способ управления инвертором тока

Формула изобретения

Способ управления инвертором тока, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на пары вентилей, относящихся к анодной и катодной группе, формирующих прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке, отличающийся тем, что измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке, задают уровень напряжения, сравнивают измеренное мгновенное значение напряжения на нагрузке с заданным уровнем напряжения, при превышении измеренным мгновенным значением напряжения заданного уровня напряжения в момент такого превышения дополнительно формируют и подают импульсы управления одновременно на все вентили анодной или катодной группы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления для установок индукционного нагрева.

Известен способ управления инвертором тока, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на пары вентилей, относящихся к анодной и катодной группе, формирующих прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке (А.с. 1624638 СССР, МКИ Н 02 М 7/523. Инвертор тока. / Далиев С.В., Силкин Е.М., Качан Ю.П. и др. // Б.И. - 1991. - №4).

Недостатком способа управления инвертором тока является низкая надежность работы инвертора тока. При резком сбросе или обрыве нагрузки возрастает напряжение на вентилях и нагрузке, что может привести к выходу инвертора тока из строя.

Известен способ управления инвертором тока, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на пары вентилей, относящихся к анодной и катодной группе, формирующих прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке (А.с. 1758812 СССР, МКИ Н 02 М 7/523. Параллельный инвертор тока. / Силкин Е.М., Далиев С.В., Качан Ю.П. и др. // Б.И. - 1992. - №32).

Недостатком способа управления инвертором тока является низкая надежность работы инвертора тока. При резком сбросе или обрыве нагрузки возрастает напряжение на вентилях и нагрузке, что может привести к выходу инвертора тока из строя.

Известен способ управления инвертором тока, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на пары вентилей, относящихся к анодной и катодной группе, формирующих прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке (А.с. 1624637 СССР, МКИ H 02 М 7/523. Инвертор тока. / Далиев С.В., Силкин Е.М., Качан Ю.П. и др. // Б.И. - 1991. - №4).

Данный способ управления инвертором тока выбирается в качестве прототипа.

Недостатком способа управления инвертором тока является низкая надежность работы инвертора тока. При резком сбросе или обрыве нагрузки возрастает напряжение на вентилях и нагрузке, что может привести к выходу инвертора тока из строя.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы инвертора тока, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления инвертором тока, заключающемся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на пары вентилей, относящихся к анодной и катодной группе, формирующих прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке, измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке, задают уровень напряжения, сравнивают измеренное мгновенное значение напряжения на нагрузке с заданным уровнем напряжения при превышении измеренным мгновенным значением напряжения заданного уровня напряжения в момент такого превышения, дополнительно формируют и подают импульсы управления одновременно на все вентили анодной или катодной группы.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение надежности работы инвертора с изменяющейся в широких пределах нагрузкой. При управлении по заявляемому способу при резком сбросе нагрузки или обрыве цепи нагрузки напряжение на вентилях и нагрузке ограничивается на заданном уровне и не приводит к выходу элементов инвертора тока из строя.

Повышение надежности работы инвертора тока является полученным техническим результатом, обусловленным новыми действиями и порядком их осуществления в способе управления, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа управления инвертором тока являются существенными.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа управления.

Способ управления инвертором тока реализуется следующими действиями. Формируют и поочередно подают импульсы управления на пары вентилей, относящихся к анодной и катодной группе, формирующих прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке. Причем измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке. Задают уровень напряжения. Сравнивают измеренное мгновенное значение напряжения на нагрузке с заданным уровнем напряжения. При превышении измеренным мгновенным значением напряжения заданного уровня напряжения в момент такого превышения, дополнительно формируют и подают импульсы управления одновременно на все вентили анодной или катодной группы.

Устройство для реализации способа управления инвертором тока содержит однофазный мост на четырех вентилях 1-4, подключенный к входным выводам через дроссель фильтра 5 с нагрузкой 6, подключенной к выходным выводам в диагонали переменного напряжения.

При управлении инвертором тока по заявляемому способу управления контролируют мгновенное значение напряжения на нагрузке. При превышении мгновенным значением напряжения на нагрузке заданного уровня включают все вентили анодной или катодной группы. В результате, входной ток инвертора тока начинает протекать через последовательно включенные вентили анодной и катодной группы. Ток через нагрузку прерывается и напряжение на нагрузке и на вентилях инвертора ограничивается на заданном уровне.

Устройство для реализации способа управления работает следующим образом. Пары вентилей 1, 4 и 2, 3 включаются поочередно. При работе вентилей 1, 4 на нагрузке 6 формируется прямая полуволна напряжения. При работе вентилей 2, 3 на нагрузке 6 формируется обратная полуволна напряжения. Индуктивность дросселя фильтра 5 имеет значительную величину и обеспечивает сглаживание тока в нагрузке. Одновременно индуктивность дросселя фильтра 5 обеспечивает ограничение роста входного тока в интервалах коммутации тока пар вентилей 1, 4 и 2, 3, а также при одновременном включении вентилей анодной или катодной группы в режимах ограничения напряжения в диагонали переменного напряжения инвертора тока. Например, при превышении мгновенным значением напряжения на нагрузке 6 заданного уровня напряжения в интервале работы вентилей 1, 4, в момент такого превышения, формируются и подаются импульсы управления одновременно на вентили 2, 4. Так как вентиль 1 остается во включенном состоянии, входной ток инвертора замыкается по цепи: 1-2-"-"-"+"5-1. Ток через нагрузку 6 при этом прерывается и напряжение на элементах инвертора ограничивается на заданном уровне. Для однофазного инвертора одновременное включение вентилей катодной группы 2, 4 соответствует включению третьего вентиля 2 (4) при сохранении режима включенного состояния ранее включенных вентилей 1, 4 (2, 3). Третий вентиль может быть включен и в анодной группе 3 (1). Одновременное включение всех вентилей в анодной или катодной группе в соответствии со способом управления инвертором тока является равнозначным. В трехфазном инверторе тока производится одновременное включение всех вентилей анодной или катодной группы, что позволяет упростить реализацию системы управления (информационной части) инвертора тока.

Способ управления может быть использован в инверторах тока на однооперационных и полностью управляемых вентилях. При использовании полностью управляемых вентилей возможно обеспечить режим жесткой стабилизации напряжения на нагрузке при ее изменении.

По сравнению с прототипом повышается надежность работы инвертора тока на изменяющуюся нагрузку. Надежное ограничение уровня напряжения на вентилях и нагрузке в динамических режимах с высоким быстродействием на жестко устанавливаемом уровне позволяет снизить требования к элементам схемы инвертора тока. Например, при питании от инвертора тока индукционной плавильной печи, печь подключается к инвертору с помощью гибкого водоохлаждаемого кабеля. В устройстве в промышленных условиях очень велика вероятность выхода из строя водоохлаждаемого кабеля из-за нарушения работы системы охлаждения и коррозии гибких тоководов, которую практически невозможно исключить. При выходе из строя водоохлаждаемого кабеля происходит отключение (обрыв) индуктора плавильной печи и резкий рост напряжения на компенсирующем конденсаторе, что может привести к выходу из строя вентилей, трансформаторов обратных связей и самого компенсирующего конденсатора. При управлении по заявляемому способу, в этом случае, уровень перенапряжения ограничивается. В результате надежность работы вентилей и других элементов в инверторе тока существенно повышается.