ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ Советский патент 1973 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники.

Известны многофазные инверторы напряжения, в которых вентили для протекания реактивного тока объединены в анодную и катодную группы .и подключены к источнику коммутирующего напряжения, например инвертор по авт. св. № 307941.

Для улучшения формы кривой выходного напряжения инвертора предложенного устройства аноды анодной группы вентилей реактивного тока и катоды катодной группы этих вентилей подключены к среднему выводу источника питания с помощью встречно параллельно включенных вентилей, запираемых принудительно от источника коммутирующего напряжения.

На фиг. 1 изображены предложенное устройство и диаграмма выходных замков, где /-6 - основные вентили; 1-6 - вентили реактивного тока; 7-W-коммутирующие вентили, 7-8 - вспомогательные вентили; //-13 - потенциалы точек А, В, С относительно точки 0; 14 - линейное напряжение UAB, 15, 16 - напряжение и ток фазы А; 17, 18 - источники коммутирующего напряжения (ИКН); /5 - источник питания постоянного тока; 20 - управляющие импульсы вентилей.

На диаграмме обозначены интервалы времени, в течение которых следует подавать

управляющие импульсы на вентили инвертора. Потенциальная диаграмма построена для случая эл. град, и не зависит от величины Cos ф нагрузки для всех значений Cos фкр 0,7. При Cos фь-р величина TO должна быть увеличена тем больще, чем меньше величина cos ф.

Независимость этих кривых от Cos ф нагрузки обеспечивается постоянством времени возможной проводимости т основных вентилей инвертора (в данном случае эл. град и действием вентилей для протекания реактивного тока нагрузки.

В качестве источников коммутирующего напряжения (ИКН) могут служить конденсаторы, генератор переменного тока, последовательный инвертор или какие-либо другие устройства, способные подать знакопеременное напряжение в зажимы Oi-О-,, О-0.

Если в качестве ИКН используются конденсаторы, то первоначальный их заряд может быть обеспечен с помощью вентилей самого инвертора, например по цепи вентилей /, 4, 8 для первого и /, 4, 10 для второго.

Рассмотрим работу вентилей инвертора при питании симметричной нагрузки с отстающим Cos ф -0,75. Пусть в исходном положении при инвертор находится в работе, стационарный процесс установился, ток проводят основные вентили 1, 2 и 3 (подан отпирающий импульс на вентиль 3, а запас энергии, накопленный полем фазы В, еще не израсходован, н потому ее ток еп;е протекает по цепям вентилей 6 и-/; вентиль / еовместно с вентилем / формирует ток фазы /1, вентиль 2 проводит ток фазы С, а вентиль 3 подготовлен к тому, чтобы реверсировать ток в фазе В). В момент ti отпирают вентиль 7. Анодное напряжение вентиля / становится отрицательным и он запирается. Одновременно, или спустя время запаздывапия, меньшее времени перезаряда конденсатора С/, отпирают вентиль 9 и ток фазы А начинает замыкаться по цепи; фаза С, вентиль 2, нижняя половина контура цепи источника питания, вентили 9 и 1. Напрял ;ение на фазе А нагрузки становится равным нулю, и энергия магнитного поля фазы /1 в ней же и расходуется. Через время Д ;Г2/12 оказывается израсходованной энергия поля фазы В н благодаря открытым вентилям 3 и 2 ее ток сразу же меняет направление. В момент to отпирают вентили 2 и 7. Вентиль 9 запирается, а ток вентиля 2 уменьшается на величину, равную току фазы А, который теперь начинает замыкаться цо цепи 2, 1. Напряжение фазы А нагрузки меняет знак и потому энергия, накопленная ее магнитным полем, начинает расходоваться не только в фазе А, но и в фазе С, по цепи которой протекает ток фазы А. В этот же момент времени t или чуть позже, подают отпирающий импульс па вентиль 4, чтобы он был готов к изменению направления тока в фазе А после того, как будет израсходована энергия ее поля и ее ток спадет до нуля. В момент 3 отпирают вентиль 8 и вслед за ним вентиль 10. Вентиль 2 запирается, а конденсатор С1 перезаряжается током фазы С И после чего ток фадо напряжения | t/c зы С начинает замыкаться по цепи: вентили 2, 10, верхняя половина контура цепи источника питания, вентиль 3, фаза В. Дальнейшая работа инвертора происходит аналогично изложенному. Периодическое подключение выходных зажимов инвертора к среднему (промежуточному) выводу источника питания существенно приближает форму кривой напряжения к синусоидальной. Коэффициент гармоник /Сг в зависимости от выбираемой величины TO может быть снижен до величины около 0,17--0,15 вместо 0,31, как это имеет место у известных трехфазных инверторов напряжения. Суммированием напряжений двухтрех инверторов с фазовым сдвигом между ними, можно сформировать практически синусоидальное общее выходное напряжение. Чтобы исключить сбои в работе инвертора ири нагрузке с Cos сркр 0,7 необходимо отпирающие импульсы подавать на основные вентили лищь после спада до нуля тока предыдущей полуволны, спустя время восстановления в ранее включенного вентиля реактивного тока. Выходное напряжение инвертора в этом режиме должно быть разрывным, а продолжительность интервалов времени с нулевым мгновенным значением напряжения должна увеличиваться при снижеции Cos ср нагрузки. Благодаря этому интервалЕ иремени, когда нагрузка накапливает и рассеивает энергию будут чередоваться с интервалами времени, когда потребление энергии от источника питания равно пулю и потому энергия, накопленная магнитными полями нагрузки, будет полностью рассеиваться в активных соиротивлеииях (совершать работу). Таким образом, при нагрузке с Coscp 0,7 взаимокомпенсация реактивиой энергии фаз нагрузки должна сопровождаться снижением напряжения, что в данном случае, осуществляется широтным методом регулирования напряжения. В тех случаях, когда инвертор питается от обратимого источника и требуется рекуперация энергии из сети переменного тока в сеть постоянного тока с сохранением знака входного напряжения, например, для обеспечения независимости кривой выходного напряжения нри любой величине фазового сдвига между током и напряжением предлагается вариант устройства, показанный на фиг. 2. В этом инверторе нулевые общие точки анодной и катодной групп вентилей реактивного тока разделены управляемыми вентилями 21 тл 22 п соединены диодами (вентилями) с входной цепью инвертора. Вентили 21 и 22 отпираются одновременно с вентилями 7 и S. При питании от источника с двусторонней проводимостью вентили реактивного тока после осуществления индивидуальной коммутации основных .вентилей благодаря вентилям 23 и 24 работают как известные «обратные диоды. в тех случаях, когда ие требуется независимость формы кривой напряжения иивертора, но требуется рекуперация энергии с сохранением знака входного напряжения инвертора, управляемые вентили 21 и 22 могут быть заменены одним вентилем. Управляюцщй переход этого вентиля должен быть открыт при питании нагрузки инвертора и закрыт при возврате энергии в сеть постоянного тока. При этом ИКН может быть подключен как только к катоду, так и только к аноду этого вентиля. В тех случаях, когда максимальная частота ПКН многократно (не менее, чем в 4 m раз, где т число фаз инвертора) превышает частоту переменного тока нагрузки, а величина максимального напряжения ИКП превосходит и 12, инвертор может быть упрощен за счет исключения из его состава вентилей 7, 8 и ИКП 17. Таким образом, изобретение иозволяет существенно улучшить форму кривой напряжения на нагрузке, приближая ее к синусоиде. и уменьшить отрицательное влияние преобразователя на питающую его сеть переменного тока. Достигается это, в основном, за счет более рационального использования вентилей

реактивКОго тока нагрузки, которые участв ют и в индивидуальной коммутации основных вентиле инвертора и в нроцессе взаимокомпенсании энерши магнитных нолей многофазиой нагрузки. Донолнительным преимуществом устройства является его высокий к.п.д., так кг к в полной .tepe иснользуетсоя энергия, накапливаемая конденсаторами нри каждой комм- т :иии вентилей, а основные вентили разгружены от реактивного тока нагрузки.

Предмет изобретения

Преобразовательное устройство для питания трехфазной нагрузки, содержащее источник питания постоянного тока имеющий отвод от средней точки, и трехфазный инвертор, имеющий источник коммутирующего напряжеиия, соедгшенный одним концом с зажимами источника питания через коммутирующие вентили, а другим - с общими точками анодной и катодной группы вентилей реактивного тока, отличающийся , что, с целью улучпюппя формы кривой выходного напряжения инвертора, общие точки анодной и катодной групп вентилей реактивного тока соединены с помощью дополнительных принудительно коммутируемых вентилей с отводом от средней точки источника питания.

Tlo .JO l9

2ШПЮП4

IT711TFft J

20