SU1051674A2

SU1051674A2 - Self-excited series inverter

Info

Publication number: SU1051674A2
Application number: SU823418276A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Шипицын; Валент Сергеевич Ухов; Владислав Игоревич Лузгин; Валентина Николаевна Антонова; Ирина Ароновна Слепухина; Сергей Валерьевич Житов; Лев Ионович Фаерман
Original assignee: Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1983-10-30

Abstract

АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР по авт. св. 535695, о тличающийс тем, что, с целью увеличени и регулировани выходной мощности и выходного напр же-. НИН, последовательно с каждым диодом включен по крайней мере один нелинейный дроссель,. зашунтированный электрическим коммутирующим контактом , св занным с блоком управлени , подключенным к выходным зажимам инвертора .AUTONOMOUS SERIAL INVERTER at author. St. 5,35695, similar to the fact that, in order to increase and regulate the output power and the output voltage -. NIN, at least one nonlinear choke is connected in series with each diode. shunted by an electrical switching contact connected to a control unit connected to the output terminals of the inverter.

Description

Изобретение относитс к устройствам силовой преобразовательной техники , используемым преимущественно дл питани током повьпиенной частоты резко переменной нагрузки, например, индукционной нагревательной или плавильной установки, или магнитострикционного преобразовател .The invention relates to devices for power conversion equipment used primarily for supplying a sharply variable load, for example, an induction heating or melting unit, or a magnetostrictive converter, to supply the current of the inverted frequency.

По основному авт. св.№ 535695 известен автономный последовательный инвертор , содержащий включенный через дроссель фильтра к входным зажимам вентильный мост с узлом коммутации,подключен-, ную параллельно мосту последовательную цепь из нагрузки и двух разделительных конденсаторов, а также двух диодов , подключенных между общей точкой нагрузки , и разделительного конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора .11 .According to the main author. St. No. 535695 is known as an autonomous serial inverter, which contains a valve bridge connected through a filter choke to the input terminals with a switching node, connected to a parallel circuit parallel to the bridge from the load and two separation capacitors, as well as two diodes connected between the common load point, and coupling capacitor and between the clamp of another coupling capacitor .11.

Недостаток известного инвертора состоит в том, что амплитуда выходного напр жени в нем ограничиваетс на уровне 0,5 от входного.The disadvantage of the known inverter is that the amplitude of the output voltage in it is limited to 0.5 from the input.

Из условий работоспособности тиристоров допустимо выходное напр жение на уровне 0,7-0,8 от входного напр жени , что позволило бы примерно в 2 раза увеличить выходную мощность инвертора без изменени параметров его коммутирующего контура. Кроме того, имеетс необходимость регулировани выходного напр жени и выходной мощности инвертора в течение технологического цикла и в зависимости от загрузки, например, индукционной плавильной печи.From the conditions of operation of the thyristors, the output voltage at the level of 0.7-0.8 of the input voltage is permissible, which would allow to increase the output power of the inverter by about 2 times without changing the parameters of its switching circuit. In addition, there is a need to adjust the output voltage and output power of the inverter during the process cycle and depending on the load, for example, an induction melting furnace.

Цель изобретени - увеличение и регулирование выходной мощности и выходного напр жени инвертора.The purpose of the invention is to increase and regulate the output power and output voltage of the inverter.

Поставленна цель достигаетс тем, что в автономном последовательном инверторе, последовательно с каждым диодом включен, по крайней мере один, нелинейный дроссель, зашунтированный электрическим коммутирующим контактом, св занным с Рлоком управлени , подключенным к выходным зажимам инвертора.The goal is achieved by the fact that in an autonomous serial inverter, in series with each diode, at least one nonlinear choke is connected, which is shunted by an electrical switching contact connected to a control unit connected to the output terminals of the inverter.

На чертеже приведена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит тиристоры 1-4 вентильного моста, встречно-параллельные вентили 5-8, коммутирующий конденсатор 9, соответственно внутренний и внешний коммутирующие дроссели 10-11, разделительные конденсаторы 12-13, нагрузку 14 активно-индуктивную ( например, индукционна плавильна печь ), компенсирующий конденсатор 15, диоды 16-17, фильтровые дроссели 18-19, нелинейные дроссели 20-23, электрические контакты 24-27, блок 28 управлени .The device contains thyristors 1-4 valve bridge, anti-parallel valves 5-8, switching capacitor 9, respectively internal and external switching inductors 10-11, separation capacitors 12-13, load 14 active-inductive (for example, induction melting furnace) compensating capacitor 15, diodes 16-17, filter chokes 18-19, non-linear chokes 20-23, electrical contacts 24-27, control unit 28.

Нелинейные дроссели 20-21 и 22-23 включены на два последовательно в рассечку цепей последовательно с диодами 16 и 17. Каждый дроссель 20-23Nonlinear inductors 20-21 and 22-23 are included in two in series in cutting the circuits in series with diodes 16 and 17. Each choke is 20-23

зашунтирован соответствующими электрическими контактами 24-27, которые механически св заны с блоком 28 управлени , подключенным к выходным зажимам инвертора,shunted by corresponding electrical contacts 24-27, which are mechanically connected to a control unit 28 connected to the output terminals of the inverter,

Инвертор работает следующим образом .The inverter works as follows.

При отпирании, например, .тиристоров 1 и 4 через элементы контура инвертора и нагрузку протекает импульс тока по цепи: конденсатор 12, тиристор 1, дроссель 10, конденсатор 9, тиристор 11-, конденсатор 13, нагрузка 14 и конденсатор 15, конденсатор 12. При изменении направлени высокочастотного импульса тока тиристоры 1 и 4 запираютс и провод т импульс тока разр да коммутирующего конденсатора встречно-параллельные вентили 8 и 5. Затем включаютс очередные тиристоры 2 и 3 и через них и через нагрузку аналогично протекает импульс тока по цепи: конденсатор 12, -тиристор 2, конденсатор 9, дроссель 10, тиристор 3, дроссель 11, конденса.тор 13, нагрузка 14 и конденсатор 15, конденсатор 12. При изменении направлени тока импульс тока протекает в этом же контуре через встречно-параллельные-вентили 6 и 7.When unlocking, for example, the thyristors 1 and 4, the current impulses through the circuit through the elements of the inverter circuit and the load: capacitor 12, thyristor 1, choke 10, capacitor 9, thyristor 11-, capacitor 13, load 14 and capacitor 15, capacitor 12. When the direction of the high-frequency current pulse is reversed, the thyristors 1 and 4 are locked and a current pulse of the switching capacitor discharges the counter-parallel valves 8 and 5. Then the next thyristors 2 and 3 turn on and through them and through the load the current pulse flows in the same way: op 12, thyristor 2, condenser 9, choke 10, thyristor 3, choke 11, condenser.tor 13, load 14 and capacitor 15, capacitor 12. When the current direction changes, a current pulse flows in the same circuit through counter-parallel-valves 6 and 7.

Через нагрузочный колебательный контур из элементов 14 и 15 подключенный к выходным зажимам инвертора протекает переменный высокочастотный ток.An alternating high-frequency current flows through the load oscillating circuit of elements 14 and 15 connected to the output terminals of the inverter.

При увеличении эквивалентного сопротивлени нагрузочного колебательного контура (при увеличении сопротивлени нагрузки 14) увеличиваетс величина выходного напр жени инвертора и его мощность. Когда амплитуда выходного напр жени превыщае величину напр жени на конденсаторах 12 и 13, отпираютс вентили 16 и 17 и через них и через нелинейные дроссели 20, 21 и 22, 23 начинает протекать обратный ток от нагрузки в источник питани ,по цеп м: нагрузочный контур 14 и 15, дроссели 21 и 20, диод 16, конденсатор 12, нагрузочные контуры 14 и 15, нагрузочные контуры 14 и 15, конденсатор 13, диод 17, дроссели 23 и-22, нагрузочные контур 14 и 15. При этом в зависимости от состо ни намагниченности и параметров нелинейных дросселей 20-23 выходное напр жение инвертора ограничиваетс и стабилизируетс на каком-то определенном уровне при всех возможных увеличени х сопротивлени нагрузочного контура,вплоть до пустого состо ни индуктора,что соответствует холостому ходу нагревательной установкиAs the equivalent impedance of the load oscillating circuit increases (as the impedance of load 14 increases), the output voltage of the inverter and its power increase. When the output voltage amplitude exceeds the voltage on capacitors 12 and 13, valves 16 and 17 are opened and through them and through nonlinear chokes 20, 21 and 22, 23 the reverse current from the load to the power source starts to flow along the circuits: load circuit 14 and 15, inductors 21 and 20, diode 16, capacitor 12, load circuits 14 and 15, load circuits 14 and 15, capacitor 13, diode 17, inductors 23 and -2, load circuits 14 and 15. Depending on states of magnetization and parameters of nonlinear chokes 20-23 output voltage of the inverter is measured and stabilized at a certain level with all possible increases in the resistance of the load circuit, up to the empty state of the inductor, which corresponds to the idle speed of the heating unit

В исходном состо нии нелинейные дроссели 20-23 наход тс в ненасыщенном состо нии, т.е. их сердечники имеют какую-то остаточную индукци в соответствии с петлей перемагничи вани . При включении диодов 16 и 17 дроссели намагничиваютс до насы щени . При этом по цепи протекает малый обратный ток, так как индуктивность дросселей во врем их пере магничивани достаточно велика. При насыщении сердечников дроссе лей их индуктивность резко уменьшаетс , и импульс обратного тока в це тоже резко возрастает. Такое ограничение обратного тока в цепи возврата избыточной энергии с помощью нелинейных дросселей позвдл ет увеличить амплитуду выходного напр жени инвертора до-рекомендуемой допустимой величины 0,7-0,8 от напр жени источника питани , и соответственно примерно в 2 раза увеличить выходную мощность инвертора при тех же параметрах его контура коммутации , В различных технологических режи мах сопротивление нагрузки мен етс в очень широких пределах. При этом величина выходного напр жени зависит от жесткости выходной характеристики инвертора, котора определ етс индуктивностью дросселей 20-23 в .насыщенном состо нии. Чем меньше эта индуктивность, тем более жестка выходна характеристика инвертора, и более стабильное выходное напр жение и мощность инвертора, Пp Iмeнeние нескольких последовательно соединенных нелинейных дросселей 20,, 21 и 22, 23 в каждой цепи обратного тока и шунтирование их соответственно . в каждой цепи по одному или группам . помощью электрических контактов 24-27, позвол ет эффективно регу лировать во врем технологического процесса (например, плавки )выходное напр жение и мощность инвертора, а также компенсировать недостаточную жесткость выходной характеристики инвертора. Включение и выключение электрических контактов 24-27 осуществл етс блоком 28 управлени как при ручном управлении, так и автоматически. Дл этого блок управлени подключен к выходным зажимам инвертора и автоматически переключает электрические контакты в зависимости от величины выходного напр жени инвертора,Тем самым поддерживаетс неизменным выходное напр жение инвертора при всех изменени х сопротивлени нагрузки, а также требуемый технологический режим , например, по заданной программе. Экономический эффekт заключаетс как в увеличении примерно в 2 раза выходной мощности инвертора при тех же параметрах его коммутирующего контура, так и в оптимизации поддержани требуемого технологического режима. Величина экономии зависит от мощности инвертора, режимов его эксплуатации , производительности и удельной стоимости производимой продукции , например, расплавленного металла . При сохранении режимов эксплуатации инвертора и удельной стоимости продукции, при увеличении мощности в раза, примерно во столько же раз возрастет производительность всей установки. Реально это может быть достигнуто, например, при питании от усовершенствовани инвертора более мощной плавильной печи, большей производительности. При необходимости более плавно регулировать выходные мощности и напр жение можно последовательно использовать большее количество нелинейных дросселей и шунтирующих коммутирующих контактов,In the initial state, nonlinear chokes 20-23 are in an unsaturated state, i.e. their cores have some residual induction in accordance with the remagnetization loop. When the diodes 16 and 17 are turned on, the chokes are magnetized to saturation. In this case, a small reverse current flows through the circuit, since the inductance of the chokes during their re-machining is sufficiently large. When the cores of the thrusters are saturated, their inductance sharply decreases, and the reverse current pulse in cer also increases sharply. This limitation of the reverse current in the excess energy return circuit using nonlinear chokes can increase the amplitude of the output voltage of the inverter to a recommended value of 0.7-0.8 of the supply voltage, and accordingly increase the output power of the inverter by about 2 times the same parameters of its switching circuit. In various technological regimes, the resistance of the load varies over very wide limits. The value of the output voltage depends on the rigidity of the output characteristic of the inverter, which is determined by the inductance of the inductors 20–23 in the saturation state. The smaller this inductance, the more rigid the output characteristic of the inverter, and the more stable the output voltage and power of the inverter, The changing of several series-connected nonlinear chokes 20, 21 and 22, 23 in each return current circuit and shunting them, respectively. in each circuit one by one or groups. using electrical contacts 24-27, it allows to effectively control the output voltage and power of the inverter during the process (for example, melting), and also to compensate for the lack of rigidity of the output characteristics of the inverter. Switching on and off the electrical contacts 24-27 is carried out by the control unit 28 both in manual control and automatically. For this, the control unit is connected to the output terminals of the inverter and automatically switches the electrical contacts depending on the size of the output voltage of the inverter. Thus, the output voltage of the inverter is kept constant for all changes in the load resistance, as well as the required operating mode. The economic effect is both to increase about 2 times the output power of the inverter with the same parameters of its switching circuit, and to optimize the maintenance of the required technological mode. The amount of savings depends on the power of the inverter, the modes of its operation, the performance and the unit cost of the products manufactured, for example, molten metal. While maintaining the inverter operation modes and the unit cost of production, with an increase in power by a factor of about the same, the productivity of the entire installation will increase by the same amount. In reality, this can be achieved, for example, when powered by improving the inverter with a more powerful melting furnace, with greater productivity. If necessary, more smoothly adjust the output power and voltage, you can consistently use a greater number of nonlinear chokes and shunt switching contacts,

Claims

AUTONOMOUS SERIAL] INVERTER by ed. St. No. 535695, characterized in that, in order to increase th. regulation of output power and output voltage. At least one non-linear choke is connected in series with each diode, shunted by an electrical switching contact connected to the control unit connected to the output terminals of the inverter.

„1051674