Автономный последовательный инвертор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51)4 Н 02 М 7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ В.С.Ухоетверов,(57) Изобр зовательно ваться, на реобр ользо ие относится к технике, может ис имер, для питания дук напряжении. 2 ил. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Уральский политехническийинститут им.С.М,Кирова и Волжсобъединение по производству леавтомобилей(56) Авторское свидетельство СР 535695, кл. Н 02 М 7/523, 19(54) АВТОНОМНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛИНВЕРТОР ционной нагревательной установки длястали и является усовершенствованиемизобретения по а.с. 9 535695. Цельюявляется повышение надежности путемэффективного ограничения перенапряжений на элементах. Устр-во содержитвентильный мост с коммутирующимиконденсатором 9 и дросселями 10, 11.Параллельно мосту подключена последовательная цепь из разделительныхконденсаторов 12, 13 и нагрузки 14.Конденсаторы 12,13 зашунтированы цепочками из варисторов 20,2 1, дополнительны 1 конденсаторов 22,23 и резисторов 24,25. При появлении наразделительных конденсаторах 12,13мощных перенапряжений, связанных срезким уменьшением потребления мощности инвертором, энергопоглощающаяспособность варисторов м.б, полностьюиспользована для снятия этих пере1 13289Изобретение относится к преобразовательной технике с применением полупроводниковых вентилей, предназначенодля необратимого преобразованияСэнергии постоянного тока на входев энергию переменного тока повышеннойчастоты на выходе, кроме того, онопредназначено для питания током по"вышенной частоты одноФазной переменной нагрузки, например индукционной нагревательной установки длястали, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. У 535695.Цель изобретения - повышение надежности путем эФФективного ограничения перенапряжений на его элементах.На Фиг.1 приведена схема инвертора,.на Фиг.2 - то же, вариант выполнения,Тиристоры 1-4 (Фиг.1) и вентили 205-8 образуют вентильный мост с узломкоммутации, состоящим из конденсатора 9 и дросселей 10-11. Параллельномосту подключена последовательнаяцепь из двух разделительных конденсаторов 12 и 13, нагрузки 14 с компенсирующим конденсатором 15 и двухвентилей 16 и 17, причем каждый изуказанных вентилей включен между общей точкой нагрузки и разделительного З 0конденсатора и между зажимом другогоразделительного конденсатора, мостподключен к входным зажимам черездроссели 18 и 19. Параллельно разделительным конденсаторам 12 и 13 подключены соответствующие последовательные цепи, состоящие из варисторов20; 21 и дополнительных конденсаторов 22 и 23, зашунтированных резисторами 24 и 25.40В установившемся режиме инвертор,работает следующим образом,При поочередном попарном отпирании тиристоров моста через тиристоры,а затем через встречно-параллельныевентили протекают импульсы прямогои обратного тока. Эти импульсы переменного тока замыкаются по внешнейцепи моста через Разделительныеконденсаторы 12 и 13 и нагрузочныйколебательный контур 14 и 15. Приэтом на контуре нагрузки происходитпадение напряжения, определяемоесопротивлением контура. Если сопротивление контура относительно невелико и амплитуда напряжения на контуре нагрузки меньше, чем напряжениена каждом Разделительном конденсаторе 12 и 13, вентили 16 и 17 запер 08 2ты обратным напряжением. При увеличении сопротивления активно-индуктивной нагрузки выше допустимой величины увеличивается сопротивление всего нагрузочнога контура и величина па. дения напряжения на нем. Если при этом амплитуда напряжения на контуре превышает величину напряжения наразделительных конденсаторах 12 и 13, отпираются вентили 16 и 17 и напряжение на нагрузочном контуре ограничивается по амплитуде на уровне напряжения на конденсаторах 12 и 13, т.е. на уровне 0,5 от величины входного напряжения источника.В таком режиме на нагрузке выделяется максимальная мощность, а от источника через Фильтровые дроссели,18 и 19 потребляется максимальный ток. При этом в Фильтровых дросселях 18 и 19 запасается весьма большая электромагнитная энергия.Всякий раз при оперативном выключении инвертора снятием управляющих импульсов с тиристоров моста или при резком уменьшении мощности инвертора, потребление тока от источника резко прекращается, при этом запасенная в дросселях Фильтра 18 и 19 электромагнитная энергия превращается в электрическую в виде избыточного напряжения на разделительных конденсаторах 12 и 13, что является перенапряжением для инвертора. Величина перенапряжений, особенно при относительно небольших по величине емкостях Фильтровых конденсаторов 12 и 13, может многократно превышать номинальное, что опасно для оборудования инвертора, Особенно опасны перенапряжения при очередном включении инвертора, когда конденсаторы 12 и 13 заряжены до значительно более высокого напряжения по сравнению с номинальным, что резко снижает надежность инвертора и вынуждает применять тиристоры и вентили повышенных классов по напряжению, а это существенно удорожает его стоимость.Подключение цепей из варистора, дополнительного конденсатора и, резистора параллельно разделительным конденсаторам 12 и 13 позволяет ограничить величину перенапряжений на допустимом уровне, например на уровне 1,5-кратном и, возможно, ниже, Указанные цепи работают следующим образом, При номинальном напряжении на конденсато з132890рах 12 и 13 варисторы 20 и 21 имеютбольшое электрическое сопротивлениеи через них не протекает ток (кроменезначительного тока утечки), Приэтом дополнительные конденсаторы 225и 23, зашунтированные резисторами24 и 25, остаются разряженными, чтопозволяет применять импульсные конденсаторы с разряженными, повышенными удельными показателями. При возникновении перенапряжений разделительные конденсаторы 12 и 13 начинаютдополнительно заряжаться за счетФзапасенной в фильтровых дросселях 18и 19 электромагнитной энергии по цепичерез источник питания . По мере увеличения перенапряжений на разделительных конденсаторах 12 и 13 сопротивление варисторов падает и ток через них растет в соответствии с ихвольт-амперной характеристикой. В результате дополнительные конденса-.торы 22 и 23 тоже заряжаются, принимая на себя большую часть электромагнитной энергии, запасенной в фильт 1ровых дросселях 18 и 19, В итогеперенапряжения существенно ограничиваются. Чем круче изгиб вольт-амперной характеристики варистора и чем Зпбольше емкость дополнительных конденсаторов 22 и 23, тем меньше возможныеперенапряжения, Так что уровень перенапряжений зависит в итоге от запроектированных параметров указанныхцепей.По мере заряда дополнительных конденсаторов 22 и 23 ток через варисторы 20 и 21 снижается до нуля,а сами конденсаторы затем разряжаются через шунтирующие их резисторы24 и 25. После этого инвертор готовк очередному включению.:В защитной цепи, содержащей дополнительные конденсаторы 22 и 23,постоянный ток не протекает, что всякий раз защищает варисторы от перегрева и разрушения при достаточномалых принятых запасах по напряжению,Так, если напряжение перегиба ввольт-амперной характеристике варистора окажется очень близким от амплитуды пульсаций напряжения на разделительных конденсаторах 12 и 13в рабочих режимах инвертора, то надополнительных конденсаторах 22и 23 появится некоторое небольшоенапряжение, что воспрепятствует дальнейшему росту тока через варисторы 84и сохранит их от разрушения. Этопозволяет выбирать варисторы с минимальным запасом по напряжению и,следовательно, получить максимальныйэффект по ограничению напряженийпри повышенной надежности их работы.При появлении на разделительныхконденсаторах мощных перенапряжений,связанных с резким уменьшением потребления мощности инвертором,энергопоглощающая способность варисторов может быть полностью использована для снятия этих перенапряжений,при этом они нагреваются до предельной температуры, и при отсутствиипоследовательно с ними включенныхконденсаторов могли бы разрушатьсяостаточным током. Однако при наличииуказанных конденсаторов по мере увеличения температуры варисторов токчерез них уменьшается за счет увеличивающегося напряжения на конденсаторах, т.е. осуществляется автоматическая защита варисторовТакимобразом, шунтирование разделительныхконденсаторов предлагаемой защитнойцепью позволяет эффективно защищатьот перенапряжений инвертор и обеспечивать оптимальный режим этой защитной цепи и минимальную стоимость оборудования этой цепи (непосредственное подключение варисторов к разделительным конденсаторам 12 и 13 потребовало бы принимать большие запасы понапряжению, что привело бы к увеличению уровня перенапряжений в инверторе) . На фиг.2 приведена упрощенная схема устройства, содержащая лишь одну цепь из варистора 20, дополнительного конденсатора 22 и резистора 24, которая подключена параллельно цепи из последовательно соединенных нагрузочного контура 14-15 и двух разделительных конденсаторов 12 и 13. В этой схеме устройства без изменения сущности изобретения также достигается эффект ограничения перенапряжений, правда на несколько более высоком уровне, так как к защитной цепи кроме напряжения на конденсаторах 12 и 13 дополнительно прикладывается напряжение нагрузки 14-15. В этой схеме уровень ограничения напряжения будет больше на величину амплитуды напряжения на контуре нагрузки,Все остальные свойства сохраняются.328908 элементах, он снабжен двумя цепями,состоящими иэ последовательно соединенных варистора и дополнительногоконденсатора, эашунтированного резистором, каждая из которых подключенапараллельно соответствующему раздели"тельному конденсатору. Составитель И.Жер Техред Л. Сердюков а едактор С,Пекарь Решетни орре 659комитетткрытий Подписи д, 4/5 ская н Производственно-полиграфическое предприятие Формула и з о б р е т е н и я Автономный последовательный инвертор по авт.св. Р 535695, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью по.вышения надежности путем эффективного ограничения перенапряжений на его аказ 3495/55 Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Р жгород, ул. Проектная, 4