Независимый инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/48 

1

Изобретение относится к вентильной преобразовательной технике и предназначено для необратимого преобразования постоянного тока в переменный ток. Инвертор предназначается., для использования в преобразователях частоты и может быть применен .для питания током высокой частоты однофазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки для стали, эквивалентное сопротивление которой, как известно, в процессе нагрева стальной заготовки изменяется в широких пределах.

По основному авт.св. 235177 изгвестен инвертор, выполненный по одномостовой схеме. В каждом плече моста включены тиристоры, зашунтированные встречно-параллельными диодгили. В диаговаль переменного тока моста включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор и .дроссель, а в д1 агональ постоянного тока - последовательно соединенные фильтровый С раз делительный) конденсатор и нагрузка. Вентильный мост диагональю постоянного тока подключен к источнику питания через фильтровый дроссель l.Инвертор устойчиво работает лишь на нагрузку, сопротивление которой изменяется до некоторой номинальной величины. При увеличении сопротивления нагрузки сверх номинальной величины значительно снижается время, представляемое в схеме для восстановления управляемости тиристоров. Если это время недостаточно для вос10становления их управляемости, то происходит срыв инвертирования и инвертор перестает работать. Из теории инверторов с вентилем встречно-параллельного включения известно, что они

15 устойчиво работают, если амплитуда

выходного напряжения в контуре тока , не превышает величины примерно 0,60,7 от напряжения источника питания, что имеет место при номинальной величине сопротивления нагрузки. Если

20 сопротивление нагрузки возрастает номинального, то также возрастач ет выходное напряжение инвертора, и. существенно снизится время для восстановления управляемости тиристоров. Чтобы ограничить снижение времени для восстановления управляемости, необходимо ограничить рост амлитуды выходного напряжения инвертора не выше рекомендуемого уровня

0/6-0,7 от напряжения источника питания,

Часто нагрузка, включенная последовательно с фильтровым (разделительным конденсатором, представляет собой колебательный контур. Такой вид нагрузки встречается наиболее часто,-например индукционная нагревательная установка, в которой индуктор зашунтирован компенсирующим конденсатором, или магнитострикционный преобразователь, также зашунтированный компенсирующим конденсатором .

Цель изобретения - увеличение надежности работы инвертора при перегрузке,

Поставленная цель достигается тем, что инвертор снабжен двумя дополнительными дросселями, вентилем и двумя компенсирующими конденсаторами , первый из которых включен в диагональ постоянного тока моста пос ледовательно с нагрузкой, а второй параллельно цепочке из нагрузки и указанного первого конденсатора, к точке соединения которых подключен анод вентиля, катодом соединенного с анодной группой тиристоров моста, причем каждый компенсирующий конденсатор зашунтирован дополнительным дросселем.

На чертеже приведена схема независимого инвертора.

Инвертор,содержит вентильный мост на тиристорах 1-4 и встречнопараллельных вентилях (диодах) 3-8. В.диагональ переменного тока включены последовательно соединенные коммутирующие конденсатор 9 и дроссель 10. Мост подключен к входным, выводам через дроссель 11, В диагональ пос-тоянного тока моста через фильтрованный ( разделительный конденсатор 12 включен нагрузочный колебательный контур из активно-индуктивного элемента 13 и компенсирующих конденсаторов 14 и 15, точка соединения которых подключена к катодной группе тиристоров моста. Активно-индуктивный элемент 13 контура нагрузки и фильтровый конденсатор 12 зашунтированы вентилем 16, Конденсаторы 14 и 15 зашунтированы дросселями 17 и 18, .

Инвертор работает следующим образо{4.

От источника постоянного тОка через ,фильтровый дроссель 11, через 13 и дополнительные дроссели 17 и 18 заряжается фильтровый конденсатор 12, Тиристоры 1 и 4, 2 и 3 при работе инвертора отпираются поочередно, при этоМ через конту инвертора протекают импульсы- высокочастотного тока, выделяя в контуре нагрузки полезную мощность. При отпирании, например, тиристоров 1 и 4 высокочастотный импульс тока протекает снизу вверх,После прекращения импульса тока через прямые вентили 1 и 4 проводят ток встречно-параллельные вентили 8 и 5, При этом за счет частичного разряда коммутирующего конденсатора 9 высокочастотный импульс тока протекает по цепи: 95-12-13,14,15-8-10-9, Через нагрузочный контур из элементов 13, 14,

15импульс тока протекает сверх вниз т,е, вобратную сторону. Затем отпираются очередные прямые вентили (тиристоры) 2 и 3 и через них протекает очередной прямой импульс тока по цепи: 12-2-10-9-3-13,14,15-12. Через нагрузочный контур этот импульс снова протекает снизу BBegx, После прекращения прямого импульса тока через тиристоры 2 и 3 проводят ток встречно-параллельные вентили.6 и 7, при этом высо1 рчастотный импульс ток протекает по цепи: 9-10-6-12-13,14,157-9. Через нагрузочн лй колебательный контур этот импульс тока протекает снова сверху вниз. Далее процесс повторяется аналогичным образом, а чере нагрузочный колебательный контур из элементов 13-15 протекает переменный высокочастотный ток,

Описанный электромагнитный про цесс протекает в инверторе в том случае, если сопротивление нагрузки изменяется в пределах от нуля {режим возможного короткого замыкания нагрузки) до некоторой номинальной величины.

Применение в инверторе нагрузочного колебательного контура из активноиндуктивного элемента 13 и двух ком пенсирующих конденсаторов 14 и 15, общие выводы которых соединены с выходным зажимом моста, позволяет увелчить напряжение на активно-индуктивном элементе 13, в то время как выходное напряжение инвертора остается относительно низким, в пределах допустимой нормы.

Если напряжение на активно-индуктивном элементе 13 становится по амплитуде больше напряжения источника питания, т,е, больше напряжения на фильтровом конденсаторе 12, то отпирается дополнительный вентиль

16и дальнейший рост напряжения.на элементе 13 прекращается. При этом суммарное напряжение на элементе 13 и компенсирующем конденсаторе 15 не должно превышать по амплитуде уровня 0,6-0,7 от напряжения источника питания, что необходимо для устойчивой работы инвертора, когда сопротивление элемента 13 изменяется от номинальной величины в сторону увеличе- , ния, вплоть до бесконечности (такой случай имеет место, например, при индукционном нагреве, когда индуктор пуст). Рекомендуемый уровень выходного напряжения инвертора 0,Б-0,7 от входного достигается выбором соотношения величины компенсирукидих конденсаторов 14 и 15, включенных в нагрузочном колебательном контуре последовательно.

Чтобы Исключить позаряд конденсаторов 14 и 15 постоянным током чере вентиль 16, каждый конденсатор зашунтирован дополнительным дросселем 17 и 18, ,

Инвертор работоспособен при питании резкопеременной нагрузки, сопротивление которой может изменяться о нуля (короткое замыкание) до бесконечности (индуктор пуст). Индуктор бывает пустым, например, при циклическом нагреве стальнь1х заготовок во время замены горячей заготовки на холодную. Инвертор нет необходимости выключать на время замены заготовок, что упрощает его эксплуатацию. Улучшенные технические характеристики инвертора расширяют область его применения. Крометого, может быть увеличена средняя выходная мощность инвертора, так как он остается работоспособным при перегрузках, что повышает производительность питаемых от инвертора, установок.

Независимый инвертор может найти применение во вновь разрабатываемых преобразователях частоты, предназначаемых для питания индук ционных нагревательных установок, например, на автомобильных или машиностроительных заводах.

Формула изобретения

Независимый инвертор по авт.св. 235177, отличающийся

0 тем, что, с целью увеличения надежности при перегрузках, он снабжен двумя дополнительными дросселями, вентилем и двумя компенсирующими конденсаторами, первый из которых

5 включен в диагональ постоянного тока моста последовательно с нагрузкой, а второй -параллельно цепочке из нагрузки и указанного первого конденсатора, к точке соединения кото0рых под ключей,, анод вентиля, катодрм соединенного с анодной группой тиристоров моста, причем каждый компенсирующий конденсатор зашунтирован .дополнительным дросселем.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №235177, кл. Н 02 М 7/48, 1967.