Способ регулирования мощности инверторов с отсекающими диодами

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 040179 (21) 2706 б 55/24-07с присоединением заявки М -Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нц 921034 Р 1 М Кл з Н 02 Р 13/18 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИ ИНВЕРТОРОВ С ОТСЕКИОЩ МОЩНОСТИИМИ ДИОДАМИ Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в технике индукционного нагрева металлов.Известен способ регулирования выходной мощности автономного инвертора путем изменения его напряжения питания. В этом случае инвертор питается от сети переменного тока через управляемый выпрямитель .1).Недостатком такого способа регулирования является понижение коэффи" циента мощности преобразовательной системы выпрямитель - инвертор, что при больших номинальных мощностях вызывает необходимость установки в сети косинусных конденсаторов,Известен также способ регулирования выходной мощности .автономного инвертора, который основан на использовании резонансных свойств нагруэочного колебательного контураДля. получения номинальной мощности выходная частота инвертора подбирается. такой, чтобы в нагрузочном коле 25 бательном контуре, образованном ак" тивно-инДуктивной и емкостной параллельно соединенными ветвями, обеспечивался резонанс токов.При этом эквивалентное сопротивление контура чисто З 0 активное.При снижении частоты эквивалентное сопротивление нагрузочного контура становится активно-индуктивным, причем его индуктивная составляющая сначала возрастает, затем достигает максимума и далее уменьшается. Величина максимума эк. вивалентной индуктивности тем больше, чем выше добротность нагрузочного контура 2). Однако при использовании такого способа регулирования в инверторах с отсекающими диодами имеет место увеличение уровня раскачки напряжения на вентиляхи реактивных элементах на критическоЦ частоте, соответствующей максимуму величины эквивалентной индуктивности, что понижает надежность работы инвертора.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ, заключающийся в изменении соотношения рабочей частоты инвертора и собственной резонансной частоты инверторной цепи 3.Недостаток данного способа состо.ит в увеличении индуктивной реакции нагрузочного контура при понижении частоты инвертирования, что влечетза собою возникновение перенапряжений на вентилях и снижение надежности.Целью данного изобретения является повышение надежности работытиристоров в инверторе с отсекающичи диодами при частотном регулировании мощности, выделяемой в нагруэочном колебательном контуре, путемуменьшения перенапряжений.Поставленная цель достигается тем,что при регулировании мощности путем изменения соотношения рабочейчастоты инвертора и собственной резонансной частоты инверторной цеписначала производят изменение собственной резонансной частоты инверторной цепи путем изменения емкостицепи, а затем изменяют рабочую частоту инвертора,Таким образом, при регулированиимощности перед снижением частотыинвертирования производят перекомпенсацию нагрузки путем увеличениякомпенсирующей емкости, Последующееже снижение частоты производят призаранее уменьшенной добротности.При.уменьшении добротности контуравеличина максимума индуктивной составляющей эквивалентного сопротивления также уменьшается, что обеспечивает возможность плавного снижения выходной мощности инвертора ЗОс допустимым уровнем раскачки напряжения на вентилях.На Фиг. 1 представлена принципиальная схема последовательного автономного инвертора с отсекающими 35диодами; на Фиг. 2 - пример реализации ключа для бесконтактного регулирования емкости компенсирующей батареи конденсаторов,Инвертор состоит из двух мосто Овых ячеек 1 и 2. Каждое плечо мостасостоит из тиристоров 3-6 однойячейки и тиристоров 7-10 другой ячейки. К диагоналям переменного токаячеек 1 и 2 подключены коммутирующие конденсаторы 11 и 12. Мостовыеячейки 1 и 2 подключены к выводамисточника питания 13 через дроссели14-17 Фильтра, причем конденсаторы18 и 19 фильтра, подключены через первичные обмотки 20 и 21 коммутирующих 50дросселей 22 и 23 параллельно указан,ным ячейкам 1 и 2 и выходным выводам,образованным катодными группамиячеек .1 и 2. Вторичные обмотки 24и 25 коммутирующих дросселей 22 и 5523 через отсекающие диоды 26 и 27подключены к фильтровым конденсаторам 18 и 19 ячеек 1 и 2. К выходнымвыводам инвертора псдключена активно-индуктивная нагрузка 28-29, эа- бОшунтированная компенсирующей батареей конденсаторов 30. Вспомогательный конденсатор 41 подключается косновной батарее через ключ 32.Инвертор с отсекающими диодами снаб жен блоком 33 управления силовыми тиристорами, состоящим иэ последовательно соединенных задающего генератора 34 с регулятором 35 частоты, с помощью которого изменяют частоту инвертирования: Формирователя 36 и распределителя 37, выходы которого соединены с управляющими электродами силовых тирнсторов инвертора.Компенсирующая батарея конденсаторов содержит вспомогательный конденсатор 31, подключенный к основному конденсатору 30 через встречно параллельные диод 38 и тиристор 39, управляющий электрод которого, эашунтированный переключателем 40 и резистором 41, подключен через диод 42 и пик-дроссель 43 к резистору 44 и вторичной обмотке насыщающегося трансформатора тока 45. Первичная обмотка трансформатора 45 включена в цепь основного конденсатора 30.Инвертор в кваэиустановившемся режиме работает следующим образом. Пусть Фильтровые и коммутирующие конденсаторы имеют полярность напряжения, указанную на.фиг. 1, При подаче импульсов управления на тиристоры 3 и 5 ячейки 1 происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 11 через первичную обмотку 20 коммутирующего дросселя 22 и нагрузку 28,29. При достижении максимума тока тиристоров 3 и 5 полярность напряжения на обмотках коммутирующего дросселя 22 меняется на противоположную и, как только это напряжение станет больше напряжения Фильтрового конденсатора 19, опирается диод 26 и происходит сброс излишней реактивной энергии с коммутирующего дросселя 22 на конденсатор 19 филь-тра. Далее аналогично работают тиристоры 7 и 9 и диод 27, затем ти- риаторы 4 и 6 и диод 26, заканчивается цикл работой тиристоров 8 и 10 и диода 27. В ходе технологического процесса (например плавки металлов) приходится изменять мощность, отдаваемую инвертором в нагрузку. При частотном регулировании мощности, при снижении частоты, нагрузку можно рассматривать, как последовательное сое. динение индуктивности 28 и активного сопротивления, 29. Но в схемах с отсекающими диодами не предусмотрен сброс излишней, реактивной энергии с нагрузки, а поэтому напряжение на элементах схемы будет повышенным.Для устранения этого недостатка перед снижением частоты сначала производят увеличение емкооти коммутирующих конденсаторов, подключая к основной батарее конденсаторов 30 с помощью ключа 32 дополнительный конденсатор 31, а затем снижают частоту инвертирования.Бесконфликтное ключевое устройство (фиг. 2) работает следующим образом.При прохождении тока конденсатора 30 через нуль последний заряжается до амплитудного значения напряжения. 5 Если предшествующая полуволна тока имела направление, указанное на фиг. 2 стрелкой, то полярность напряжения на конденсаторе 30 соответствует обозначенной на фиг. 2 и яв О ляется прямой для диода 38. Вследствие этого конденсатор 31 в рассматриваемый момент времени должен быть заряжен до того же напряжения, что и конденсатор 30. При размыкании пе реключателя 40 в рассматриваемый момент времени на управляющий переход тиристора 39 поступает отпирающий сигнал, Это обеспечивает присоединение коммутируемого конденсатора 31 к основному конденсатору 30 через диод 38 и включающийся тирис-. тор 39.Таким образом, изменение собственной резонансной частоты инверторной цепи путем изменения емкости конденсатора с последующим изменением частоты позволяет снизить перенапряжения на элементах инвертора н повысить его надежность,Формула и зобретенияСпособ регулирования мощности ннверторов с отсекающими диодами, заключающийся в изменении соотношения рабочей частоты инвертора и собственной резонансной частоты инверторной цепи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения перенапряжений, сначала производят изменение собственной резонансной частоты инверторной цепи путем изменения емкости, а затем изменяют рабочую частоту инвертораИсточники информации, принятые во внимание при .экспертизе1. Бедфорд Б Хофт Р. Теория автономных инверторов. М., ффЭнергия, 1969, с, 165.2. Там же, с. 168.3. Там же, с. 168.