ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1999 года по МПК H02M7/5387 

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники и может быть использовано в различных электротехнических устройствах, в частности для питания трехфазных двигателей переменного тока.

Известны трехфазные инверторы с улучшенной формой выходного напряжения.

В одном из них для получения улучшенной формы выходного напряжения используются два независимых источника питания, величины напряжений которых должны находиться в определенном соотношении во всем диапазоне измерения частоты, два мостовых переключателя и дополнительные ключи для переключения нагрузки с одного источника питания на другой. Это требует сложной системы управления, что понижает надежность работы данного инвертора, а изменение соотношения напряжений независимых источников питания ухудшает форму выходного напряжения [1].

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразовательное устройство со звеном постоянного тока, которое содержит основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и индивидуальные коммутирующие ключи, объединенные в анодную и катодную группы и подключенные к ветвям мостовой схемы [2].

Недостатком данного преобразовательного устройства являются невозможность получения выходного напряжения, приближенного к синусоидальному, в широком диапазоне изменения частоты и cos ϕ.

Задачей, стоящей при создании изобретения, является повышение надежности и качества выходного напряжения. Технический результат - приближение формы выходного напряжения инвертора к синусоидальной, не зависящей от изменения частоты и cos ϕ.

Задача и технический результат достигаются тем, что заявляемый трехфазный инвертор со звеном постоянного тока, содержащий основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и вспомогательные ключи, в отличие от прототипа выполнен на полностью управляемых ключах, снабжен диодами, соединенными встречно-параллельно основным ключам, вспомогательные ключи соединены попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор с отрицательным зажимом источника постоянного тока, причем основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12 Т, а вспомогательные - 1/12 Т в момент изменения знака фазного напряжения.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна".

Описанная совокупность существенных признаков не известна и позволяет достигнуть результат, удовлетворяющий существующую общественную потребность. Таким образом, заявленное изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена схема трехфазного инвертора; на фиг. 2 - таблица состояний основных и вспомогательных ключей; на фиг. 3 - временные диаграммы фазных напряжений.

Инвертор состоит из основных ключей 1-6, соединенных по мостовой схеме, диодов, включенных встречно-параллельно основным ключам 7-12, вспомогательных ключей 13-18, соединенных попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор 26 с отрицательным зажимом источника постоянного тока на тиристорах 19-24 и конденсатора 25.

Инвертор работает следующим образом.

За исходное примем состояние, когда произошла очередная коммутация (интервал коммутации равен одной двенадцатой части периода - Δt = 1/12 Т) и открыты ключи 1, 4, 5, остальные закрыты. При cos ϕ ≥ 0,867 до момента следующей коммутации ток примет направление, указанное на схеме сплошными стрелками (фиг. 1), протекая до указанного установившегося направления некоторое время по контуру - нагрузка фазы А, диод 7, ключ 5, нагрузка фазы C. Направление тока указано пунктирными стрелками. Диаграмма фазных напряжений не зависит от cos ϕ, определяется только состоянием основных и вспомогательных ключей.

При нагрузке с диапазоном изменения коэффициента мощности в пределах 0,5 < cos ϕ < 0,867 ток при открытых ключах 1, 4, 5 до момента следующей коммутации не установится в направлении, указанном сплошными стрелками, и будет протекать по контуру - Z_A, 7, 5, Z_C ( указан пунктирными стрелками). При очередной коммутации, когда закроется ключ 5 и откроется ключ 17 для замыкания реактивного тока фазы А, образуется контур - Z_A, диод 7, конденсаторы 25, 26, ключ 17, Z_C.

При cos ϕ < 0,5 при очередной коммутации закроется ключ 17, откроется ключ 6, контур для замыкания реактивного тока фазы А будет следующий: Z_A диод 7, конденсатор 25, диод 12, Z_C.

Как видно из работы инвертора, основная часть реактивного тока замыкается по цепям, образованным с участием диодов, включенных встречно-параллельно основным ключам, вспомогательные ключи вместе с основными определяют форму фазных напряжений, приближенных к синусоидальным, и частично участвуют в создании цепей для замыкания реактивного тока.

Применение данного трехфазного инвертора позволяет получить форму напряжения на нагрузке, приближенную к синусоидальной, не зависимо от величины cos ϕ, увеличить надежность, т.к. не требуется применение адаптивного блока управления, и при открывании основных ключей на время 5/12 Т уменьшает возможность сквозного короткого замыкания по цепям основных ключей.

Список использованных источников
1. Авторское свидетельство СССР N 525212, H 02 M 7/44, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР N 650182, H 02 M 5/458, 1979.

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники, используется для питания трехфазных двигателей переменного тока. Для повышения качества выходного напряжения инвертор содержит основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и вспомогательные ключи и выполнен на полностью управляемых ключах, снабжен диодами, соединенными встречно-параллельно с основными ключами, вспомогательные ключи соединены попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор с отрицательным зажимом источника постоянного тока на тиристорах и конденсаторе. Основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12 Т, а вспомогательные - 1/12 Т в момент изменения знака фазного напряжения. 3 ил.

Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока, содержащий основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и вспомогательные ключи, отличающийся тем, что инвертор выполнен на полностью управляемых ключах, снабжен диодами, соединенными встречно-параллельно с основными ключами, вспомогательные ключи соединены попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор - с отрицательным зажимом источника постоянного тока, причем основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12 Т, а вспомогательные - 1/12 Т в момент изменения знака фазного напряжения.