Трехфазный инвертор Советский патент 1985 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в системах электро питания на повьшенных частотах. Известны трехфазные инверторы, в которых для стабилизации выходного напряжения применен обратньш вьшрями тель, выводы постоянного тока которо го через сглаживающие реакторы подключены к входным зажимам инвертора 1 и 21. Однако в этих устройствах через мост основных тиристоров проходит не только активная мощность нагрузки, н и активная мощность обратного вьшрямителя, что приводит к увеличению ус тановленной мощности элементов инвертора.. Известен также .трехфазньш инвертор, содержащий мост основных тиристоров, выводы постоянного тока которого соединены с входными выводами через обмотки сглаживающего реактора и два регулирующих тиристорных моета, между выводами постоянного тока которых включены обмотки компенсирующего реактора, причем выводы пере .менного тока указанных мостов соединены между собой и подключены к выво дам коммутирующих конденсаторов,а обмотки сглаживающего и ;чомпенсирующего реакторов размещены на одном магнитопроводе Г. З. Недостатком данного инвертора является его сложность, обусловленная большим количеством регулирующих тиристоров в устройстве компенсации ре активной мощности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является трехфазный инвертор, содержащий мост основных тиристоров, выводы постоянного тока которого подключены к входным выводам через сглаживающий реактор, мост регулирующих тиристоров, выводы постоянного тока которого зам кнуты на двухобмоточньй компенсирующий реактор, а выводы переменного тока указанных мостов соединены между собой и образуют выходные выводы инвертора, к которым подключены коммутируннцие конденсаторы, соединенные звездой, при этом обмотки компенсиру ющего реактора соединены последовательно-встречно, а их общая точка подключена к нулевой точке звезды коммутирующих конденсаторов 4. Жесткость внешней характеристики в инверторе обеспечивается устройством компенсации реактивной мощности, содержащим мост регулирующих тиристоров и двухобмоточньй компенсирунщий реактор. При этом стабилизация выходного напряжения в инверторе при заданных, пределах изменения нагрузки и заданном значении угла проводимости регулирующих тиристоров возможна только при фиксированной частоте инвертирования, что ограничивает функциональные возможности инвертора и область его применения. Целью изобретения является расширение области использования путем расширения диапазона регулирования выходной частоты. Указанная цель достигается тем, что трехфазньш инвертор, содержаощй мост основных тиристоров, выводы постоянного тока которого подключены в входным выводам через сглаживающий дроссель, и мост регулирующих тиристоров, выводы постоянного тока которого подключены к одноименным выводам обмоток двухобмоточного компенсирующего дросселя, причем выводы переменного тока указаннь х мостов соединены между собой и образуют выходные выводы инвертора, к которым подключены коммутирующие конденсаторы, соединенные звездой, снабжен четырьмя дополнительными тиристорами, которые соединены встречно-последовательно в две разнополярные группы, включенные между соответствунхцими выводами постоянного тока моста регулирующих тиристоров- и нулевой точкой звезды коммутирующих конденсаторов, при зтом общие точки тиристоров в группах соединены с другими выводами обмоток компенсирующего дросселя. На фиг.1 показана схема инвертора, на фиг.2 и 3 - временные диаграммы токов и напряжений -и графики, пояснякяцие принцип действия инвертора. Трехфазньй инвертор содержит -мост основных тиристоров 1-6 с дросселем 7 в цепи питания и мост регулирующих тиристоров , выводы постоянного тока которого подключены к одноименным выводам обмоток 14 и 15 двухобмоточного компенсирующего дросселя 16. Выводы переменного, тока мостов 1-6 и 8-13 соединены между собой и образуют выходные фазные выводы А, В и С инвертора к которым подключены 3114 коммутирующие конденсаторы 17-19, соединенные звездой. Схема инвертора содержит также дополнительные,тиристоры 20-23, соединенные встречно-последовательно в две разнополярные группы 20, 21 и 22, 23, причем тиристоры 20 и 21 включены между нулевой точкой звезды коммутируклцих конденсаторов 17-19 и анодной группой моста 8-13, тиристоры 22 и 23 - между нулевой точкой и катодной группой указанного моста. Общая точка анодов тиристоров 20 и 21 соединена с концом обмотки 14 дросселя 16, а общая точка катодов тиристоров 22 и 23 с концом обмотки 15. Инвертор работает следующим образом. Коммутирующие конденсаторы 17-19 периодически перезаряжаются в процес . се поочередной работы тиристоров, в результате чего на выходе инвертора формируется трехфазное напряжение с частотой, соответствующей частоте уп равляющих импульсов. Стабилизация выходного напряжения инвертора . осуществляется путем изменения величины реактивной мощности, потребляемой устройством компенсаций, содержа щим регулирующие 8-13 и дополнительные 20-23 тиристоры и дроссель 16 с обмотками 14 и 15. В зависимости от алгоритма управления тиристорами 8-13 и 20-23 возможны два следующих основных режима работы устройства компенсации. В первом случае (фиг.2) тиристоры 8-13 управляются одиночными импульса ми в очередности, соответствующей их нумерации. При этом момент подачи управлякяцего импульса на К-й регулирующий тиристор (,9,..., 13) смещей в сторону запаздывания, на угол относительно момента отпирания (К-7)-го тиристора моста 1-6. Тиристоры 21 и 23 оставляют закрытыми, а тиристоры 20 и 22 управляются последовательностями импульсов трехкратной частот, которые формируются путем суммирования импульсов управлени соответствующих тиристоров 8-13. При указанном алгоритме управлени компенсация избыточной реактивной мощности коммутируклцих конденсаторов 17-19 осуществляется путем подключе- НИН обмоток 14 и 15 дросселя 16 к участкам напряжений. Так, например, при открывании тиристоров 8 и 20 обмотка 14 подключается параллельно конденсатору 17 и через нее протекает импульс тока, ускоряющий перезаряд конденсатора 17, а при открывании тиристоров 9 и 22 образуете. контур с участием обмотки 15, ускоря ющий перезаряд конденсатора 19. . Действующее значение основной гар МОНИКИ фазного тока устройства компенсации описывается вьфажением 1,, / (Л- sin, JiwL где и - действующее значение фазного напряжения инвертора, L - индуктивность обмоток компенсирующего дросселяi W - круговая частота инвертирования , - угол проводимости регулирующих тиристоров. При другом, алгоритме Управления (фиг.З) тиристоры 8-13 управляются сдвоенными через 60 эл.град« импульсами, тиристоры 20 и 22 остаются закрытыми, а импульсы управления на тиристоры 21 и 23 подают синхронно с импульсами управления соответствуняцих регулирующих тиристоров 8-13. При данном алгоритме управления формиро- вание импульсов тока компенсации происходит при подключении обмотчэк 14 и 15 на участки линейных напряжений. Например, при отпирании тиристоров 8, 13 и 21 ток обмотки 14 протекает под . действием линейного напряжения U Ufl-U6, а при отпирании тиристоров 8,9 и 23 - под действием разйости напряжений на конденсаторах 17 и 19. Действующее значение основной гармоники фазного тока устройства компенсации в этом случае определяется формулой.rljf - i- Таким образом, введение в схему дополнительных тиристоров 20-23 позволяет производить оперативную перестройку структуры устройства компенсации реактивной мощности, сопровождаемую изменением диапазона регулирования при неизменной величине индуктивности компенсирунмцего pealcTopa и заданном значении угла проводимости i регулирующих тиристоров. Это положительное свойство может найти применение, в частности, в тех случаях, когда по условиям эксплуатации j114 требуется осуществлять оперативное изменение частоты выходного напряжения преобразователя, построенного на базе предлагаемой схемы инвертора. ПредпЪложим,что при работе на частоте со реализуется первый из указанных алгоритмов управления, а на частоте СО g - второй. Тогда для режима холостого хода могут быть записаны следующие приближенныеi равенства: OJ с З Л-31п2) Ti (ЗТь IW L где С - фазная емкость коммутирующих конденсаторов. Отсюда следует, что у л V ,-. . Это означает, что при .изменении частоты инвертирования в 1/3 раз, например при переходе с частоты 600 Гц на частоту 1000 Гц, сохраняется жесткость внешней характеристики инвертора без переключения секций батареи коммутирукнцих конденсаторов и изменения индуктивности компенсирующего дросселя.

и, I

п

15

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий мост основных тиристоров, выводы постоянного тока которого подключены к входным выводам через сглаживающий дроссель, и мост регулирующих тиристоров, выводы постоянного тока которого подключены к одноименным выводам обмоток двухобмоточного компенсирующего дросселя, причем выводы переменного тока указанных мостов соединены между собой и образуют выходные выводы инвертора, к которым подключены коммутирующие конденсаторы, соединенные звездой, отлича1ощийся тем, что, с целью расширения области использования путем расширения диапазона регулирования выходной частоты, он снабжен четырьмя дополнительными тиристорами, которые соединены встречно-последовательно в две разнополярные груЪпы, включенные соответстW вующими вьшодами постоянного тока моста регулирукщих тиристоров и нулевой Точкой звезды коммутирующих конденсаторов, при этом общие точки тиристоров в группах соединены с другими выводами обмоток компенсирующего дросселя.