SU877751A2 - Последовательный инвертор - Google Patents

Description

(54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

I

Изобретение относитс  к вентильным преобразовател м и предназначено дл  необратимого преобразовани  посто нного тока на входе в переменный ток высокой частоты на выходе. Инвертор предназначен дл  использовани  в преобразовател х частоты и может -быть применен дл  питани  током высокой частоты однофазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки дли стали, эквивалентное сопротивление которой, как известно, в процессе нагрева стальной заготовки мен етс  в широких пределах.

По основному авт. св. № 561266 известен инвертор, содержащий тиристорные мосты, соединенные попарно последовательно через соответствующие им коммутирующие индуктивности , промежуточные отпай|(И которых через обратно включенные тиристоры соединены с общей точкой соответствующих двух входных последовательных LC-фнльтров , а коммутирующие конденсаторы, включенные в диагонали тиристорных мостов {I.

Нагрузка подключена к выходным выводам , образованным общими точками каждых двух последовательно соединенных коммутирующих индуктивностей. Такой инвертор на относительно более высокой частоте может питать переменную нагрузку, cotipoтивление которой измен етс  от нул  до некоторой номинальной величины. При увеJ личении сопротивлени  сверх номинальной величины инвертор перегружен, ч.то сопровождаетс  резким снижением времени дл  восстановлени  управл емости тиристоров и приводит к нарушени м его работы. Это существенный недостаток описанного ипверto тора,

/

Цель изобретени  - повышение надежности инвертора при перегрузках.Поставленна  цель достигаетс  тем, что инвертор снабжеп двум  вспомогательными 15 тиристорами, двум  нелинейными дроссел ми и последовательной цепочкой, включенной между общими «точками входных последовательнь1Х LC-фильтров и состо щей из двух дросселей и двух конденсаторов, точка соединени  которых подключена к первому выходному вывОлЧу, а кажда  точка соединени  конденсатора с дросселем noCvieAcnjartMbной цепочки подключена ко второму выходному выводу через соответствующие поемедовательно соедцнеиные нелинейный дроссель и вспомогательный тиристор.

На чертеже представлена схема инвертора .

Инвертор содер { ит тиристорные мосты 1-4 с коммутирующими конденсаторами 5-8 в диагонал х переменного тока, подключенные ко входным выводам через последовательные LC-фильтры, состо щие из фильтровых дросселей (индуктивностей) 9 и 10 и фильтровых конденсаторов 11 и 12. Мосты соединены попарно через коммутирующие дроссели (индуктивности) 13-16, к которым подключена нагрузка 17, к промежуточным отпайкам дросселей 13-16 подключены дополнительные тиристоры 18-21, а между общими точками LC-фильтров включена последовательна  цепочка, состо ща  из дросселей 22 и 23 и конденсаторов 24 и 25, кроме того, инвертор содержит нелинейные дроссели 26 и 27 и вспомогательные тиристоры 28 и 29. Нагрузка 17, в частности, может представл ть собой нагрузочный колебательный контур с переменными параметрами (например, индуктор, за шунтированный компенсирующим конденсатором).

Инвертор работает следующим образом .

Предварительно от источника питани  через дроссели 9 и 10 зар жаютс  конденсаторы II и 12. Тиристоры.в мостах отпираютс  попарно поочередно и через них и через соответствующие конденсаторы 5-8 протекают импульсы высокочастотного тока.

Так, при отпирании тиристорных мостов I, 4 ток протекает по цепи: 11 - I -13-17- 16-4-12-II. Импульс тока через нагрузку 17 протекает слева.направо. После прекращени  этого импульса тока отпираютс  тиристорные мосты 24, при этом в контуре инвертора ток протекает по цепи: П-2-14- 17-15-3-12-11. Импульс тока через нагрузку 17 протекает справа налево, т.е. сменил направление. Затем снова отпираютс  мосты 1, 4 и процесс повтор етс  аналогично описанному. Направление тока в нагрузке каждый раз мен етс , т.е. через нее течет переменный ток. Описанный принцип работы имеет место при номинальной нагрузке.

При снижении сопротивлени  нагрузки возрастает напр жение на всех реактивных элементах схемы инвертора, в том числе на коммутирующих индуктивност х 13-16 и их част х (относительно отпаек). Если суммарное напр жение на част х двух индуктивностей , св занных с нагрузкой, и на aгрузке окажетс  больще, чем суммарное напр жение на конденсаторах II и 12, то при отпирании тиристоров 19, 20 или 18, 21 через них будет протекать рекуперационный TOJi. возвращающий избыточную реактивную Энергию из контура коммутации инвертора обратно в источник питани . Это предотвращает перенапр жени  в инверторе и обес печнвает нормальную его работу при изменени х сопротивлени  нагрузки от нул  (короткое замыкание) до номинальной величины . При этом обратный ток протекает по цеп м: 20-11 -12-19-14-17-15-20 или .21 - 11 - 12-18-13-17-16- 21. Эти импульсы обратного тока в нагрузке совпадают с импульсами основного тока мостов, выдел   в ней дополнительную полезную мощность и повыща  КПД инвертора.

Увеличение сопротивлени  нагрузки 0 сверх номинальной величины привело бы к перегрузке инвертора и к нарушению его работоспособности из-за снижени  времени дл  восстановлени  управл емости тиристоров мостов. Это наблюдаетс  при напр жении на нагрузке выще номинального, когда обратное напр жение на тиристорах мостов преждевременно становитс  положительным, а они еще не восстановили электрическую прочность в пр мом направлении. Чтобы обеспечить устойчивую работу инвертора при перегрузках, т.е. при увеличении сопротивлени  нагрузки выще номинальной величины , необходимо ограничивать напр жение не только на реактивных элементах (на коммутирующих индуктивност х), но и выходное напр жение на нагрузке 17 на определенном допустимом максимальном уровне . Каждый дополнительный конденсатор 24 и 25 через дроссели 22 и 23 зар жен до половины напр жени  источника питани . При отпирании тиристоров 28 и 29 напр жение на нагрузке 17 через нелинейные дроссели 26 или 27 будет ограничиватьс  (с учетом падени  напр жени  на этих дроссел х ) на уровне напр жени  на конденсаторах 24 или 25, т.е. на уровне 0,5 от напр жени  источника питани . При таком огра5 ниченин выходного напр жени  на нагрузке врем  дл  восстановлени  управл емости тиристоров мостов становитс  достаточным дл  их нормальной работы, и инвертор становитс  работоспособным даже при значительных увеличени х сопротивлени  нагрузки до бесконечности. При этом избыточна  энерги  из нагрузки 17 (из контура нагрузки) возвращаетс  в источник питани  через дроссели 22 и 23 от конденсаторов 24 и 25, подзар жаемых от нагрузки через тиристоры 28 и 29 и дроссели 26 и 27 (в зависимости от пол рностинапр жени  на нагрузке). Применение управл емых вентилей 28 и 29 (тиристоров) и нелинейных дросселей 26 и 27 позвол ет ограничивать выходное напр жение на оптимальном уровне, что сохран ет максимально возможную мощность инвертора и необходимое врем  дл  восстановлени  управл емости тиристоров, что сохран ет надежность . работы инвергора.

5 В данном инверторе по сравнению .с известным выходное напр жение по амплитуде ограничено на допустимом максимальном уровне, что исключает чрезмерное снижение

времени восстановлени  управл емости тиристоров и сохран ет работоспособность инвертора при перегрузках. Становитс  возможным от инвертора питать переменную нагрузку, сопротивление которой измен етс  от нул  до величины, значительно превышающей номинальную. Расшир етс  область его применени , что становитс  возможным благодар  улучшению их выходных характеристик. Тиристоры 28 и 29 позвол ют регулировать режимы работы инвертора и поддерживать мощность на оптимальном или максимальном уровне. Благодар  этому повышена средн   выходна  мощность инвертора при переменной нагрузке, что повышает производительность питаемого оборудовани . Упрощаетс  его эксплуатаци . Перечисленные преимущества  вл ютс  определ ющими дл  получени  экономического , эффекта.

Наибольший экономический эффект можно ожидать от увеличени  производительности питаемого оборудовани  за счет увеличени  средней мощности, например при циклическом нагревании заготовки. Дл  аналогичных преобразователей частоты средней мощности (100-120 кВт) при введении цепей дл  ограничени  выходного напр жени  увеличение средней мощности возможно . примерно в 1,6-2 раза.

Последовательный инвертор может найти применение во вновь разрабатываемых или модернизируемых, тиристорных преобразовател х частоты, предназначенных, например , дл  питани  индукционных нагревательных установок дл  стали на автомобильных или машиностроительных заводах;

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Последовательный инвертор по авт.

   св. № 561266, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности при перегрузках он снабжен двум  вспомогательными тиристорами , двум  нелинейными дроссел ми. и последовательной цепочкой, включенной

   между общими точками входных последовательны;с LC-фильтрбв и состо щей из двух дросселей и двух конденсаторов, точка соединени  которых подключена к первому выходному выводу, а кажда  точка соединени  конденсатора с дросселем последовательной

   цепочки подключена ко второму выходному выводу через соответствующие последовательно соединенные нелинейный дроссель и вспомогательный тиристррИсточники информации, прин тые во вннмание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 561266, кл. Н 02 М 7/515, 1971.