ТРЕХФАЗНЫЙ НУЛЕВОЙ ИНВЕРТОР Советский патент 1970 года по МПК H02M7/72 

Известные трехфазные нулевые инверторы, содержащие устройство для возврата реактивной мощности источнику постоянного питающего напряжения в трехфазных преобразователях, не обеспечивают достаточно высокого к. п. д.

Предложенная схема трехфазного нулевого инвертора с устройством для возврата реактивной мощности источнику питания отличается тем, что, с целью повыщения к. п. д., он снабжен вспомогательным трехфазным трехстержневым трансформатором с первичными и вторичными обмотками, концы фаз первичной обмотки которого подключены к фазам инвертора, а начала фаз первичной и вторичной обмоток - к анодам шести диодов, причем, концы фаз вторичной обмотки подключены к отрицательному полюсу источника питания, а катоды всех диодов - к его положительному полюсу.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма замыкания управляемых вентилей-ключей, где период времени I равен 360 эл. град.

первичных обмоток 6-8 выходного трансформатора с помощью управляемых вентилей (ключей) 9-// подключаются на напряжение источника 12 постоянного тока. Продолжительность подключения каждой фазной обмотки выходного трансформатора 180э./г. град., а поочередное включение фазных обмоток происходит через 120 эл. град. Таким образом, первичная обмотка выходного трансформатора находится под воздействием трехфазной системы однополярных импульсов щириной 180°. Выходное переменное напрял ение формируется за счет магнитных связей между обмотками соседних фаз трансформатора. Прямая полуволна выходного напряжения фазы инвертора .образуется при непосредственном включении первичной фазной обмотки трансформатора / источника 12 питания, а обратная полуволна - благодаря индуктивным связям с

соседними обмотками.

Первичные обмотки выходного трансформатора 1 щунтированы цепочками из первичных обмоток 13-15 вспомогательного трансформатора 16 с последовательно включенными диодами 17-19, причем диоды включены встречно полярности источника 12 напряжения питания. Вторичная обмотка трансформатора 16 (20-22) включена на трехфазный выпрямитель, выполненный на диодах 23-25. Полосоединен с пололсительным полюсом источника 12 питания, а отрицательный полюс трехфазного выпрямителя - с отрицательным полюсом источника 12 питания.

Поскольку к выходным зажимам трехфазного выпрямителя приложено встречно напряжение источника питания, ток во вторичной обмотке трансформатора 16 может протекать лишь в случае, когда выпрямленное напряжение выше напряжения источника питания.

Полярность напряжения на зажимах фазных обмоток для фазы обозначена знаками плюс и минус, причем знаки, расположенные на схеме слева от обмоток, соответствуют формированию прямой полуволпы выходного напряжения (ключ Ki замкнут), а справа от обмоток - формированию обратной полуволны (ключ /Ci разомкнут). Знаки плюс и минус, обведенные кружком, обозначают полярность э. д. с., наведенной от соседних обмоток.

При отключении фазной обмотки (например, фазы 6) выходного трансформатора ) в фазе 6 наводится э. д. с. самоиндукции от затухания фазного магнитного потока. Полярность 3. д. с. самоиндукции по знаку совпадает с напряжением обратной полуволны.

Э. д. с. самоиндукции в фазе 6 прикладывается в момепт ее отключения, и в момент включения обмотки 13 по ней начинает протекать ток. Напряжение, приложенное к обмотке 13 трансформируется в обмотку 20 и выпрямляется выпрямителем, выполненным на диодах 23-25. Как только пик перенапряжения, трапсформированный в обмотку 20, становится выше напряжения источника 12, через обмотку 20 начинает протекать ток, замыкаясь по контуру - обмотка 20, конденсатор 26 ( конденсатор 26) и по контуру - обмотка 20, диод 23, обмотка 7, вентиль 10, обмотка 20. В результате протекания тока через вторичную обмотку снижается полное сопротивление обмотки 13, в контуре-обмотка 6, обмотка 13, диод 17 растет ток, препятствуя резкому снижению магнитного потока фазы 6, что значительно снижает пик отключения. Таким образом, магнитная энергия, накопленная фазой выходного трансформатора, передается входному копденсатору 26. При уменьшении пика напряжения на обмотке 20 ниже напряжения на источнике 12 через нее прекращается ток, возрастает полное сопротивление на обмотке и в контуре - обмотка 6, обмотка 13, диод 17 в дальнейшем (при формировании обратной полуволпы) протекает незначительный ток порядка тока холостого хода трансформатора 16, так как во вторичной обмотке трансформатора тока нет.

Ток в контуре - обмотка 6, обмотка 13, диод 17 не меняет направления. Однако в течение периода выходного напряжения обмотки выходного / и вспомогательного 16

трансформаторов работают попеременно (по полпериода) -то на потребление энергии, то на отдачу.

При замкнутом ключе 9 (прямой полупериод) к обмотке 6 прикладывается напряжение источника 12 питания, обмотка работает потребителем, потребляя энергию от источника питания. Через обмотку 6 течет ток, и изменение магнитного потока от нарастания тока в

обмотке 6 наводит соответствующие э.д. с. во всех обмотках трансформатора /. В то же самое время через обмотку 13 ток (непосредственно от источника питания) протекать не может, так как этому препятствует последовательно включенный диод 17. От обмоток 14 и

15в обмотку 13 наводится э.д. с. такого направления, что если она превышает напряжение на обмотке 6, то в контуре - обмотка 13, диод 17, обмотка 6 потечет ток, т. е. в прямой

полупериод обмотка 6 является потребителем, обмотка 13 - генератором.

В момент отключения ключа 9 с обмотки 6 снимается напряжение питания, а затухающий фазный магнитный поток наводит в обмотке 6 э. д. с. самоиндукции со знаком, противоположным знаку напряжения, приложенного к обмотке от источника питания. В дальнейшем на протяжении обратного полупериода благодаря работе соседних фаз 7 и S в обмотке 6 наводится э. д. с. того же знака, что и от затухающего магнитного потока. В результате этого в контуре - обмотка 6, обмотка 13, диод 17 протекает ток. В этом случае обмотка 6 является геператором, а диод 19 - потребителем. Электромагнитная энергия, накопленная фазой 6 в прямой полупериод, в обратный полупериод с помощью трансформатора

16и выпрямителя, выполненного на диодах 17, 18, 19, возвращается источнику питания,

накапливаясь в конденсаторе 26.

Аналогичные процессы протекают в фазах 7 и S со сдвигом 120 и 240° соответственно.

Предмет изобретения

Трехфазный нулевой инвертор, содержащий выходной трехфазный трехстержневой трансформатор с первичными и вторичными обмотками, соединенными в звезду, причем нулевой провод первичной обмотки подключен к положительному полюсу источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д., он снабжен вспомогательными трехфазным трехстержневым трансформатором с первичными и вторичными обмотками, концы фаз

первичной обмотки которого подключены к фазам инвертора, начала фаз первичной и вторичной обмоток - к анодам щести диодов, причем, концы фаз вторичной обмотки подключены к отрицательному полюсу источника

питания, а катоды всех диодов - к положительному полюсу.

+ 12S

23Ж24Ж252

0Т+Т ;.

Ж /С 22

77± /5.