SU752690A1

SU752690A1 - Self-contained series inverter

Info

Publication number: SU752690A1
Application number: SU782588185A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Шипицын; Владислав Игоревич Лузгин; Андрей Александрович Рухман; Алексей Алексеевич Новиков; Валентина Николаевна Антонова; Василий Андреевич Самородов
Original assignee: Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1980-07-30

Description

1one

Изобретение относитс к преобразовательной технике, а именно к автономным последовательным инверторам, и может быть использовано, например, в установках дл индукционного нагрева металлов.The invention relates to converter equipment, namely, autonomous series inverters, and can be used, for example, in installations for the induction heating of metals.

Известны автономные последовательные инверторы.Known autonomous serial inverters.

В одном из известных автономных последовательных инверторов ограничение напр жени на элементах при изменении нагрузки достигаетс за счет дополнительных вентилей и конденсаторов 1.In one of the known autonomous serial inverters, the voltage limitation on the elements when the load changes is achieved due to additional gates and capacitors 1.

В другом известном инверторе дл дальнейшего улучшени технико-экономических показателей применены вспомогательные и обратные вентили, с помошью которых осушествл етс ограничение напр жени на нагрузке и отвод избыточной энергии от коммутируюш,их и фильтровых дросселейIn another well-known inverter, auxiliary and non-return valves are used to further improve the technical and economic indicators, with the help of which the load voltage is limited and the excess energy is removed from the commutator, filter chokes and them.

2.2

Наиболее близким по технической сушности к данному изобретению вл етс автономный последовательный инвертор, содержаш;ий вспомогательные и обратные вентили , с помопхью которых осуществл етс отвод избыточной энергии от коммутируюш,их дросселей и нагрузки 3. Однако в таком инверторе напр жение на тиристорах велико , а врем , предоставл емое им дл восстановлени запирающих свойств, зависит от величины нагрузки.The closest in technical drying to this invention is an autonomous serial inverter, containing auxiliary and non-return valves, which help remove excess energy from the commutator, their chokes and load 3. However, in such an inverter the voltage on the thyristors is large, and the time it provides for restoring the locking properties depends on the magnitude of the load.

Целью насто щего изобретени вл етс сиижение напр жени па тиристорах и по5 вышенне надежности.The purpose of the present invention is to reduce the thyristor voltage of the thyristors and increase the reliability above.

Поставленна цель достигаетс тем, что автономный последовательный инвертор, содержащий мост силовых тиристоров с коммутирующим конденсатором в диагоналиThe goal is achieved by the fact that an autonomous serial inverter, containing a bridge of power thyristors with a switching capacitor in the diagonal

10 посто нного тока, причем последовательно с каждым из тиристоров включеп насыщающийс дроссель п соответствующа полуобмотка анодного пли катодного фильтрового дроссел , средние точки обмоток которых св заны через ограничивающие дроссели с соответствующими входными выводами , а крайние выводы - через фильтровые конденсаторы и коммутирующие дроссели с выходиыми выводами, и содержащий10 direct current, with a saturable choke in series with each of the thyristors, a corresponding half-winding of the anode or cathode filter chokes, the midpoints of the windings of which are connected through limiting chokes with the corresponding input terminals, and the extreme leads through the filter capacitors and switching chokes with output terminals and containing

20 вспомогательные и обратные вентили, снабжен включенным между средними точками обмоток фильтровых дросселей дополнительным конденсатором, выводы которого через вспомогательные вентили св заны20 auxiliary and non-return valves, provided with an additional capacitor connected between the middle points of the windings of the filter chokes, the outputs of which are connected through the auxiliary valves

25 с соответствующими точками соединени фильтровых конденсаторов и коммутируюи;их дросселей.25 with the corresponding connection points of the filter capacitors and their commutators.

Принципиальна электрическа схема инвертора приведена на чертеже. На схемеThe basic electrical circuit of the inverter is shown in the drawing. In the diagram

обозначены; 1-4 -силовые тиристоры, 5- коммутирующий конденсатор, 6, 7 - фильтровые дроссели, 8, 9 - коммутирующие дроссели, 10-13 - вспомогательные вентили , 14-17 - дополнительные вентили, 18- 21 - обратные вентили, 22--дополнительный конденсатор, 23 - нагрузка, фильтровые конденсаторы, 28-31 - насыщающиес дроссели, 32, 33 - ограничивающие дроссели.marked; 1-4 - power thyristors, 5 - switching capacitor, 6, 7 - filter chokes, 8, 9 - switching chokes, 10-13 - auxiliary valves, 14-17 - additional valves, 18-21 - check valves, 22-- additional capacitor, 23 - load, filter capacitors, 28-31 - saturated chokes, 32, 33 - limiting chokes.

Инвертор в установившемс режиме работает следующим образом. В первом такте работы отпираютс вентили 1, 2 н импульс тока за счет энергии, запасенной в коммутирующем конденсаторе, протекает вначале по контуру: 5-2-31-17-8- 23-8-14- 28-1-5, а затем, когда запираютс вентили 14 и 17, - по контуру: 24- 28-1-5-2-31-27-8-23-8-24. Во второй половине полупериода тока, когда напр жение на коммутирующем дросселе 8 принимает пол рпость, указанную на чертеже , п превышает напр жение источника питапи , отпираютс вептили 10, 13. С этого момента прекраш,аетс ток в контуре: 24- 28-1-5-2-31-27-8-23-8-24, и протекает ток сброса пзбыточной реактивной энергии с коммутирующего дроссел 8 по контуру: 8-10-22-13-8-23-8. При этом ток сброса протекает по нагрузке в ту же сторону, что и ток моста инвертора. Во втором такте отпираютс вентили 3, 4 и импульс тока протекает вначале по контуру: 5-4-30-16-9-23-9-15-29-3-5, а затем, когда запираютс вентили 15, 16, по контуру: 25-29-3-5-4-30-26-9- 23-9-25. Во второй половине полупериода тока, когда нанр жение на коммутирующем дросселе 9 принимает пол рность, указанную на чертеже, и превышает напр жение источника питани , отпираютс вентили И, 12. С этого момента прекращаетс ток в контуре: 25-29-3-5-4-30-26-9- 23-9-25, и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии с коммутирующего дроссел 9 по контуру: 9-11-22-12-9- 23-9. При этом ток сброса протекает по нагрузке в ту же сторону, что и ток моста инвертора.Inverter in the steady mode works as follows. In the first cycle of operation, valves 1, 2 n of the current pulse are opened due to the energy stored in the switching capacitor, first flows along the contour: 5-2-31-17-8-23-8-8 28-1-5, and then when the valves 14 and 17 are closed, - along the contour: 24- 28-1-5-2-31-27-8-23-8-24. In the second half of the current half-period, when the voltage on the commutating choke 8 takes the field indicated in the drawing, n exceeds the voltage of the supply source, unlocks 10, 13 and then the circuit in the circuit: 24-28-1- 5-2-31-27-8-23-8-24, and a discharge current of reactive energy is released from the commutating throttle 8 along the contour: 8-10-22-13-8-8-23-8. In this case, the reset current flows through the load in the same direction as the current of the inverter bridge. In the second cycle, the valves 3, 4 are opened and the current pulse flows first along the contour: 5-4-30-16-9-9-9-9-15-29-3-5, and then, when the valves 15, 16 are closed, along the contour : 25-29-3-5-4-30-26-9- 23-9-25. In the second half of the current half-period, when the voltage on the commutating choke 9 takes the polarity indicated in the drawing and exceeds the voltage of the power supply, the AND 12 valves are unlocked. From this moment the current in the circuit stops: 25-29-3-5- 4-30-26-9- 23-9-25, and the discharge current of excess reactive energy from the commutating throttle 9 through the circuit flows: 9-11-22-12-9- 23-9. In this case, the reset current flows through the load in the same direction as the current of the inverter bridge.

При возрастании эквивалентного сопротивлеии нагрузочного контура на нем возрастает напр жение. С момента достижени амплитуды напр жени на нагрузке, равной напр жению источника питани , отпираютс вентили 18, 19, 20, 21 и протекает ток сброса нзбыточной реактивной энергии, запасеиной в нагрузке, по контурам: 23- 18-22-21-23 и 23-19-22-20-23. При .этом ироисходит ограничение напр жени па иагрузочном контуре и исключаетс нарушение коммутации вентилей инвертора при значительном возрастании эквивалентного сопротивлени нагрузки.As the equivalent resistance of the load circuit increases, the voltage increases on it. From the moment the voltage amplitude is reached at the load equal to the voltage of the power source, the valves 18, 19, 20, 21 are unlocked and the discharge current of excess reactive energy, stored in the load, along the circuits: 23-18-22-21-23 and 23 -19-22-20-23. When this occurs, the voltage is limited by the load circuit and the violation of the switching voltage of the inverter is eliminated with a significant increase in the equivalent load resistance.

Таким образом, предлагаемый инвертор позвол ет, во-первых, ограничить напр жений на элементах йнйертора в режимах малых сопротивлений и при раскомпенсации нагрузочного контура на заданном уровне; во-вторых, на интервале времени,Thus, the proposed inverter allows, firstly, to limit the voltages on the inertial elements in the low resistance modes and when the load circuit is uncompensated at a given level; secondly, on the time interval,

предоставл емого па восстановление управл емости , к пр мым вентил м прикладываетс обратное напр жение, что способ-ствует скорейшему рассасыванию неосновных носителей в веитиле и восстановлениюprovided by the pa control recovery, a reverse voltage is applied to the direct valves, which contributes to the speedy resorption of minority carriers in the vehicle and to the restoration

его свойств управл емости; в-третьих, интервал времени, предоставл емого на восстановление управл емости, практически ие зависит от степени компенсации нагрузочного контура и от величины его эквивалентного сопротивлепи даже при значительном возрастании последнего, поскольку напр жение на нагрузке ограничено обратным вентильным мостом, следовательно, инвертор способен работать в широком диапазоне изменени сопротивлени нагрузки; вчетвертых , поскольку к пр мым вентнл м в момент отпирани противофазных прикладываетс напр жение, равное геометрической сумме напр жений па коммутирующих конденсаторе и дросселе, на нагрузке и источнике питапи , оно оказываетс ниже на 30-40%, чем в схемах с коммутирующими дроссел ми, вынесенным из моста инвертора , что нозвол ет снизить число последовательно соедииенных вентилей в нлече инвертора и тем самым снизить стоимость основного оборудовани ; в-п тых, включение диодов сброса, св занных с отпайками половин коммутирующих индуктивностей,its control properties; thirdly, the time interval provided for the restoration of control practically does not depend on the degree of compensation of the load circuit and on the value of its equivalent resistance even with a significant increase in the latter, since the voltage on the load is limited by the return valve bridge, therefore, the inverter is able to work in wide range of load resistance changes; Fourthly, since the direct vent vent at the time of unlocking the antiphase applies a voltage equal to the geometric sum of the voltages on the commutating capacitor and the choke, on the load and the pitapi source, taken out of the inverter bridge, which reduces the number of successive valves connected to the inverter and thereby reduces the cost of the main equipment; Fifth, the inclusion of resetting diodes associated with taps of half commuting inductances,

позвол ет снизить длительность зат гиваии тока сброса во второй половине полупериода , т. е. позвол ет устранить режим отпирани очередиых вентилей, когда еще не окончилс этап сброса, который сопровождаетс чрезмерными скорост ми нарастани тока в пр мых вентил х; это также позвол ет дополнительно снизить раскачку напр жени на коммутирующем конденсаторе , котора возможна из-за наличи allows you to reduce the duration of the reset of the reset current in the second half of the half cycle, i.e., allows you to eliminate the mode of unlocking the queue valves, when the reset stage, which is accompanied by excessive current rise rates in the direct valves, is not yet completed; this also allows to further reduce the voltage buildup on the switching capacitor, which is possible due to the presence of

паразитных индуктивностей в контурах сброса избыточной реактивной энергии; в-шестых, при протекании тока сброса в ту же сторону, что и тока моста инвертора, снижаетс уровень гармонических составл ющих и повышаетс коэффнциепт использовани основного оборудовани преобразовател .parasitic inductances in the circuits dumping excess reactive energy; sixthly, when the discharge current flows in the same direction as the current of the inverter bridge, the level of harmonic components decreases and the utilization rate of the main equipment of the converter increases.

Claims

Invention Formula

1- A standalone and sequential inverter containing a bridge of power thyristors with a switching capacitor in the diagonal of an alternating current, a saturable choke and the corresponding half winding of one of the filter chokes are connected to each of the thyristors, the midpoints of the windings of which are connected through the limiting chokes with the corresponding input terminals, and the ends

through filter capacitors n switching Throttles - with outlets, and having auxiliary and non-return valves, characterized in that, in order to reduce the voltage on the thyristors and increase reliability, it is equipped with an additional capacitor connected between the middle points of the windings of the filter chokes, the plates of which through the auxiliary The valves are connected to the corresponding connection points of the filter capacitors and commutating chokes.

2. The inverter according to claim 1, characterized in that the windings of the commutating chokes are made, each with an intermediate terminal connected via an additional valve to the corresponding end terminal of the winding of the filter throttle.

- - ft ---: -

3. Inverter According to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the non-return valves in whom form a bridge, the alternating current terminals of which are connected to the output terminals, and the direct current terminals to the said additional capacitor,

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate for application No. 2389012/07, cl. H 02M 7/515, 1976.

2. USSR author's certificate but for the application N ° 2388927/07, cl. H 02M 7/515, 1976.

3. Author's certificate of the USSR in the application N ° 2324482/07, cl. H 02 M 7/515, 1976.