Последовательный резонансный инвертор

/52 ЕТЕНИЯ О НИЕ ИЗО ДЕТЕЛЬСТ МУ,Четверня,ров,аерман ьство СССР /523, 1981 сновы прес И.: Высша ОНАНСН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Уральский политехнический институт им. С.И.Кирова, Волжское объединение по производству легковых автомобилей и Центральный научноисследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения(54) ПОСЛКДОВАТЕЛЬНЬЙ РКЗ ЫЙ . ИНВКРТОР(57) Изобретение относится к преобраэоьательной технике и может быть использовано в индукционных нагревательных установках. Целью является повышение надежности путем ограничения выходного напряжения при расширенных пределах изменения параметров нагрузочного контура, Устройство содержит мост на тиристорах 4-7 со встречными вентилями 8 - 11. В диагональ переменного тока моста включены коммутирующие конденсаторы 14 и 15 и дроссели 12 и 13 и нагрузка 30, Нагрузка 30 подключена к фильтровому конденсатору 3 через цепочки,состоящиеиз конденсаторов 16 - 19, обратных вентилей 20 - 23 и насыщающихся реакторов 24 - 27, Дополнительные дроссели 28 и 29 шунтируют соответственно элементы 20, 16, 24 : и 19, 27, 23. При возрастании ампли- ф туды выходного напряжения выше уровня 0,5 от входного напряжения, отпираются вентили 20, 23 или 21, 22 С обеих цепей в зависимости от полярности выходного напряжения. В результате напряжение на нагрузки ограничивается на уровне ниже допустимого, что сохраняет работоспособ- р ность инвертора в самых тяжелых Ж режимах. 1 ил, ЮИзобретение относится к преобразовательной технике с применением полупроводниковых вентилей, предназначено для необратимого преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частоты на выходе и может найти применение для питания током повышенной частоты однофазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки для стали,Цель изобретения - повышениенадежности инвертора путем ограничения его выходного напряжения прирасширенных пределах изменения параметров нагрузочного контура,На чертеже приведена схема устройства. 20В схеме инвертора через фильтровые дроссели 1 и 2 к входным зажимамплюс" и минус подключены фильтровый конденсатор 3 и тиристорный мост,выполненный на тиристорах 4 - 7, которые эашунтированы встречно-параллельными вентилями 8 - 11. Выходные зажимы инвертора подключены квыводам диагонали переменного токатиристорного моста и общим точкам 30соединения тиристоров 4 и 6,5 и 7через последовательно соединенныекоммутирующие основной и дополнительный дроссели 12 и 13 и конденсаторы14 или 15 соответственно. Конденсаторы 16 - 19, обратные вентили 20 - 2".и насыщающиеся реакторы 24 - 27 соединены в последовательные цепи, которые попарно подключены параллельно фильтровому конденсатору 3 и тиристорному мосту, Общие выводы этихцепей соединены с выходными зажимамиинвертора, последовательность соединения элементов 16 и 24, 19 и 27может быть любой, Каждый крайний вен.тиль 20 или 23 и последовательносоединенные конденсаторы и насыщающиеся реакторы 16 и 24 или 19 и 27цепей зашунтированы соответствующимдополнительным дросселем 28 или 29.К выходным зажимам инвертора подключен параллельный нагрузочный контуриз активно-индуктивной нагрузки (индуктора) 30 и батареи коммутирующихконденсаторов 31,В номинальном режиме инвертор работает следующим образом,Предварительно от источника "плюсминус" через фильтровые дроссели 1 и 2 заряжаются фильтровый конденсатор 3 до полного напряжения источника и дополнительные конденсаторы 1619 по последовательной цепи 16-24-28 - 17-25-30-26-18-29-27-19 - до четверти напряжения источника питаниякаждый. Тиристоры 4 - 7 моста отпираются попарно поочередно при этомчерез элементы контура инвертора ичерез нагрузку протекают импульсыпеременного тока, образуя на контуренагрузки переменное напряжение высокой частоты. Так, например, при отпирании тиристоров 4 и 7 импульс тока протекает по цепи 3-4- 14-12-30 и31-13-15-7"2. Через нагрузочный контур 30 и 31 этот импульс протекаетслева направо, После окончания импульса тока через тиристоры 4 и 7 отпираются встречно-параллельные вентили 8 - 11 и через них в том же контуре, но в обратном направлении протекает импульс тока от частичногоразряда конденсаторов 14 и 15 поцепи 14-8-3-11-15-13-30 и 31-12-14.Через нагрузку 30 и 31 этот импульстока протекает справа налево, Спустя некоторый промежуток времени после начала импульса через встречнопараллельные вентили 8 и 11 отпираются очередные тиристоры 5 и б моста, и через них протекает очеред-.ной импульс тока по цепи 3-5-15-13-30 и 31-12-14-6-3. В нагрузке 30 и31 этот импульс тока протекает справа налево, т,е. совпадает по направлению с импульсом тока вентилей 8 и11. По окончании этого импульса тока отпираются встречно-параллельныевентили 9 и 10, и через них в томже контуре, но в обратную сторонупротекает импульс тока от частичногоразряда конденсаторов 14 и 15 поцепи 15-9-3-10-14-12-30 и 3 1-13-15,Через нагрузку 30 и 31 этот импульспротекает слева направо, т,е. сновасменяется свое направлениеСпустянекоторый промежуток времени посленачала импульса через вентили 9 и 10вновь отпираются очередные тиристоры 4 и 7, и через них протекает очередной импульс тока аналогично описанному, совпадая в нагрузке 30 и31 по направлению с импульсом токавентилей 9 и 10. Таким образом, приочередном отпирании тиристоров 4 и 7или 5 и 6 через нагрузочный контур30 и 31 протекает переменный ток,129214 создавая в нем падение напряжения,пропорциональное величине его эквивалентного сопротивления. Описанныйрежим имеет место при сопротивлениинагруэочного контура, не превышающего некоторой допустимой величины. Формула изобретения Составитель И. ЖеребинаРедактор Н. Марголина Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко Заказ 283/56 Тираж 661ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Если сопротивление контура нагрузки возрастает выше допустимой величины что может иметь место, например, в конце плавки черных металлов в индукционных плавильных печах), происходит возрастание выходного напряжения на зажимах инвертора так же сверх допустимой величины, что приводит к снижению времени для восстановления управляемости тиристоров и к снижению надежности работы инвертора, Ограничение выходного напряжения инвертора достигается применением описанных цепей, которые работают следующим образом, При возрастании амплитуды выходного напряжения инвертора выше уровня 0,5 от входного напряжения отпираются вентили 20 и 23 или 21 и 22 обеих цепей в зависимости от полярности выходного напряжения. При этом импульсы обратного тока из контура нагрузки в контур источника питания 1(в фильтровый конденсатор) протекают ;по цепям 30,31-25-17-20-3-23-18-26- ;-30,31 или 30,31-21-24-16-3-18-27-22- -30,31. В результате напряжение на нагрузке ограничивается на уровне ниже допустимого, что сохраняет работоспособность инвертора даже в самых тяжелых режимах, когда индуктор пуст, а нагрузочный контур имеет максимальное сопротивление. Насыщающиеся реакторы 24 - 27 необходимы для поддержания выходного напряжения и выходной мощности инвертора на максимально допустимом уровне. При отсутствии в цепях насыщающихся реакторов амплитуда выходного напряженил иннертора снизилась бы до уровня 0,5 от выходного напряжения инвертора, что привело бы к снижению мощности инвертора в два раза по срав нению с допустимойе Последовательный резонансный ин вертор, содержащий подключенные квходным зажимам через дроссели фильтра фильтровьМ конденсатор и тиристорный мост с встречно-параллельновключенными вентилями, в диагональпеременного тока которого включеныпоследовательно соединенные основныекоммутирующие конденсатор и дроссельи цепь нагрузки, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повы шения надежности путем ограничениявыходного напряжения при расширенныхпределах изменения параметров нагрузочного контура, он снабжен четырьмяконденсаторами, обратными вентилямии насыщающимися реакторами, а такжедвумя дросселями и дополнительнымикоммутириющими . последовательносоединенными конденсатором и дросселем,. причем цепь нагрузки включена в 30 диагональ переменного тока между основными и дополнительными коммутирующими конденсаторами и дросселями,а каждый вывод цепи нагрузки подключен к обкладкам фильтрового кон денсатора через соответствующие цепочки, состоящие каждая из последо"вательно соединенных конденсатора,насыщающегося реактора и обратноговентиля, причем каждый крайний вен тиль одной цепи и каждые крайние последовательно соединенные конденсатор.и насыщающийся реактор другой цепи,подключенные к общей обкладке фильтрового:конденсатора, зашунтированы соот ветствующим введенным дросселем,