммутирующее плечо из тиристоров 17 и 18, присоединенное к точке соединения индуктора 14 и конденсатора 15, второе коммутирующее плечо из тиристоров 19 и 20, присоединенное через конденсатор 21 к точке соединения индуктора 14 и конденсатора 15, датчик напряжения 22, подключенный параллельно инвертору тока, датчик тока 23, включенный последовательно с первым дросселем фильтра 7, перемножитель сигналов 24, входы которого соединены с выходами датчиков напряжения 22 и тока 23, блок уставки 25 трехпозиционный регулятор 26, входы которого соединены с выходами перемножителя 24 и блока уставки 25, усилитель ошибки с ограничением 27, вход которого соединен с выходом перемножителя 24, датчик частоты 28, подключенный к индуктору 14, устройство фазового управления 29, входы которого соединены с выходами датчика частоты 28 и усилителя ошибки с ограничением 27, демультиплексор 30, вход которого подключен к выходу устройства фазового управления 29, а адресные входы подключены к выходу трехпозиционного регулятора 26, выходы демультиплексора подключены к соответствующим управляющим выводам тиристоров инвертора тока и коммутирующих тиристоров первого и второго плеча.
Перестраиваемый инвертор тока работает следующим образом.
Тиристоры диагоналей моста инвертора 9, 10 и 17, 18 включаются поочередно с частотой, равной частоте выходного напряжения инвертора тока, определяемой собственной частотой параллельного колебательного контура, образованного индуктором 14 и конденсаторами 15 и 16. Причем включение очередной пары тиристоров 9, 10 или 17, 18 происходит с опережением момента перехода мгновенного значения напряжения на последовательно включенных конденсаторах 15 и 16 параллельного колебательного контура через нулевое значение. Указанный контур обладает высокой добротностью 3-10, в результате чего напряжение на индукторе 14 и конденсаторах 15 и 16 имеет форму, близкую к синусоидальной. Индуктивность дросселей фильтра 7, 8 имеет большую величину и выбирается из условия обеспечения сглаживания пульсаций входного тока. Входной ток инвертора тока сглажен, а ток, протекающий через тиристоры 9, 10 и 11, 12, имеет форму, близкую к прямоугольной. Полный период выходного напряжения состоит из двух интервалов полупериодов, соответствующих различным сочетаниям включенного и выключенного состояний тиристоров однофазного моста 9, 10 и 17, 18. Электромагнитные процессы в каждом из полупериодов протекают аналогично. При отпирании тиристоров 9 и 18 осуществляется перезаряд коммутирующих конденсаторов 15 и 16 по цепи 7-9-13-16-15-12-8, 7-9-13-14-12-8. От трехфазного выпрямителя происходит непрерывный перезаряд конденсаторов 15 и 16 через коммутирующий конденсатор 13 по цепям 7-9-13-16-15-18-8, 7-9-13-14-18-8 и 7-17-15-16-13-10-8, 7-17-14-13-10-8. К индуктору 14 прикладывается напряжение условно положительной полярности. В момент включения тиристоров 9 и 18 напряжение на коммутирующих конденсаторах 15 и 16 условно отрицательное, т.е. "+" на левой обкладке на фиг. 1.
В момент включения тиристоров 9, 18 конденсаторы 15, 16 также начинают перезаряжаться по цепи 7-9-13-16-15-12-8, 7-9-13-14-12-8. Ток тиристоров 10, 17 спадает от максимального значения до нулевого, а ток тиристоров 9, 18 нарастает от нулевого значения до максимального. Таким образом, осуществляется коммутация тиристоров 9, 10 и 17, 18. Конденсатор 13 в диагонали моста позволяет сохранять угол запирания тиристоров однофазного моста в допустимых пределах в рабочем диапазоне изменения активного сопротивления нагрузки индуктора 14, обеспечивая надежность инвертирования моста, а также облегчает пуск инвертора.
Автоматическое регулирование инвертором тока осуществляется следующим образом. Сигналы с датчиков тока 23 и напряжения 22 поступают на умножитель 24, формирующий сигнал потребляемой активной мощности, после которого сигнал поступает на трехпозиционный регулятор 26 и усилитель сигнала ошибки с ограничением 27, где сравнивается с уставкой по мощности, задаваемой в блоке 25. Выходной сигнал с усилителя ошибки с ограничением 27 поступает на устройство фазового управления 29, своим уровнем задавая угол опережения управления тиристорами инвертора. С датчика частоты 28 прямоугольный сигнал поступает на устройство фазового управления 29, синхронизируясь на частоте выше резонансной частоты нагрузочного контура, состоящего из индуктора 14 и конденсаторов 15 и 16, которая определяется углом опережения. С выхода трехпозиционного регулятора 26 поступает сигнал на демультиплексор 30, который распределяет импульсы управления на соответствующие тиристоры инвертора. Трехпозиционный регулятор 26 позволяет переключаться между тремя режимами работы схемы инвертора тока: 1-ый режим - поочередное переключение тиристоров 9, 18 и 10, 17; 2-ой режим - 9, 12 и 10, 11; 3-ий режим - 11, 20 и 12, 19, причем 1-ый режим обеспечивает минимальную мощность в нагрузке, а 3-ий - максимальную.
Электрические процессы во 2-м и 3-м режимах в схеме инвертора протекают аналогично 1-му, изменяются лишь точки подключения колебательного контура, состоящего из индуктора 14 и конденсаторов 15 и 16, к диагонали инверторного моста, повышая при этом напряжение на индукторе 14.
Таким образом, благодаря частотному регулированию в каждом режиме, решена поставленная техническая задача по повышению точности регулирования выходной мощности при сильно изменяющейся нагрузке и неизменном напряжении питания.

Claims (1)

  1. Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель, подключенный к входным выводам инвертора тока через первый и второй дроссели, однофазный тиристорный инвертор тока, первый коммутирующий конденсатор, подключенный одним концом к первому выходу однофазного тиристорного инвертора тока, а другим - к первому выводу индуктора и второго коммутирующего конденсатора, подключенного одним концом к первому выводу индуктора, а другим - ко второму выходу однофазного тиристорного инвертора тока, компенсирующий конденсатор, первое плечо из двух последовательно соединенных тиристоров, включенных параллельно однофазному тиристорному инвертору тока, второе плечо из двух последовательно соединенных тиристоров, включенных параллельно однофазному тиристорному инвертору тока, третий коммутирующий конденсатор, причем компенсирующий конденсатор включен между вторым выводом индуктора и вторым выходом однофазного тиристорного инвертора тока, при этом средний вывод первого плеча соединен со вторым выводом индуктора, средний вывод второго плеча подсоединен ко второму выводу третьего компенсирующего конденсатора, первый вывод которого подключен ко второму выходу однофазного тиристорного инвертора тока, отличающееся тем, что оно снабжено демультиплексором, датчиком тока, включенным последовательно первому дросселю фильтра, и датчиком напряжения, включенным параллельно инвертору тока, перемножителем сигналов, входы которого подсоединены к выходам датчиков напряжения и тока, блоком уставки, трехпозиционным регулятором, причем выходы перемножителя и блока уставки подключены к входам трехпозиционного регулятора, датчиком частоты, подключенным параллельно индуктору, усилителем с ограничителем, первый вход которого подключен к выходу блока уставки, а второй вход подключен к выходу перемножителя, устройством фазового управления, входы которого соединены с выходом датчика частоты и выходом усилителя с ограничением, при этом выходы устройства фазового управления, трехпозиционного регулятора подключены к входам демультиплексора, выходы которого соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров перестраиваемого инвертора тока.
RU2017122581U 2017-06-27 2017-06-27 Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке RU175505U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122581U RU175505U1 (ru) 2017-06-27 2017-06-27 Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122581U RU175505U1 (ru) 2017-06-27 2017-06-27 Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU175505U1 true RU175505U1 (ru) 2017-12-07

Family

ID=60581996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017122581U RU175505U1 (ru) 2017-06-27 2017-06-27 Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU175505U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768380C1 (ru) * 2021-08-17 2022-03-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Инвертор тока с умножением частоты

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10221592A1 (de) * 2002-05-15 2003-12-04 Fraunhofer Ges Forschung Wechselrichter sowie Verfahren zum Umwandeln einer elektrischen Gleichspannung in einen Wechselstrom
RU63994U1 (ru) * 2007-01-09 2007-06-10 Московский авиационный институт (государственный технический университет) Трехфазный инвертор тока
CN103521891A (zh) * 2013-10-31 2014-01-22 成都焊研威达科技股份有限公司 埋弧焊电源交直流方波控制器
RU157187U1 (ru) * 2015-02-25 2015-11-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Преобразователь частоты для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке
RU172407U1 (ru) * 2016-12-23 2017-07-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" (СПбГУТ) Управляемый резонансный инвертор тока

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10221592A1 (de) * 2002-05-15 2003-12-04 Fraunhofer Ges Forschung Wechselrichter sowie Verfahren zum Umwandeln einer elektrischen Gleichspannung in einen Wechselstrom
RU63994U1 (ru) * 2007-01-09 2007-06-10 Московский авиационный институт (государственный технический университет) Трехфазный инвертор тока
CN103521891A (zh) * 2013-10-31 2014-01-22 成都焊研威达科技股份有限公司 埋弧焊电源交直流方波控制器
RU157187U1 (ru) * 2015-02-25 2015-11-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Преобразователь частоты для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке
RU172407U1 (ru) * 2016-12-23 2017-07-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" (СПбГУТ) Управляемый резонансный инвертор тока

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768380C1 (ru) * 2021-08-17 2022-03-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Инвертор тока с умножением частоты

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6026049B2 (ja) 電力変換装置
JP2559033Y2 (ja) ガス放電ランプ用安定器
JP6062058B2 (ja) 電力変換装置
GB2540752B (en) Battery charger
WO2019153308A1 (zh) Pfc电路输出电压的纹波优化控制方法及相关电路
JP2008022625A (ja) 交流−直流変換装置
JP6065753B2 (ja) Dc/dcコンバータおよびバッテリ充放電装置
GB2540572A (en) Battery charger
RU175505U1 (ru) Устройство управления перестраиваемым инвертором тока для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке
JP2015107027A (ja) 電力変換装置
KR101804773B1 (ko) 리플 제거 기능을 구비한 교류-직류 컨버터 회로
EP2976831A1 (en) Electronic sine wave transformer
KR102231614B1 (ko) 전력 변환 효율이 개선된 전력 변환 장치
RU157187U1 (ru) Преобразователь частоты для индукционного нагрева при сильно изменяющейся нагрузке
Hossain et al. A three-phase boost ac-ac voltage converter
RU2551427C1 (ru) Способ и устройство стабилизации трехфазного переменного напряжения
Krishna et al. Boost converter based power factor correction for single phase rectifier using fuzzy logic control
CN103427481A (zh) 一种不间断电源拓扑电路
JP6277087B2 (ja) 電力変換装置
RU2819809C1 (ru) Преобразователь частоты с устройством коммутации постоянного тока
JP5800125B2 (ja) 電力変換装置
RU2602069C1 (ru) Корректор коэффициента мощности и способ управления корректором коэффициента мощности
TW201635696A (zh) 交流馬達驅動系統及驅動方法
JP2016046931A (ja) 電力変換装置
RU119546U1 (ru) Преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное