Предел мощности параллельного инвертора на высокой частоте

Аннотация

Построена математическая модель классической схемы параллельного инвертора тока, используемого для индукционного нагрева. В модель заложены реальные параметры высокочастотного тиристора. Экономичность мощных инверторов определяется отношением выходной активной мощности к массе, стоимости или числу силовых ключей (тиристоров) инвертора, т.е. по тремудельным, в сущности эквивалентным, показателям кВт/кг, кВт/eврo, кВт/вкл. При частотах 8 и 10 кГц основную долю составляют потери включения тиристоров, однако нет методики их расчета в связи со сложностью и неоднозначностью процесса включения. Известный из практики удельный показатель (примерно 30–35 кВт/вкл. для 10 кГц) далеко не предельный. Однако поиск оптимума, т.е. предела этого показателя, на основе физического перебора вариантов (выбор оптимальной индуктивности линии, соотношений напряжений, способов управления и т.д.) затруднителен и неэффективен. В статье предложен метод математических экспериментов и выполнено более 5 тыс. опытов, найден предел 51 кВт/вкл. для 10 кГц и других частот. Полученные оптимальные параметры представлены в таблицах и включены в инженерную методику проектирования параллельных инверторов; в результате удалось значительно понизить их стоимость или повысить мощность.