Силовая электроника №3'2011

Комбинированный расчет и схемотехнический анализ электромагнитных процессов однотактного автономного инвертора повышенной частоты для электротермии

Зинин Юрий


Анализируются особенности теоретического расчета и схемотехнического анализа электромагнитных процессов в однотактном автономном полирезонансном инверторе, разработанном для силовых высокочастотных электротехнических комплексов термического назначения, работающих на резонансный колебательный контур. Произведен расчет базового и кратных режимов работы полирезонансного инвертора на первой, второй и других гармониках выходного тока, который позволяет выявить режим максимальной мощности инвертора. Результаты расчета полирезонансного инвертора на предмет содержания гармоник в кривой выходного тока уточнены схемотехническим PSpice-моделированием в программе Microcomputer Circuit Analysis Program — Micro-Cap 10.

Введение

Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе, старейшая авторитетная научная организация Великобритании, около месяца назад опубликовало доклад «Знания, сети и нации». Исследование было посвящено глобальным процессам в научном мире. Главным показателем исследований стало число научных публикаций, которые появляются в специализированных журналах в той или иной стране.

В предисловии указывается, что Китай, Индия и Бразилия обладают прекрасным научным потенциалом. Россия, которая еще пять лет назад была наравне с этими странами, если и упоминается, то только для сравнения с более развитыми научными державами.

Авторы доклада подчеркивают два главных тренда. Во-первых, традиционные научные центры мира замедляют свое развитие, в то время как все большее влияние на мировую науку получают растущие экономики и молодые страны. Во-вторых, научное сотрудничество объединяет все больше ученых и становится интернациональным.

В докладе отмечается, что западные страны в скором времени увидят, как замедляется их прогресс. Через три года Китай опередит США в научном отношении. Сегодняшние прогнозы о развитии мировой науки не сулят триумфа России. С нашей страной авторы доклада будущее мировой науки не связывают.

В России давно определились два отдельных плохо связанных между собой направления научной деятельности:

  • Вузовская наука, целью которой является подготовка научных кадров и где, к сожалению, воспроизводятся не лучшие традиции СССР — келейность и чинопочитание.
  • Прикладная наука, сконцентрированная в специальных организациях — конструкторских технологических бюро (СКТБ) при больших предприятиях или вузах.

Результаты научных исследований публикуются в различных печатных материалах — патентах, статьях, бюллетенях научно-технической информации и отчетах, в том числе и секретных. К сожалению, в настоящее время объем полезной информации, который можно почерпнуть из опубликованных работ, уменьшается. Это объясняется, в частности, объективными причинами — сокращением тематики научных исследований и недостаточным тиражом научно-технических изданий в надежде на распространение информации в Интернете. Кроме того, произошла неочевидная подмена патентов на изобретения патентами на полезные модели, экспертиза которых на мировую новизну не проводится. Это привело к снижению внимания к научным публикациям и падению престижа научных исследований в России. В настоящее время осталось немного изданий, поддерживающих необходимый уровень технических публикаций, как, например, журнал «Компоненты и технологии» и его приложения.

В рамках одного из основных научных направлений Уфимского государственного авиационного технического университета — исследования и разработки полупроводниковых преобразователей частоты для индукционного нагрева и плавки металлов — с 1970 г. по настоящее время СКТБ «Вихрь» при УГАТУ изготовлено более 1500 мощных тиристорных преобразователей частоты (ТПЧ), которые работают в России и за рубежом. Созданы тиристорные преобразователи частоты мощностью 30–320 кВт с выходной частотой 1–22 кГц, которые используются в установках для индукционного нагрева, закалки и плавки металлов. По результатам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР) по тематике научного направления опубликованы сотни статей, изданы десятки сборников научных трудов, проводились всесоюзные научные конференции, зарегистрированы сотни патентов на изобретения в СССР, России и за рубежом. В настоящее время эта работа в СКТБ УГАТУ практически заторможена, но в Уфе появилось много новых организаций, научные работники которых, следуя давно сложившимся традициям, продолжают активно публиковать материалы исследований в научных журналах, среди которых и «Силовая электроника».

Все уфимские преобразователи имеют в своем составе нерегулируемый трехфазный выпрямитель Ларионова и автономный резонансный инвертор тока, выполненный по несимметричной, или мостовой, схеме. В тиристорных инверторах, как правило, осуществляется частотное регулирование выходной мощности, компенсирующее колебания сетевого напряжения и изменение эквивалентного сопротивления нагрузки в течение технологического процесса [1].

Известно, что колебательная нагрузка статических преобразователей частоты может настраиваться на различные гармоники выходного тока тиристорных полирезонансных инверторов, как правило, от первой до третьей. К настоящему времени предложено значительное количество схемных решений таких полирезонансных инверторов, разработаны методы анализа электромагнитных процессов и характеристик. Однако применение распространенных расчетных методов для автономных инверторов не всегда эффективно, так как в них принимаются допущения, которые не позволяют выявить существенные особенности работы резонансных нагрузок. Среди наиболее часто используемых нами методов теоретического расчета полирезонансных тиристорных инверторов в первую очередь укажем на метод интегральных соотношений и метод базового режима [25].

Принципиальным вопросом при анализе автономных тиристорных инверторов является способ эквивалентного представления нагрузки в расчетных схемах. Использованная в [58] методика расчета основывается на анализе линейной нестационарной модели резонансного инвертора с колебательной нагрузкой в определенном режиме, называемом базовым. В этой методике определяются фиксированные моменты коммутации тиристоров автономного инвертора и рассматривается максимальный, в энергетическом отношении, режим работы электротермической установки.

Ниже приводится апробированная методика расчета, в которой определение коэффициентов разложения по Фурье для выходного тока полирезонансного тиристорного несимметричного инвертора производится с целью выявления базового режима работы — режима максимальной мощности, для которого и следует рассчитывать характеристики тиристорного преобразователя частоты.

Теоретический анализ автономного инвертора

Рассмотрим анализ простого последовательного инвертора, изображенного на рис. 1. Его схема характерна для большого числа разработок уфимских преобразователей [912].

 Принципиальная схема одноячейкового полирезонансного тиристорного инвертора

Рис. 1. Принципиальная схема одноячейкового полирезонансного тиристорного инвертора

Заметим, что если в силовой схеме инвертора используется ограниченное число силовых компонентов и поэтому они выполняют одновременно несколько функций, теоретический анализ автономного инвертора будет сложнее. Для упрощения анализа электрическую схему инвертора обычно рассчитывают по эквивалентным схемам замещения с известными допущениями, основными из которых являются следующие: источник питания — идеальный источник тока; тиристор и диод — идеальные переключатели с определенной коммутирующей функцией; резонансная нагрузка инвертора обладает высокой добротностью в сравнении с низкой добротностью контура коммутации, образованного реактивными элементами колебательной цепи инвертора.

Основной трудностью при расчете электромагнитных процессов автономного инвертора является определение граничных напряжений для межкоммутационных интервалов. В практических случаях добротность нагрузочного колебательного контура инвертора достаточно велика, поэтому под действием периодического выходного тока инвертора в резонансной нагрузке инвертора устанавливаются квазисинусоидальные колебания.

Через вентильную пару с двусторонней проводимостью в автономном инверторе осуществляется циркуляция реактивной мощности, это приводит к параметрической стабилизации внутренних токов и напряжений на элементах силовой схемы при изменении эквивалентного сопротивления нагрузки. В этом смысл присутствия в схеме автономного инвертора обратного неуправляемого диода, включенного параллельно тиристору.

В дальнейшем анализе приняты допущения об идеализированных силовых вентилях. Считаем также, что индуктивность входного дросселя позволяет пренебречь пульсациями входного тока.

С учетом принятых допущений, анализ электромагнитных процессов в автономном инверторе приводится к расчету линеаризованной модели в пределах одной коммутации силовых вентилей. Вентильная пара может быть представлена в расчетной модели инвертора коммутирующей функцией.

На рис. 1 представлена принципиальная электрическая схема несимметричного одноячейкового полирезонансного тиристорного инвертора. На ней изображена параллельная схема замещения колебательного контура нагрузки.

Согласно электрической схеме, входной ток инвертора Id, формируемый дросселем постоянного тока Ld и протекающий через несимметричный коммутатор V1 и V2, вызывает в колебательной цепи инвертора LК, CК и нагрузке инвертора колебательный ток iК. После периода замкнутого состояния коммутатора в инверторе формируется пауза — разомкнутое состояние вентильного коммутатора. Пауза существенно необходима для предотвращения режима короткого замыкания источника питания инвертора. Длительностью паузы изменяется рабочая частота инвертора и регулируется содержание гармоник в кривой выходного тока.

При уменьшении паузы возрастают напряжения на элементах инвертора. Так как тиристор — элемент с неполной управляемостью, необходимо осуществить принудительную его коммутацию, то есть обеспечить необходимый интервал восстановления управляемости приложением к тиристору напряжения с обратной полярностью.

Тиристор включается короткими импульсами, которые подаются с переменной частотой в интервале выделения основной гармоники выходного тока — первой, когда частота импульсов управления и частота колебательной нагрузки совпадают, второй — если частота контура нагрузки увеличивается вдвое, третьей — когда частота импульсов управления втрое ниже частоты тока в колебательном контуре нагрузки.

Временные диаграммы на рис. 2 показывают ток коммутирующего контура полирезонансного тиристорного инвертора iк, а также напряжение на нагрузке uН1 для режима работы на первой гармонике выходного тока и напряжение на нагрузке uН2 для режима на второй гармонике. Как будет показано далее, настройка на третью гармонику возможна, но представляет лишь гипотетический интерес.

 Временные графики выходного тока и напряжений несимметричного инвертора

Рис. 2. Временные графики выходного тока и напряжений несимметричного инвертора

В настоящее время общепринятым является представление нагрузки тиристорного инвертора колебательным контуром, который настроен на основную либо кратную ей гармонику выходного тока.

При аналитическом расчете обычно принимается допущение о достаточно большой величине дросселя постоянного тока, что позволяет исключить рассмотрение гармоник во входном токе инвертора. Для мостового инвертора обоснованность этого допущения показана в [13]. Для несимметричного инвертора это допущение проверяется на схемотехнической модели.

Приведенные соображения дают основание напряжение на нагрузке заменить его первой гармоникой. В этом случае точность представления нагрузки в расчетах достаточна для инженерного анализа. Соответственно, это может служить физическим обоснованием адекватности нагрузочного колебательного контура эквивалентному источнику гармонической ЭДС по первой гармонике:

где Um1 = Im1ZН1 — напряжение на нагрузке; ψ1 = λ11 — начальная фаза; ωН = 2π/TУ — угловая частота.

Заметим, что если за период разложения по Фурье принять период выходного тока инвертора, то фазовый сдвиг контура нагрузки совпадет со сдвигом напряжения на нагрузке относительно момента отпирания тиристора. Амплитуду источника эквивалентной ЭДС, частоту управления инвертором, а также фазовый сдвиг нагрузки считаем независимыми переменными. Вариация независимых переменных соответствует изменению параметров нагрузки инвертора, поэтому на любой стадии расчета инвертора возможен переход к другим переменным, характеризующим влияние нагрузки.

На рис. 3 приведена эквивалентная схема замещения полирезонансного инвертора, изображенная согласно общепринятым допущениям об идеальных полупроводниковых вентилях.

 Расчетная схема несимметричного полирезонансного инвертора

Рис. 3. Расчетная схема несимметричного полирезонансного инвертора

Особенностью математической модели инвертора является фиксирование расчетных интервалов. Основным затруднением при анализе математической модели автономного инвертора является нелинейная зависимость расчетных интервалов при изменении нагрузки. Для рассматриваемой модели определяющим интервалом, рассмотрение которого решает проблему фиксации расчетных моментов, является интервал совместной проводимости вентильной пары.

Рассмотрение работы инвертора показывает, что при достаточной индуктивности входных дросселей постоянного тока Ld≥10LК длительность интервала совместной проводимости тиристора и диода равна полупериоду собственных колебаний. Увеличение выходного тока, как следствие возрастания нагрузки инвертора, несколько уменьшает длительность указанного интервала. Этим можно объяснить опережающее увеличение выходного тока системы в сравнении с коммутационной полуволной колебательного тока.

Определение интервала совместной проводимости тиристора и диода автономного инвертора показало, что в рабочем диапазоне изменения выходного напряжения изменение длительности расчетного интервала не превышает 10%.

Таким образом, выявлено, что можно исключить зависимость расчетного интервала от изменения электротермической нагрузки и считать его равным полупериоду собственных колебаний коммутирующего контура, а время проводящего состояния вентильной пары, в определенном диапазоне, не зависит от изменения параметров нагрузки. Данное допущение обусловлено тем, что период собственных колебаний контура изменяется незначительно, не более чем на 5%. Это позволяет в расчетной модели заменить вентильную пару тиристор–диод ключом с коммутирующей функцией FК. Время проводящего состояния вентильной пары принимается равным Т0. Последнее утверждение проверяется в процессе схемотехнического моделирования.

На рис. 4 приведена коммутирующая функция расчетной схемы полирезонансного несимметричного автономного инвертора (снизу), изображенная относительно импульсов управления тиристорами (сверху). Интервал времени Т0 есть величина постоянная, а интервал ТУ соответствует периоду управления тиристором, включая интервал паузы.

 Коммутирующая функция расчетной схемы полирезонансного инвертора

Рис. 4. Коммутирующая функция расчетной схемы полирезонансного инвертора

Изложенные допущения позволяют определить следующее выражение тока коммутирующего конденсатора инвертора в интервале проводимости вентилей:

где Формула— волновое сопротивление; ω0 = 2π/T0 — собственная частота коммутирующего контура; q = ωН0 — относительная частота нагрузочного контура.

В течение рассматриваемого интервала напряжение на конденсаторе изменяется на величину

потому что

При ψm = π(1–q) разность ΔUc достигает максимального значения:

Для фиксированных значений переменных равенство (3) является условием максимального демпфирующего действия эквивалентного генератора на коммутирующий контур.

При совпадении собственных частот коммутирующего и нагрузочного контуров ток коммутирующего конденсатора в интервале проводимости вентилей равен

поэтому ΔUcm = πUm.

Значения переменных q = 1 и ψ = 0 соответствуют семейству кратных режимов инвертора.

Схемотехническая модель инвертора

На рис. 5 приведен файл схемотехнического моделирования, созданный в программе Electronic Microcomputer Circuit Analysis Program для уточнения основных положений методики расчета несимметричного полирезонансного инвертора. Принципиальным отличием схемы на рис. 5 относительно рис. 1 является наличие импульсного генератора, который управляет моментами включения тиристора в расчетной схемотехнической модели и превращает ее в симулятор.

 Файл схемотехнического моделирования полирезонансного инвертора

Рис. 5. Файл схемотехнического моделирования полирезонансного инвертора

Минимальные отличия в изображении этих схем объясняются произведенным редактированием силовых компонентов по правилам российского стандарта с помощью встроенного графического редактора Component Editor. В расчетных файлах Micro-Сap необходимо указать конкретные параметры схемотехнических элементов, используемых при моделировании. Это особенность PSpice-моделей, используемых практически всеми программами схемотехнического моделирования или симуляторами. Существенных упрощений схемотехнический файл не требует — тиристор и диод представлены по всем значимым параметрам, а установленные параметры катушек индуктивностей и конденсаторов, при необходимости, учитывают и активные потери.

На рис. 6 показано рабочее окно Electronic Microcomputer Circuit Analysis Program программы Micro-Cap 10, на котором выделено условное изображение импульсного генератора, панель PSpice-параметров генератора и показана форма и параметры импульсов управления тиристором.

Графическое изображение и PSpice-модель генератора импульсов

Рис. 6. Условное графическое изображение и PSpice-модель генератора импульсов для тиристорного инвертора

На схемотехнической модели кратный режим соответствует настройке частоты нагрузки тиристорного инвертора на определенную гармонику выходного тока. Частота резонанса выявляется проведением частотного анализа (AC Analysis).

Добротность нагрузочного колебательного контура при индукционном нагреве металлов достаточно большая (3≤Q≤10), поэтому под действием периодического выходного тока полирезонансного инвертора на его нагрузке устанавливается почти синусоидальное напряжение. Это является физическим обоснованием, чтобы в расчетной модели инвертора (рис. 3) нагрузку представить эквивалентным генератором синусоидальной ЭДС и представить его на рис. 5 параллельной схемой замещения высокой добротности.

На рис. 7 показана амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) резонансной нагрузки автономного инвертора. Резонансная частота составляет 2,662 кГц, соответственно устанавливается период импульсного генератора управления тиристором инвертора.

 АЧХ резонансной нагрузки автономного инвертора

Рис. 7. АЧХ резонансной нагрузки автономного инвертора

График уравнения (1) получаем инициированием анализа переходных процессов (Transient Analysis) в схемотехнической модели рис. 5. Графики токов несимметричного инвертора с нагрузкой на первой гармонике выходного тока на интервале до установившейся величины показаны на рис. 8. На диаграмме, для наглядности, все токи показаны в единых координатах.

 Графики токов несимметричного инвертора

Рис. 8. Графики токов несимметричного инвертора с нагрузкой на первой гармонике выходного тока

Особенностью режима «первой гармоники» является повышенная мощность, определяемая средней величиной входного тока инвертора, показанной на графике (Id = 213 А). Отметим отличие временных графиков токов и напряжений, полученных в ходе схемотехнического моделирования, от аналогичных по внешнему виду графиков, полученных на аналоговых и цифровых осциллографах. Расчетные кривые получены с максимальной точностью, соответствующей глобальной установке программы расчетов, а результаты могут быть выведены в инженерном виде с необходимой точностью. Для указания токов, напряжений и др. величин компонентов силовых схем инверторов достаточно их целочисленного значения.

Базовый режим несимметричного инвертора и исследование его гармоник тока

Из условия коммутации для кратных и, в частности, базового режима определяем время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристоров:

Из этого выражения определяем следующее условие для указанных напряжений инвертора:

Определим длительность паузы в рабочем токе инвертора следующим образом:

где η = ТУ/ТН; ТУ и ТН — периоды импульсов управления и напряжения на нагрузке.

Во время паузы напряжение на конденсаторе получает приращение:

Приравнивая выражения (2) и (5), получаем:

Расчетный режим определяется максимумом выражения (5), который соответствует экстремальному значению угла ψ из выражения (3):

Базовым режимом несимметричного инвертора является работа на второй гармонике выходного напряжения, для которой ТН = Т0, ТУ = 2ТН и ψ = 0. Величины, характеризующие базовый режим, далее обозначаем индексом «б».

Для кратных и базового режима соответственно:

где К = ТУ/Т0 — коэффициент кратности рассматриваемого режима инвертора.

Определяем величину начального напряжения на коммутирующем конденсаторе следующим образом:

Для расчетного, кратных и базового режимов для второй гармоники инвертора получаем соответственно:

Напряжение на вентильной паре инвертора в начальный момент времени равно:

Для расчетного, кратных и базового режима:

Наиболее общим является расчет с произвольной величиной параметра ψ.

Использование полученных выражений целесообразно для анализа частотного способа регулирования мощности или выходного напряжения автономных инверторов. Расчетные выражения используются нами при определении параметров наиболее выгодных в энергетическом отношении режимов работы инверторов и позволяют учесть особенности частотного управления. Для максимума мощности в нагрузке инвертора начальная фаза колебаний определяется следующим образом:

где Z*(К) — комплексное сопротивление нагрузки на частоте К гармоники выходного напряжения инвертора; А(К) и В(К) — коэффициенты разложения выходного тока инвертора по Фурье в интервале одного периода.

Мощность, передаваемая инвертором в нагрузку:

Таким образом определяются параметры резонансных тиристорных инверторов в принятой системе независимых переменных. Естественным является вопрос, существуют ли кратные и, в частности, базовый режим при работе на колебательный контур других резонансных схем автономных инверторов и насколько они отличаются. Утвердительный ответ на этот вопрос зависит от доказательства существования такого колебательного контура, который при заданном периодическом действии тока имеет необходимую амплитуду напряжения и фазу, совпадающую с замещающим его в эквивалентной схеме генератором. Для этого достаточно показать существование гармоник тока нагрузки для кратных режимов инвертора.

Определим амплитуду первой гармоники тока нагрузки, которая для кратных режимов полностью определяется коэффициентами Фурье.

Для резонансных несимметричных инверторов с естественной коммутацией:

Используем известные интегральные соотношения, из которых следует, что мощность, выделяемая в нагрузке инверторов со встречными диодами, равна:

Определяем величину активного сопротивления нагрузочного контура для полирезонансных инверторов со встречными диодами:

Расчетами установлено, что фазовый сдвиг напряжения на нагрузке относительно первой гармоники выходного тока несимметричного инвертора составляет ψ = –arctg(UН/8Ud), максимальная величина фазового сдвига ψmax = –0,158, при этом cosψmax = –0,987.

Для несимметричного инвертора коэффициенты первой гармоники разложения выходного тока (11) окончательно [6] определяются так:

С учетом выражений (15) и (16) первая гармоника тока нагрузки несимметричного автономного инвертора определится уравнением (17),

где

Полученные уравнения используются для анализа электромагнитных процессов в инверторе, работающем с базовой кратностью на первой и второй гармонике.

Схемотехническое исследование гармоник тока несимметричного инвертора

Рис. 9 показывает содержание гармоник в токе нагрузочного колебательного контура схемотехнического файла рис. 5. Гармоники получены разложением в ряд Фурье графика выходного тока инвертора и применением цифровой обработки (DSP) одного периода расчета переходных процессов для квазиустановившегося режима инвертора. В выходном токе инвертора содержание гармоник меняется при изменении частоты управления тиристором. На рис. 9 показана форма выходного тока, соответствующая базовому режиму инвертора на первой гармонике.

 Содержание гармоник в кривой одного периода выходного тока инвертора

Рис. 9. Содержание гармоник в кривой одного периода выходного тока инвертора

Из рис. 9 видно, что амплитуды высших гармоник монотонно снижаются и, следовательно, на второй гармонике мощность инвертора снижается незначительно, а выходная частота увеличивается в два раза. Это полезное свойство тиристорного автономного инвертора, которое позволяет использовать низкочастотные, более дешевые, тиристоры при работе на повышенной частоте.

На рис. 10 показано содержание гармоник в кривой тока контура нагрузки несимметричного полирезонансного инвертора. Показан рассчитанный график гармоник в нагрузке, в которой основной гармоникой является вторая, имеющая амплитуду втрое больше (1,73 кА на частоте 2,5 кГц), чем первая (472 А), что соответствует установленным параметрам схемотехнической модели и напряжению питания 520 В. В Фурье-разложении выходного тока инвертора отсутствует постоянная составляющая, так как на выходе инвертора имеется конденсатор.

Анализ содержания гармоник в кривой тока контура нагрузки

Рис. 10. Анализ содержания гармоник в кривой тока контура нагрузки несимметричного полирезонансного инвертора

Приведенные расчетные соотношения проверяются анализом гармоник в ходе схемотехнического моделирования. Из выполненного анализа следует, что для несимметричной схемы инвертора основной гармоникой для базового режима инвертора следует считать вторую гармонику. При необходимости повышения выходной мощности инвертора можно использовать первую гармонику выходного тока, но при этом значительно возрастает установленная мощность реактивных элементов.

Проверка средствами схемотехнического моделирования созданных тиристорных полирезонансных инверторов позволила в ряде случаев рекомендовать изменение настройки рабочих режимов, в частности, перестройку колебательного контура нагрузки на другую гармонику выходного тока тиристорного инвертора. В настоящее время нами пополняется библиотека схемотехнических файлов резонансных инверторов и уточняются параметры PSpice-моделей входящих в них элементов [1214].

Таким образом, в данной статье изложены особенности комбинированного расчета и анализа автономного полирезонансного инвертора, применяемого в высокочастотных электротехнических комплексах термического назначения, работающих на колебательную нагрузку.

Изложенная методика рассматривает кратные режимы работы резонансных инверторов и позволяет произвести анализ базовых режимов на первой, второй и т. д. гармониках. Расчеты позволяют выявить режим максимальной мощности полирезонансных инверторов. Оригинальным в статье является расчет и анализ гармоник выходного тока для несимметричной схемы автономного инвертора, а также проверка этих гармоник на созданной схемотехнической модели.

Мы показали, что базовый режим автономного инвертора дает возможность определить энергетические ресурсы инвертора при минимальной установленной реактивной мощности силовых элементов. Опыт проектирования одноячейкового инвертора позволил разработать тиристорные электротехнологические установки с рабочей частотой 25–50 кГц, эффективные с точки зрения технико-экономических показателей при индукционном нагреве под закалку деталей.

Как показано выше, проблемы анализа электроэнергетических режимов инвертора в традиционном ее понимании больше нет. При этом важность, в первую очередь, приобрела задача повышения эффективности использования располагаемых энергетических ресурсов, решаемая методами PSpice-моделирования.

Выводы

При расчете кратных режимов автономного несимметричного полирезонансного инвертора для выявления располагаемых энергетических ресурсов необходимо принимать режим с базовой кратностью Кб = 2. Расчет характеристик этого инвертора необходимо производить для соответствующего кратного режима.

Сравнение характеристик полирезонансных автономных инверторов следует производить для базового режима, который выявляет условие максимального использования установленной мощности силовых элементов.

Схемотехническое моделирование автономного полирезонансного тиристорного инвертора не только использует результаты теоретических расчетов, но и существенно уточняет, а также дополняет их результаты.

Литература

  1. Шапиро С. В., Зинин Ю. М., Иванов А. В. Системы управления с тиристорными преобразователями частоты для электротехнологии. М.: Энергоатомиздат. 1989.
  2. Беркович Е. И., Ивенский Г. В., Иоффе Ю. С., Матчак А. Т., Моргун В. В. Тиристорные преобразователи высокой частоты. Л.: Энергия. 1973.
  3. Гутин Л. И. Основы интегрального метода анализа преобразовательных схем // Межвуз. научн. сб. трудов. Уфа. 1976. № 6.
  4. Ройзман П. С., Зинин Ю. М., Марон В. М., Иванов А. В. Метод базового режима для инженерного расчета автономных инверторов с обратными диодами // Электромеханика. Известия вузов. 1981. № 4.
  5. Зинин Ю. М., Марон В. М., Иванов А. В. Методика расчета резонансных инверторов для электротермии // Преобразовательная техника. 1983. № 10 (156).
  6. Зинин Ю. М. Анализ интервала восстановления управляемости тиристора в несимметричном инверторе // Электричество. 2006. № 10.
  7. Зинин Ю. М. Анализ гармоник выходного тока тиристорных полирезонансных инверторов // Электричество. 2008. № 8.
  8. Зинин Ю. М. Анализ электромагнитных процессов в мостовом резонансном инверторе с обратными диодами // Электричество. 2009. № 9.
  9. Зинин Ю., Рахимова И. Мостовая схема тиристорного инвертора тока для установок индукционного нагрева металлов // Силовая электроника. 2009. № 3.
  10. Валиуллина З., Зинин Ю. Тиристорные инверторы с обратными диодами для преобразователей частоты в установках индукционного нагрева металлов // Силовая электроника. 2007. № 4.
  11. Зинин Ю. Spice-модели ферромагнитных компонентов тиристорного преобразователя частоты для трубогибной установки с ВЧ-нагревом // Силовая электроника. 2011. № 1.
  12. Зинин Ю. Определение энергетического баланса реактивных мощностей в индукторной нагрузке тиристорного преобразователя частоты методом схемотехнического моделирования электромагнитных процессов // Силовая электроника. 2010. № 5.
  13. Зинин Ю. Комбинированный расчет электромагнитных процессов в схеме мостового инвертора с удвоением частоты // Силовая электроника. 2011. № 2.
  14. Аитов И., Камалетдинова Р. Вопросы проектирования систем и элементов защиты тиристорных преобразователей частоты для электротехнологических установок. Часть 5. // Силовая электроника. 2011. № 2.
*  *  *

Другие статьи по этой теме


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2011_03_40.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо