SU1379921A1

SU1379921A1 - Self-excited inverter

Info

Publication number: SU1379921A1
Application number: SU864109349A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Шипицын; Валент Сергеевич Ухов; Владислав Игоревич Лузгин; Алексей Алексеевич Новиков; Александр Юрьевич Петров; Ирина Ароновна Слепухина
Original assignee: Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1988-03-07

Abstract

Изобретение относитс к вентильной преобразовательной технике и м.б. использовано дл питани током повышенной частоты скомпенсированных индукционных плавильных печей дл черных металлов. Цепь изобретени - увеличени выходного напр жени инвертора при сохранении повышенной коммутационной устойчивости. Устр- во содержит фильтровые дроссели 12 и 13, мост на тиристорах 1-4 с вентил ми 5-8 встречно-параллельного включени и узлом коммутации. Нагрузочный колебательный контур образован индукционной печью и трем последовательными компенсирующими конденсаторами 16-18, средний из которых присоединен к выходным зажимам инвертора параллельно вентилю 14. В инверторе достигаетс ограничение и стабилизаци выходного напр жени . I ил. &amp; (ЛThe invention relates to valve converter technology and can be. used to supply current at a higher frequency to compensated induction melting furnaces for ferrous metals. The circuit of the invention is to increase the output voltage of the inverter while maintaining an increased switching resistance. The device contains filter chokes 12 and 13, a bridge on thyristors 1-4 with valves 5-8 of anti-parallel connection and a switching node. The load oscillating circuit is formed by an induction furnace and three successive compensating capacitors 16-18, the middle of which is connected to the output terminals of the inverter parallel to the gate 14. In the inverter, the output voltage is controlled and stabilized. I il. &amp; (L

Description

1212

f6f6

00 со00 with

Изобретение относитс к преобразовательной технике с применением полупроводниковых вентилей, предназначено дл необратимого пре- образовани энергии посто нного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частоты на выходе, и может быть использовано дл питани током повьппенной частоты однофаз- ной скомпенсированной переменной нагрузки, например, индукционной нагревательной установки дл стали, а именно скомпенсированной индукционной плавильной печи дл черных металлов.The invention relates to a converter technique using semiconductor valves, is intended to irreversibly convert direct current energy at an input to alternating current energy of a higher output frequency, and can be used to supply current with a frequency of a single-phase compensated alternating load, for example, induction heating plant for steel, namely a compensated induction melting furnace for ferrous metals.

Цель изобретени - увеличение выходного напр жени при сохранении повышенной коммутационной устойчивости . На чертеже показана схема инфертора .The purpose of the invention is to increase the output voltage while maintaining an increased switching resistance. The drawing shows the scheme of the inferto.

Тиристоры 1-4 и вентили 5-8 образуют мост. Конденсатор 9 и дроссели 10 и 11 образуют узел коммутации, причем конденсатор 9 и дроссель 10 соединены последовательно и включены в диагональ переменного тока моста , а дроссель 11 - последовательно с мостом. Мост с последовательно с ним соединенным внешним коммутирующим дросселем 11 через дроссели 12 и 1 J фильтра присоединен к входным зажимам Плюс и Минус и зашунти- рован вентилем 14, катод которого соединен с анодной группой тиристоров моста. Нагрузка (индукционна плавильна печь) 15 и конденсаторы 16 - 17 образуют последовательную цепочку, параллельно которой подклю- чен компенсирующий конденсатор 18. Конденсаторы 16-18 совместно с нагрузкой образуют нагрузочный колебательный контур.Thyristors 1-4 and gates 5-8 form a bridge. The capacitor 9 and the chokes 10 and 11 form a switching node, with the capacitor 9 and the choke 10 connected in series and included in the diagonal of the alternating current of the bridge, and the choke 11 in series with the bridge. A bridge with a series-connected external switching choke 11 through the filter chokes 12 and 1 J of the filter is connected to the input terminals Plus and Minus and is bridged by a valve 14, the cathode of which is connected to the anode group of the bridge thyristors. The load (induction melting furnace) 15 and the capacitors 16-17 form a series circuit, in parallel with which a compensating capacitor 18 is connected. The capacitors 16-18 together with the load form a load oscillating circuit.

Инвертор работает следующим об- разом.The inverter operates as follows.

Предварительно от источника питани через дроссели 12 и 13 зар жаютс конденсаторы 16 - 18 нагрузочного контура, причем конденсатор 18 зар - жаетс до полного напр жени , а конденсаторы 16 и 17 - до половинного через обмотку индукционной плавильной печи.Previously, capacitors 16-18 of the load circuit are charged from the power source through chokes 12 and 13, and the capacitor 18 is charged to full voltage, and the capacitors 16 and 17 are halfway through the winding of an induction melting furnace.

Тиристоры моста 1, 4 и 2, 3 от- пираютс попарно-поочередно.Bridge thyristors 1, 4 and 2, 3 are open in pairs and alternately.

При отпирании, например, тиристоров 1 и 4 в контуре инвертора и через нагрузочный колебательный контурWhen unlocking, for example, thyristors 1 and 4 in the inverter circuit and through the load oscillating circuit

протекает импульс тока от предварительно зар женных конденсаторов нагрузочного контура 16 - I8 по цепи: 18 и 16,13, 17-1-10-9-4-11-18 и 16, 15, 17. Этот импульс тока через нагрузочный контур протекает снизу вверх, возбужда в нем колебательный ток высокой частоты. После окончани импульса тока тиристоров отпираютс встречно-параллельные вентили 5 и 8 и в том же контуре, но в обратную сторону протекает очередной импульс тока от частичного разр да коммутирующего конденсатора 9 по цепи: 9-10-5-18 и 16,15,17-11- 8-9. Одновременно от источника питани подзар жаютс конденсаторы 18 и 16,17. Импульс тока, протекающий через встречно-параллельные вентили, и ток подзар да протекают через нагрузочный контур сверху вниз, также возбужда в нем колебательный ток. Затем отпираютс очередные тиристоры 2 и 3 и через них протекает очередной импульс тока по цепи: 18 и 16,15 17-2-9-10-3-11-18 и 16, 15, 17, который через нагрузочный контур протекает снизу вверх, также возбужда в нем колебательный ток. После окончани этого импульса тока отпираютс встречно-параллельные вентили 6 и 7 и через них протекает очередной импульс тока по цепи: 9-6-18 и 16, 15,17-11-7-10-9, который протекает через нагрузочный контур сверху вниз и совместно с током подзар да вызывает в нем колебательный ток. Затем отпираютс очередные тиристоры 1 и 4 и электромагнитный процесс в инверторе продолжаетс аналогично описанному .current impulse flows from the pre-charged capacitors of the load circuit 16 - I8 along the circuit: 18 and 16,13, 17-1-10-9-4-11-18 and 16, 15, 17. This current impulse through the load circuit flows from below up, excites in it the oscillating current of high frequency. After the end of the thyristor current pulse, the anti-parallel valves 5 and 8 and in the same circuit are opened, but in the opposite direction the next current pulse from the partial discharge of the switching capacitor 9 flows through the circuit: 9-10-5-18 and 16,15,17 -11- 8-9. Simultaneously, capacitors 18 and 16,17 are charged from the power source. The current pulse flowing through the counter-parallel valves and the charging current flow through the load circuit from top to bottom, also exciting an oscillating current in it. Then the next thyristors 2 and 3 are unlocked and a regular current impulse through the circuit flows through them: 18 and 16.15 17-2-9-10-3-11-18 and 16, 15, 17, which flows through the load circuit from bottom to top, it also excites oscillatory current in it. After the end of this current pulse, the anti-parallel valves 6 and 7 are opened and another current pulse flows through them: 9-6-18 and 16, 15,17-11-7-10-10-9, which flows through the load circuit from top to bottom and together with the charging current it causes an oscillating current in it. The next thyristors 1 and 4 are then unlocked and the electromagnetic process in the inverter continues as described.

Таким образом, при поочередном отпирании тиристоров моста через нагрузочный колебательный контур протекает переменный ток повьшенной частоты. На нагрузочном колебательном контуре выдел етс переменное напр жение повышенной частоты, вели- чина которого зависит от сопротивлени нагрузочногб контура. При увеличении сопротивлени нагрузочного контура растет выходное напр жение инвертора . Если выходное напр жение по амплитуде меньше 0,7-0,75 входного , тиристорам предоставл етс максимальное врем дл восстановлени управл емости. При дальнейшем увеличении выходного напр жени наблюдаетс снижение времени, предоставл емого дл восстановлени управл емости тиристоров.Thus, by alternately unlocking the thyristors of the bridge, an alternating current of higher frequency flows through the load oscillating circuit. On the load oscillating circuit, an alternating voltage of increased frequency is released, the magnitude of which depends on the resistance of the load circuit. With an increase in the resistance of the load circuit, the output voltage of the inverter increases. If the output voltage in amplitude is less than 0.7-0.75 input, the thyristors are given the maximum time to regain controllability. With a further increase in the output voltage, a decrease in the time allowed to regain control of the thyristors is observed.

Если выходное напр жение по ампли туде больше напр жени источника питани , отпираетс вентиль и дальнейший рост выходного напр жени прекращаетс . Выходное напр жение стабилизируетс на уровне 1,0 от входного При этом тиристорам предоставл етс минимально необходимое врем дл восстановлени управл емости, так как при стабилизации амплитуды выходного напр жени на уровне 1 от входного прекращаетс дальнейшее снижение времени дл восстановлени управл емости тиристоров, несмотр на дальнейшее увеличени сопротивлени нагрузочного контура.If the output voltage amplitude is greater than the voltage of the power source, the valve is opened and the further increase in output voltage stops. The output voltage stabilizes at 1.0 from the input. In this case, the thyristors are provided with the minimum time required to regain controllability, since stabilizing the amplitude of the output voltage at level 1 of the input voltage stops further reducing the time to restore the controllability of the thyristors, despite further increase the resistance of the load circuit.

Режим плавки черных металлов, в частности сталей, осуществл етс следующим образом.The smelting mode of ferrous metals, in particular steel, is carried out as follows.

В начале плавки, нагреваемый металл или щихта) имеет температуру ниже точки Кюри и обладает магнитными свойствами. При этом индуктор печи имеет увеличенную индуктивность и частота контура нагрузки определ етс параметрами индукционной печи и эквивалентной емкостью компенсирующих конденсаторов. Инвертор по частоте настраиваетс в резонанс с частотой контура нагрузки. Выходное напр жение инвертора по амплиту- де выбираетс несколько ниже 1 по отношению к напр жению источника питани , причем бестокова пауза между импульсом тока через встречио- параллелькые вентили и импульсом тока через вновь открытые очередные тиристоры выбираетс минимальной или вообще отсутствует.At the beginning of melting, the metal to be heated or melted) has a temperature below the Curie point and has magnetic properties. In this case, the furnace inductor has an increased inductance and the frequency of the load circuit is determined by the parameters of the induction furnace and the equivalent capacitance of the compensating capacitors. The frequency inverter is tuned to resonance with the frequency of the load circuit. The output voltage of the inverter is chosen in amplitude slightly below 1 with respect to the voltage of the power source, and the dead time between the current pulse through the counter-parallel gates and the current pulse through the newly opened alternate thyristors is minimal or completely absent.

После перехода температуры нагреваемого металла за точку Кюри умень- шаетс индуктивность индуктора печи, а собственна частота нагрузочногоAfter the transition of the temperature of the heated metal to the Curie point, the inductance of the furnace inductor decreases, and the natural frequency of the load

контура возрастает. Одновременно, вслед за изменением частоты контура нагрузки, путем поддержани режима резонанса возрастает и выходна частота инрертора. При этом выходное напр жение инвертора по амп.питуде достигает 1 по сравнению с входным, и дальнейший рост амплитуды выходного напр жени прекращаетс , т.е. выходное напр жение стабилизируетс . Процессы плавки и прогрев расплавленного металла происход т при стабилизированием выходном напр жении. При этом врем дл восстановлени управл емости тиристоров остаетс стабильным, не уменьшаетс , и инвертор отдает в нагрузку максимальную мощность, так как на контуре нагрузки поддерживаетс максимальное выходное напр жение. Кроме того, правильно выбира соотношение емкостей конденсаторов 16 - 18, можно питать индукционные плавильные печи с более высоким напр жением, чем выходное напр жение инвертора на выходных зажимах .contour increases. At the same time, following a change in the frequency of the load circuit, by maintaining the resonance mode, the output frequency of the inverter also increases. At the same time, the output voltage of the inverter with the amplitude of the amplitude reaches 1 compared to the input voltage, and a further increase in the amplitude of the output voltage stops, i.e. output voltage is stabilized. The processes of melting and heating of the molten metal occur with the stabilization of the output voltage. At the same time, the time for restoring controllability of the thyristors remains stable, does not decrease, and the inverter gives maximum power to the load, since the maximum output voltage is maintained on the load circuit. In addition, the ratio of the capacitors 16 to 18 is correctly chosen; induction melting furnaces with a higher voltage than the output voltage of the inverter at the output terminals can be energized.

Claims

Invention Formula

An independent inverter that contains a thyristor bridge connected via filter chokes to the input terminals with anti-parallel valves and a switching unit and a series of two capacitors and a load circuit connected between them, as well as a compensating capacitor and a valve whose cathode is connected to the bridge anode group , characterized in that, in order to increase the output voltage of the prn maintaining increased switching resistance, a compensating capacitor is connected in parallel to a series chained and shunted by the indicated valve.