Послідовний резонансний інвертор

Послідовний резонансний інвертор з подвоєнням частоти і діодами зустрічного струму, що складається з фільтрового дроселя, включеного в коло живлення постійного струму інвертора, чотирьох тиристорів і зустрічно-паралельно підключе них до них діодів, зібраних в мостову схему, комутуючих конденсатора та індуктивності, з'єднаних послідовно і підключених до діагоналі мосту та послідовно з'єднаних у вихідному колі інвертора і підключених паралельно мосту розділового конденсатора, індуктивності та навантажувального контуру, який відрізняється тим, що у вихідне коло інвертора в навантажувальний контур введені дві паралельно з'єднані гілки, одна з яких містить послідовно з'єднані регульовану індуктивність і компенсуючий конденсатор, а друга - послідовно з'єднані регульовану індуктивність, компенсуючий конденсатор і навантаження. Корисна модель відноситься до електротехніки, а саме до перетворювальної техніки і може бути використаний в тиристорних перетворювачах частоти для індукційного нагрівання металів. Найбільш близьким за технічною сутністю є послідовний резонансний інвертор з подвоєнням частоти і діодами зустрічного струму, що складається з фільтрового дроселя, включеного в коло живлення постійного струму інвертора, чотирьох тиристорів і зустрічно-паралельно підключених до них діодів, що зібрані в мостову схему, комутуючих конденсатора й індуктивності, з'єднаних послідовно й підключених до діагоналі мосту та послідовно з'єднаних у вихідному колі інвертора і підключених паралельно мосту розділового конденсатора, індуктивності та навантажувального контуру, що складається з паралельно включених навантаження і конденсатора, що компенсує [Системы управления с тиристорними преобразователями частоты для электротехнологии / СВ. Шапиро, Ю.М. Зинин, А.В. Иванов; Под. ред. С В . Шапиро. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -168 с : ил. - с. 35-49]. Недоліком такого послідовного резонансного інвертора є істотна залежність енергетичного режиму його роботи, вольтамперних (комутаційних) показників елементів схеми від параметрів навантаження і неможливість узгодження його з навантаженням за період індукційного нагрівання металів при зміні його параметрів, для стабілізації потужності на максимально можливому або заданому рівні. Узгодження послідовного резонансного інвертора з навантаженням, при зміні його параметрів, і стабілізація потужності на максимально можливому або заданому рівні протягом періоду індукційного нагрівання є важливими особливостями при розробці і експлуатації тиристорних перетворювачів частоти для індукційного нагрівання металів, а схема побудови інвертора повинна забезпечувати необхідний або максимальний енергетичний режим роботи перетворювача у всьому діапазоні зміни параметрів навантаження. Технічним завданням корисної моделі є вдосконалення послідовного резонансного інвертора для індукційного нагрівання металів, у якому введення у вихідне коло інвертора в навантажувальний контур двох паралельно з'єднаних гілок, що включають додаткові реактивні елементи, дозволило б забезпечити узгодження його з навантаженням і стабілізацію максимальної або заданої потужності перетворювача протягом усього періоду індукційного нагрівання металів при незмінній робочій частоті інвертора і за рахунок цього поліпшити використання тиристорного перетворювача частоти, знизити час нагрівання металу, підвищити продуктивність установки, її термічний ККД і, отже, техніко-економічні показники процесу індукційного нагрівання металів. 00 10798 Поставлене завдання вирішується тим, що в ня, через деякий інтервал часу, знову відчиняютьпослідовному резонансному інверторі з подвоєнся тиристори 2 і 5 тощо. ням частоти і діодами зустрічного струму, що Струм навантажувального контуру визначаєтскладається з фільтрового дроселя, включеного в ься змінною складовою вхідного струму тиристорколо живлення постійного струму інвертора, чотино-діодної комірки, що проходить по елементах рьох тиристорів і зустрічно-паралельно підключенавантажувального контуру інвертора. В інтервалі них до них діодів, зібраних в мостову схему, комупровідності тиристорів З і 4 та діодів 7 і 8 цей туючих конденсатора й індуктивності, з'єднаних струм має таку ж форму і миттєві значення, як і в послідовно і підключених до діагоналі мосту та інтервалах провідності тиристорів 2 і 5 та діодів 6 і послідовно з'єднаних у вихідному колі інвертора і 9. Таким чином, одному періоду перемикання типідключених паралельно мосту розділового конристорів відповідають два повних періоди струму денсатора, індуктивності та навантажувального навантажувального контуру. Якщо цей струм контуру, згідно винаходу у вихідне коло інвертора збігається за фазою з напругою на навантажув навантажувальний контур введені дві паралельвальному контурі, значить контур настроєний на но з'єднані гілки, одна з яких містить послідовно резонансну частоту, що дорівнює робочій частоті з'єднані регульовану індуктивність і конденсатор, інвертора, а еквівалентний опір навантажувальнощо компенсує, а друга - послідовно з'єднані регуго контуру інвертора є чисто активним. При певльовану індуктивність, конденсатор, що компенсує ному значенні цього еквівалентного активного і навантаження. опору навантажувального контуру потужність, передана інвертором у навантаження 18, максиНа фіг.1 зображено схему послідовного резомальна, тобто в цьому випадку інвертор працює в нансного інвертора з подвоєнням частоти і діодамаксимальному енергетичному режимі. ми зустрічного струму, на фіг.2 - криві зміни параметрів навантаження і відповідних змін Особливість максимального енергетичного регульованих індуктивностей. режиму роботи тиристорного перетворювача часПослідовний резонансний інвертор з подвоєнтоти полягає в тім, що параметри навантаження ням частоти і діодами зустрічного струму склада18 і робоча частота інвертора повинні мати певні ється з фільтрового дроселя 1, включеного в коло значення, щоб при настроюванні навантажувальживлення постійного струму інвертора, чотирьох ного контуру на такий енергетичний режим забезтиристорів 2, 3, 4, 5 і зустрічно-паралельно підпечувалися необхідні електромагнітні процеси в ключених до них діодів 6, 7, 8, 9, зібраних в мостоперетворювачі з максимальним використанням ву схему, комутуючих конденсатора 10 й індуктивустановленої його потужності. ності 11, з'єднаних послідовно та утворюють Потужність Рн, передана інвертором у наванкомутуючий контур і підключених до діагоналі мостаження 18, в основному залежить від резонансної ту та послідовно з'єднаних у вихідному колі інверчастоти сор та величини еквівалентного активного тора і підключених паралельно мосту розділового опору RE навантажувального контуру, що склаконденсатора 12, індуктивності 13 та навантажудається з двох регульованих індуктивностей 14 і вального контуру інвертора, що складається з 16, двох конденсаторів 15 і 17, що компенсують та двох паралельно з'єднаних гілок, одна з яких міснавантаження 18. тить послідовно з'єднані регульовану індуктивність PH=f(RE,coP) 14 і конденсатор, 15, що компенсує, а друга - поДля того, щоб потужність Рн, передана інверслідовно з'єднані регульовану індуктивність 16, тором у навантаження 18 була максимальною або конденсатор 17, що компенсує і навантаження 18. заданою в процесі індукційного нагрівання металу, Працює послідовний резонансний інвертор танеобхідно за період нагрівання забезпечити неким чином. змінними потрібне певне значення еквівалентного Живлення послідовного резонансного інвертоактивного опору RE=Const, що відповідає максира здійснюється від джерела постійної напруги мальній або заданій потужності і постійне значенчерез фільтровий дросель 1, включений в коло ня резонансної частоти Ю р ~ < - / O n s t навантажуваживлення його вхідного постійного струму. При подачі імпульсів керування на тиристори 2 і 5, вольного контуру, що дорівнює робочій частоті ни відчиняються і результуюча комутуюча ємність, інвертора. Для забезпечення таких умов у наванщо складається з конденсаторів 10 і 12, починає тажувальному контурі інвертора застосовуються перезаряджатися за рахунок проходження струму дві регульовані індуктивності 14 і 16 та два кончерез індуктивності 11, 13 і навантажувальний денсатори 15 і 17, що компенсують. У свою чергу, контур інвертора. Напівхвиля струму тиристорів 2 і еквівалентний активний опір RE І резонансна час5 має форму, близьку до синусоїдальної. При протота ®р навантажувального контуру залежать від ходженні струму в комутуючому контурі через параметрів навантаження 18, значень двох регунуль, тиристори 2 і 5 зачиняються і у цей момент льованих індуктивностей 14 і 16 та двох конденсавідчиняються діоди зустрічного струму 6 і 9, а реторів 15 і 17, що компенсують. зультуюча комутуюча ємність продовжує перезаRE=f(LH,rH,L1,L2,C1,C2), ряджатися. Через деякий проміжок часу після заcop=f(l_H,rH,L1,L2,C1,C2), чинення діодів 6 і 9 подаються імпульси керування де І_н і г н - еквівалентні індуктивність і активна тиристори 3 і 4, вони відчиняються, і знову поний опір навантаження 18; чинається перезаряджатися результуюча комуL1 і L2 - регульовані індуктивності 14 і 16; туюча ємність. У момент закриття тиристорів 3 і 4 С1 і С2 - конденсатори 15 і 17, що компенсувідмикаються діоди 7 і 8, а після їхнього зачиненють. 10798 При зміні параметрів навантаження І_н і гн у процесі індукційного нагрівання металів змінюються і значення величин RE та ^ Р . Для компенсації цих змін і підтриманні на незмінному заданому рівні значень RE І Ю р використовується регулювання індуктивностей 14 і 16 певним чином відповідно до змін параметрів навантаження 18. На фіг. 2. наведено типові криві зміни параметрів навантаження 18 при індукційній плавці феромагнітних матеріалів і відповідні необхідні зміни регульованих індуктивностей 14 і 16, що забезпечують стабілізацію максимальної потужності інвертора при незмінній його робочій частоті за період Т нагрівання металу. Зміна величини індуктивності 14 більшою мірою впливає на зміну резонансної частоти Ю Р , а зміна величини індуктивності 16 біль 10 шою мірою впливає на зміну еквівалентного активного опору REТаким чином, введення у вихідне коло послідовного резонансного інвертора для індукційного нагрівання металів у навантажувальний контур двох паралельно з'єднаних гілок, що містять додаткові реактивні елементи, забезпечує узгодження його з навантаженням і стабілізацію максимальної або заданої потужності перетворювача протягом усього періоду індукційного нагрівання металу при незмінній робочій частоті інвертора, за рахунок чого поліпшується використання тиристорного перетворювача частоти, знижується час нагрівання металу, підвищується продуктивність установки, її термічний ККД і, отже, підвищуються технікоекономічні показники процесу індукційного нагрівання металу. 15 11 18 -0 ФІГ. 1 10798 Ь,мкГн; г*100,Ом 35 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 ФІГ. 2 Комп'ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601