Трехфазный инвертор Советский патент 1988 года по МПК H02M7/48 

1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение.

Цель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения и уменьшение, массы и габаритов.

На фиг.1 представлена принципиалная схема силовой части трехфазного инвертора; на фиг.2 - принципиальна схема системы управления; на фиг.З диаграммы, посняющие принцип работы инвертора.

Силовая часть инвертора содержит два трехфазных моста, один из котор выполнен на ключах 1-6 постоянного

1628, на выходах которых формируются последовательности импульсов 49-61, которые после усиления блоком 29 поступают на управляющие входы ключей 1-13. В результате работы инвертора на фазе нагрузки, соединенной звездой, формируется напряжение 62, амплитуды ступеней которого с первой по пятую соответственно равны U/3, и, 4U/3, 5U/3, 2U. Для получения напряжения с указанными амплитудами напряжения источников питания мостов должны быть равны U и 2U. Полупериод выходного напряжения инвертора можно разделить на девять равных интервалов .

На первом интервале замыкают ключи 1,5,7 и 12 (диаграммы 49, 53, 55

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания, электропривода и автоматики для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидаль- . ное. Цель - улучшение формы кривой выходного напряжения, уменьшение массы и габаритов. Инвертор содержит два трехфазных моста, один из которых выполнен на ключах постоянного тока, а другой - на ключах переменного тока, и блок управления. Входы мостов подключены к шинам двух источников, величины напряжений которых относятся как 1:2, причем источник с меньшим уровнем напряжения подключен к второму мосту. Выходы мостов непосредственно связаны с выходными выводами инвертора. Две разноименные шины источников связаны между собой через управляемый ключ постоянного тока. С помощью ключей мостов на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно и к полученным трем зажимам источников подключаются выходные выводы инвертора. В результате работы инвертора на его выходе формируется трехфазное пятиступенчатое напряжение. 3 ил. с (Л со KJ

тока, например транзисторах, шунтиро- 20 и 60). При этом с помощью ключей 1 ванных возвратными диодами, другой мост вьтолнен на ключах 7-12 переменного тока. Разноименные входные вьто- ды мостов соединены через ключ 13 постоянного тока, шунтированный возврат- 25 2U первого источника, через ключи 5

и 7 источники питания соединяются последовательно. Через замкнутые клю чи 1 и 5 к выходным вьшодам А и В ин вертора прикладьшается напряжение

35

ным диодом. Входы постоянного тока первого и второго мостов соединены с выводами для подключения источников постоянного тока с напряжениями 2U и и соответственно, а выходы пере- 30 манного тока мостов непосредственно соединены с выходными вьшодами инвертора.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор 14, выход которого соединен с входом распределителя 15 импульсов. Выходы последнего связаны через логические элементы ИЛИ 16-28 и блок 29 буферных усилителей с управляющим входами ключей 1-13, причем номера выходов блока 29 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На диаграммах (фиг.З) представлены формы импульсов на выходах следующих элементов: 30 - задающего генератора 14; 31-48 - распределителя 15 импульсов; 49-61 - элементов ИЛИ 16-28 (импульсы управления ключами 1-13 соответственно); 62 - инвертора (выходное фазное напряжение U).

Трехфазный инвертор работает следующим образом.

Задающий генератор 14 формирует

и 12 к вьюодам С и В - сумма напряжений источников, равная 3U, к выводам С и А через ключи 12 и 1 - напряжение и второго источника. При этом фазные напряжения на нагрузке, соединенной звездой, равны:

и,

и.

2u-u и, 3 з 3 UAB :3и-2у 5U 3 З 4U

,)

40

и, - (U, -Ь Ug.

Т.е. формируются первая положительная, четвертая отрицательная и третья положительная ступени фазных напряжений и., и

в

Ил

На втором интервале замыкают клю- с чи I, 3, 8 и 13. При этом через ключ 13 источники соединяются последовательно, но другими разнополярными шинами. Через ключи I, 8 и 3, 8 к вьшодам А, В и С, В соответственно прикладывается сумма напряжений источников, равная Зи. Через ключи 1 и 3 вьшоды С и А замыкаются накоротко, в результате линейные напряжения становятся равными Зи, -Зи, О а фазные

50

последовательность импульсов 30, ко-55 U, 2U, U, т.е. формируютторая поступает на вход 18-канальногося вторая положительная, пятая отрираспределителя 15 импульсов. Выходныецательная и вторая положительная

сигналы 31-48 распределителя 15 им-ступени фазных напряжений U, Ug,U.

пульсов суммируются элементами ИЛИНа следующих интервалах работа ини 60). При этом с помощью ключей 1 2U первого источника, через ключи 5

и 7 источники питания соединяются последовательно. Через замкнутые ключи 1 и 5 к выходным вьшодам А и В инвертора прикладьшается напряжение

и 12 к вьюодам С и В - сумма напряжений источников, равная 3U, к выводам С и А через ключи 12 и 1 - напряжение и второго источника. При этом фазные напряжения на нагрузке, соединенной звездой, равны:

и,

и.

2u-u и, 3 з 3 UAB :3и-2у 5U 3 З 4U

,)

и, - (U, -Ь Ug.

Т.е. формируются первая положительная, четвертая отрицательная и третья положительная ступени фазных напряжений и., и

в

Ил

На втором интервале замыкают клю- чи I, 3, 8 и 13. При этом через ключ 13 источники соединяются последовательно, но другими разнополярными шинами. Через ключи I, 8 и 3, 8 к вьшодам А, В и С, В соответственно прикладывается сумма напряжений источников, равная Зи. Через ключи 1 и 3 вьшоды С и А замыкаются накоротко, в результате линейные напряжения становятся равными Зи, -Зи, О а фазные

вертора происходит аналогично описанному в соответствии с диаграьтмами 30-61.

Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность инвертора при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряже- ния.

Предпагаемый трехфазный инвертор имеет лучшую по отношению к изверг- ному форму кривой выходного напряже- ния (пятиступенчатую с козффициентом гармоник Кр 11,9% вместо трехступенчатой кривой с Кр 15,2%) примерно на 20% меньшую массу и габариты за счет замены ключей переменного тока одного моста на ключи постоянного тока.

+ ги 1

Формула изобрете),. ия

Трехфазный инвертор, содержащий два трехфазных моста, первый из которых выполнен на ключах переменного тока, входные вьшоды постоянного тока мостов соединены с вьшодами для подключения двух источников питания, а выходы переменного тока обоих мостов непосредственно соед1П1ены с выходными вьгаодами инвертора, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью уяучщения формы кривой выходного напряжения, уменьщения массы и габаритов, второй мост вьтолнен на управляемых ключах постоянного тока, шунтированных возвратньми диодами, одни разноименные выводы для подключения источников питания соединены между собой через управляемый ключ постоянного тока, шунтированный возвратным диодом, значения напряжений источников питания относятся между собой как 1:2, а входные вьшоды первого моста соединены с вьшодами для подключения источника питания с меньшим уровнем напряжения.

Ч б 9

и

-

k

70

/

/;

/

Г2

Фиг.1

Фиг1

I I I I

5J 5 55 X 57

58

5S К

.m,

f

(puiJ