Автономный последовательный инвертор

,105167 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) Н 02 М 751 САНИЕ ИЗОБРЕТСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИЙ(71) Уральский орденаТрудового Крного Знамени политехнический институт им. С,М.Кирова и Центральныйнаучно-исследовательский институтматериалов и технологии тяжелого итранспортного машиностроения(54)(57) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙИНВЕРТОР по авт, св. Р 535695, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с.целью увеличения и. регулирования выходной мощности и выходного напряжения, последовательно с каждым диодомвключен по крайней мере один нелинейный дроссель, зашунтированныйэлектрическим коммутирующим контактом, связанным с блоком управления,подключенным к выходным зажимам инвертора.Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техники, используемым преимущественнодля питания током повышенной частотырезко переменной нагрузки, например,индукционной нагревательной или плавильной установки, или магнитострикционного преобразователя.По основному авт. св. Р 535695 известен автономный последовательный инвертор,содержащий включенный через дроссель фильтра к входным зажимам вентильный мост с узлом коммутации, подключенную параллельно мосту последовательнуюцепь из нагрузки и двух разделительных конденсаторов, а также двух диодов, подключенных между общей точкойнагрузки, и разделительного конденсатора и между зажимом другого разделительного конденсатора 1 .Недостаток известного инверторасостоит в том, что амплитуда выходного напряжения в нем ограничиваетсяна уровне 0,5 от входного.Из условий работоспособности тиристоров допустимо выходное напряжение на уровне 0,7-0,8 от входногонапряжения, что позволило бы примерно в 2 раза увеличить выходную мощность инвертора без изменения параметров его коммутирующего контура.Кроме того, имеется необходимостьрегулирования выходного напряженияи выходной мощности инвертора в течение технологического цикла и в зависимости от загрузки, например, индукционной плавильной печи. 35Цель изобретения - увеличениеи регулирование выходной мощности ивыходного напряжения инвертора.Поставленная цель достигаетсятем, что в автономном последовательном инверторе, последовательно скаждым диодом включен,по крайней мере один нелинейный дроссель, зашунтированный электрическим коммутирующим контактом, связанным с волоком 45управления, подключенным к выходнымзажимам инвертора.На чертеже приведена схема устройства,Устройство содержит тиристоры 1-4вентильного моста, встречно-параллельные вентили 5-8, коммутирующийконденсатор 9, соответственно внутренний и внешний коммутирующие дроссели 10-11, разделительные конденсаторы 12-13, нагрузку 14 активно-индуктивнуюнапример, индукционнаяплавильная печь ), компенсирующийконденсатор 15, диоды 16-17, фильтровые дроссели 18-19, нелинейныедроссели 20-23, электрические контакты 24-27, блок 28 управления.Нелинейные дроссели 20-21 и 22-23включены на два последовательно врассечку цепей последовательно с диодами 16 и 17. Каждый дроссель 20-23 зашунтирован соответствукщими электрическими контактами 24-27, которые механически связаны с блоком 28 управления, подключенным к выходным зажимам инвертора.Инвертор работает следующим образ ом.При отпирании, например, .тиристоров 1 и 4 череэ 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 направления высокочастотного импульса тока тиристоры 1 и 4 запираются и проводят импульс тока разряда коммутирующего конденсатора встречно-параллельные вентили 8 и 5. Затем включаются 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, конденсатор 13, нагрузка 14 и конденсатор 15, конденсатор 12. При изменении направления тока импульс тока протекает в этом же контуре через встречно-параллельные вентили 6 и 7.Через нагрузочный колебательный контур иэ элементов 14 и 15 подключенный к выходным зажимам инвертора протекает переменный высокочастотный ток.При увеличении эквивалентного сопротивления нагрузочного колебательного контура (при увеличении сопротивления нагрузки 14 1 увеличивается величина выходного напряжения инвертора и его мощность. Когда амплитуда выходного напряжения превышает величину напряжения на конденсаторах 12 и 13, отпираются вентили 16 и 17 и через них и через нелинейные дроссели 20, 21 и 22, 23 начинает протекать обратный ток от нагрузки в источник питания,по цепям: нагрузочный контур 14 и 15, дроссели 21 и 20, диод 16, конденсатор 12, нагруэочные контуры 14 и 15, нагрузочные контуры 14 и 15, конденсатор 13, диод 17, дроссели 23 и.22, нагруэочные контуры 14 и 15, При этом в зависимости от состояния намагниченности и параметров нелинейных дросселей 20-23 выходное напряжение инвертора ограничивается и стабилизируется на каком-то определенном уровне при всех возможных увеличениях сопротивления нагрузочцого контура, вплоть до пустого состояния индуктора,что соответствует холостому ходу нагревательной установки.В исходном состоянии нелинейные дроссели 20-23 находятся в ненасыщенном состоянии, т.е. их сердечники имеют какую-то остаточную индукцию,Заказ 8684/55 Тираж 687 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в соответствии с петлей перемагничивания. При включении диодов 16 и 17 дроссели намагничиваются до насыщения. При этом по цепи протекает малый обратный ток, так как индуктивность дросселей во время их перемагничивания достаточно велика.При насыщении сердечников дросселей их индуктивность резко уменьшается, и импульс обратного тока в цепи тоже резко возрастает. Такое ограничение обратного тока в цепи возврата избыточной энергии с помощью нелинейных дросселей поэвдляет увеличить амплитуду выходного напряжения инвертора до рекомендуемой допустимой величины 0,7-0,8 от напряжения источника питания, и соответственно примерно в 2 раза увеличить выходную мощность инвертора при тех же параметрах его контура коммутации.В различных технологических режимах сопротивление нагрузки меняется в очень широких пределах. При этом величина выходного напряжения зависит от жесткости выходной характеристики инвертора, которая определя-. ется индуктивностью дросселей 20-23 в .насыщенном состоянии. Чем меньше эта индуктивность, тем более жесткая выходная характеристика инвертора, и более стабильное выходное напряжение и мощность инвертора. Применение нескольких последовательно соединенныхнелинейных дросселей 20, 21 и 22, 23 в каждой цепи обратного тока и шунтирование их соответственно. в каждой цепи по одному или груп-. пами с помощью электрических контак тов 24-27, позволяет эффективно регу лировать во время технологического процесса ( например, плавки )выходное, напряжение и мощность инвертора, а 1 также компенсировать недостаточнуюжесткость выходной характеристикиинвертора.Включение и выключение электрических контактов 24-27 осуществляется 5 блоком 28 управления как при ручномуправлении, так и автоматическиДля этого блок управления подключенк выходным зажимам инвертора и автоматически переключает электрические 10 контакты в зависимости от величинывыходного напряженияинвертора.Темсамым поддерживается неизменным выходное напряжение инвертора при всехизменениях сопротивления нагрузки, 15 а также требуемый технологический ре -жим, например, по заданной программе.Экономический эффект заключаетсякак в увеличении примерно в 2 разавыходной мощности инвертора при техже параметрах его коммутирующегоконтура, так и в оптимизации поддержания требуемого технологическогорежимаВеличина экономии зависит отмощности инвертора, режимов его эксплуатации, производительности иудельной стоимости производимой продукции, например, расплавленного металла. При сохранении режимов эксплуатации инвертора и удельной стоимости продукции, при увеличении З 0 мощности в 2 раза, примерно во столь.ко же раз возрастет производительность всей установки. Реально этоможет быть достигнуто, например, припитании от усовершенствования инвер тора более мощной плавильной печи,большей производительности.При необходимости более плавнорегулировать выходные мощности и напряжение можно последовательно ис пользовать большее количество нелинейных дросселей и шунтирующих коммутирующих контактов.