Независимый инвертор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 СУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ П ВТОРСК В ЬС повышенн ьных печейель изобретео напряжени индукц черных(71) еский и я вых ели иной Устр ели 1 с ве сохранен вертора каммута тут им (72) В Ухов ивости е дрос рах 1 ой устойчфильтров,Ю.Пе В.И.Луз и И.А.С (53) 62 во сои 13 ст на тири -8 встречи тилями во С я и узлом колебательный очный 23, 1978,во СССР523, 1982.во СССР23, 1973укционной пе ельными комп средний из к выходным заллельно вентионденсатор оторых при с / У 535(57)ной п единера парторетабили имам илю 14, анич ен ЕРТосиой верт инв.В.Шипицин, В.Сгин, А,А,Новиклепухина1,314.572 (0886) Авторское свидет700905, кл, Н 02 МАвторское свидетел1051674, кл, Н 02 МАвторское свидетел695, кл, Н 02 МНЕЗАВИСИМЫИ ИНВИзобретение отнреобразовательнб. использовано для ЗОБРЕТЕН ой частоты скомпенсированныхнных плавил дляеталловЦ ния -араллельного ммутации. Нагру контур образою и тремя по- нсирующимиИзобретение относится к преоб - разовательной технике с применением полупроводниковых вентилей, предназначено для необратимого преобразования энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока повышенной частотЫ на выходе, и может быть использовано для питания током повышенной частоты однофаз" ной скомпенсированной переменной нагрузки, например, индукционной нагревательной установки для стали, а именно скомпенсированной индукционной плавильной печи для черных металлов.Цель изобретения - увеличение выходного напряжения при сохранении повьппенной коммутационной устойчивости.На чертеже показана схема инфертора,Тирцсторы 1-4 и вентили 5-8 образуют мост, Конденсатор 9 и дроссели 10 и 11 образуют узел коммутации,причем конденсатор 9 и дроссель 10соединены последовательно н включены в диагональ переменного тока моста, а дроссель 11 - последовательнос мостом, Мост с последовательно сним соединенным внешним коммутирующим дросселем 11 через дроссели 12и 13 фильтра присоединен к входнымзакимам "Плюс" и "Минуси эашунтирован вентилем 14, катод которогосоединен с анодной группой тиристоров моста, Нагрузка индукционнаяпланильная печь) 15 и конденсаторы16 - 17 образуют последовательнуюцепочку, параллельно которой подключен компенсирующий конденсатор 18.Конденсаторы 16-18 совместно с нагрузкой образуют нагрузочный колебательный контур.Инвертор работает следующим образом.Предварительно от источника питания через дроссели 12 и 13 заряжаются конденсаторы 16 - 18 нагрузочного контура, причем конденсатор 18 заряжается до полного напряжения, а конденсаторы 16 и 17 - до половинного через обмотку индукционной плавильной печи,Тиристоры моста 1, 4 и 2, 3 отпираются попарно-поочередно.При отпирании, например, тнристоров 1 и 4 в контуре инвертора и через нагрузочный колебательный контур 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 протекает импульс тока от предварительно заряженных конденсаторовнагрузочного контура 16 - 18 по цепи: 18 и 16,15, 17-1-10-9-4-11-18и 16, 15, 17. Этот импульс тока че"рез нагрузочный контур протекаетснизу вверх, возбуждая в нем колебательный ток высокой частоты. Послеокончания импульса тока тиристоровотпираются встречно-параллельныевентили 5 и 8 и в том же контуре,но в обратную сторону протекает очередной импульс тока от частичногоразряда коммутирующего конденсатора9 но цепи: 9-10-5-18 и 16,15,17"118-9, Одновременно от источника питания подзаряжаются конденсаторы 18и 16,17. Импульс тока, протекающийчерез встречно-параллельные вентили,и ток подзаряда протекают через нагрузочный контур сверху вниз, такжевозбуждая в нем колебательный ток.Затем отпираются очередные тиристоры2 и 3 и через них протекает очередной импульс тока по цепи: 18 и 16,15,17-2-9-10-3-11-18 и 6, 15, 17, который через нагрузочный контур протекает снизу вверх, также возбуждаяв нем колебательный ток. После окончания этого импульса тока отпираются встречно-параллельные вентили 6 и 7 и через них протекает очередной импульс тока по цепи: 9-6-18 и 16, 15,17-11-7-10-9, который протекает через нагрузочный контур сверху вниз и совместно с током подэаряда вызывает в нем колебательный ток. Затем отпираюТся очередные тиристоры 1 и 4 и электромагнитный процесс в ин" верторе продолжается аналогично описанному.Таким образом, при поочередном отпирании тиристоров моста через на" груэочный колебательный контур протекает переменный ток повышенной частоты, На нагруэочном колебательном контуре выделяется переменное напряжение повьппенной частоты, величина которого зависит от сопротивления нагруэочногб контура. При увеличении сопротивления нагрузочного кон. тура растет выходное напряжение инвертора. Если выходное напряжение по амплитуде меньше 0,7-0,75 входного, тиристорам предоставляется максимальное время для восстановления управляемости. Прн дальнейшем увеличении выходного напряжения набЗаказ 991/57 Тираж 665 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 людается снижение времени, предоставляемого для восстановления управляемости тиристоров.Если выходное напряжение по ампли туде больше напряжения источника питания, отпирается вентиль н дальнейший рост выходного напряжения прекращается. Выходное напряжение стабилизируется на уровне 1,0 от входного, 1 О При этом тиристорам предоставляется минимально необходимое время для восстановления управляемости, таккак при стабилизации амплитуды выходного напряжения на уровне 1 от 15входного прекращается дальнейшее снижение времени для восстановления управляемости тиристоров, несмотря надальнейшее увеличени сопротивлениянагруэочного контура.Режим плавки черных металлов, вчастности сталей, осуществляетсяследующим обраэом.В начале плавки, нагреваемый металл (или шихта) имеет температуру 25ниже точки Кюри и обладает магнитными свойствами. При этом индукторпечи имеет увеличенную индуктивность,и частота контура нагрузки определяется параметрами индукционной печи 30и эквивалентной емкостью компенсирующих конденсаторов. Инвертор почастоте настраивается в резонанс счастотой контура нагрузки. Выходное напряжение инвертора по амплитуде выбирается несколько ниже 1 поотношению к напряжению источника питания, причем бестоковая пауза между импульсом тока через встречнопараллельные вентили и импульсом 40тока через вновь открытые очередныетиристоры выбирается минимальнойипи вообще отсутствует,После перехода температуры нагреваемого металла за точку Кюри уменьшается индуктивность индуктора печи,а собственная частота нагруэочного контура возрастает. Одновременно,вслед эа изменением частоты контуранагрузки, путем поддержания режимареэонанса возрастает и выходная час"тота инеертора. При этом выходноенапряжение инвертора по амплитудедостигает 1 по сравнению с входным,и дальнейший рост амплитуды выходного напряжения прекращается, т.е. выходное напряжение стабилизируется,Процессы плавки и прогрев расплавленного металла происходят при стабилизированном выходном напряжении.При этом время для восстановленияуправляемости тиристоров остаетсястабильным, не уменьшается, и инвертор отдает в нагрузку максимальнуюмощность, так как на контуре нагрузки поддерживается максимальное выходное напряжение. Кроме того, правильно выбирая соотношение емкостей конденсаторов 16 - 18, можно питать индукционные плавильные печи с болеевысоким напряжением, чем выходноенапряжение инвертора на выходных зажимах. формула изобретения Независиьаий инвертор, содержащий подключенные через дроссели фильтра к входным зажимам тиристорный мост с вентилями встречно"параллельного включения и узлом коммутации и после. довательную цепочку иэ двух конденсаторов н включенной между ними цепи нагрузки, а также компенсирующий конденсатор и вентиль, катод которого подключен к анодной группе моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выходного напряжения при сохранении повышенной коммутационной устойчивости, компенсирующий конденсатор подключен параллельно последовательной цепочке и защуитирован укаэанным вентилем.