Трехфазный стабилизированный инвертор тока Советский патент 1978 года по МПК H02M7/515 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА

Устройство работает следующим образом.

Наиболее тяжелый режим работы инвертора близкий к холостому ходу, когда в конденсаторах 9-11 происходигг накопление иэбыточнойМ еактивной мощности .

Пусть индуктивность дросселей / 8 близка к бесконечности, а полярность напряжений на элементах схемы (фиг.1) соответствует моменту времени . На тиристоры 1-6 подаются ед оенные через &0--уэкие управляю ьще импульсы в очередности, соответствукадей их нумерации. (Схема управления не приведена на фиг.1).

При отсутствии диодов 13-16 инвер.тор работает как параллельный нестабилиэированный инвертор тока, формируя на выходе трехфазную систему напряжений, близкую по форме к синусоидальной.

, На фиг. 2jn приведена форма входного тока инвертора i. и тока через тиристоры 1-6. фиг.25.1.приведена форма фазовых напряжений на конденсаторах 9-11 и входного U(j/которое меньше фазовых напряжений. При снижении нагрузки инвертора в конденсаторах 9 и 11 будет ПРОИСХОДИТЬ нарастание, эйпаса электрической энергии и увеличение выходного напряжения ин.вертрра LB идеальном случае до бесконечности) .

Однако при наличии диодов 13-16 режим работы инвертора существенно изменяется.

Пусть в момент времени управляющие импульсы:подаются одновременно на тиристоры1 и 6 Образуется контур протекания тока: дроссель 7, тиристор 1, конденсаторы 9,10 (шунтированные -обмотками трансфоЕжлатора,

12и нагрузкой) , тиристор 6, дросс|ель 8 и источник входного напряжения О.. В этом контуре действует алгебраи еская сумма напряжения Utj Ug, (См.фиг.З)..

Под действием тока. id начинаемся перезаряд /конденсаторов 9 и 10 др напряжения противоположной полярноети. Как только напряжение на конден- саторе 10 достигнет величины входно1;о напряжения (и даже превысит его на величину падения напряжения в вентилях, см.фиг.2,б) открывается диод

13и образуется короткозамкнутый контур разряда конденсатора 10, содержёщий диод 13, конденсатор 10, тиристор 6, диод 16 и источник питания

Uj. . Ток разряда конденсатора 10 протекает через тиристор 6, встречно протекгиощему через него рабочему току id,обеспечивая практически мг овенную коммутацию этого тиристора. При этом ток дросселей 7 и 8:, который не может мгновенно изменить своё

значение, переключается на два новых контуоа (Фиг.З).

1.Контур из дросселя 8 и диода 16;i

2.Контур- из дросселя 7, тиристоЧ ра 1, конденсатора 9, диода 13 обеспечивает продолжение перезаряда конденсатора 9 за счет запаса элект ромагнитной энергии дросселя 7.

Открытое состояние диодов 13 и 16 поддерживает напряжение на кондец

саторе 10 неизменным, примерно равньрл

входному напряжению Ua., не позволяя .

ключиться тиристору 6, который все

это время остается выключенньгм под

действием малого обратного напряжения, примерно равного падению напряжени я в диодах 13, 16.

Через промежуток времени t 3t/j подаются следующие по очередности управляющие импульсы на тиристоры

1 и 2. Включение тиристора 2 приводит к выключению диодовil3 и 16 по контуру: источник питания ,Uj, диод 13, конденсатор 11, тиристор 2, диод} 16 и к образованию второго рабочего

контура(Протекания тока: дроссель 7, тиристор 1, конденсаторы 9 и 11 (шунтированные обмотками трансформатора ,12 и нагрузкой), тиристор 2 и дроссель 8.

Начйна;ё тсявторой такт работы ин ертора, аналогичный описанному выше первому такту. Под действием тока tcL происходит перезаряд последовательно включенных конденсаторов

9 и 11.

Как только Напряжение, на следующем контуре 9 достигнет (и немного превысит) входное напряжение Uj. отпирается диод 14 и образуется койтур разряда конденсатора 9 на источник питания, состоящий из последовательно включенных диода 15, тиристора 1, конденсатора 9 и диода 14. Происходит коммутация-запирание тиристора 1 и образование двух внутренних контуров, аналогичных контуру (фиг.3). 1. Дроссель 7, шунтйрованйГый диодом 15;

2i Дроссель- 8,ДИОД- 14jконденсатор 11 и тиристор 4.

Через, следующие подаются очередные управляющие импульсы на тириаторы 3 и 2. Происходит отпирание тиристора 3, включение диодов 14, 15 и начинается третий такт работы инвертора с протеканием рабочего тока по контуру: дроссель 7, тиристор 3 конденсаторы 10, 11, тиристор 2 и дроссель 8.

Аналогичным образом происходит коммутация всех вентилей инвертора и ограничение напряжения на конденсаторах (и на выходе инвертора) в последующих тактах работы инвертора. Полный период-цикл работы инвертора состоит из шести тактов. 5 На фиг. 2б приведена форма тока через дроссели 7, 8 - ток непрерывен и не имеет скачков и разрывов (при L- ооХ На фиг. 26 приведена идеализированная форма напряжений на конденсаторах 9-11 (а, соответственно,ина .выходе инвертора). За счет наличия диодов 13-16 происходит ограничение его величины на уровне входного напряжения Uj , т.е. с вычетом заштрихованных сегментов. На фиг. 2в приведена форма тока через тиристоры 1-6.Длительность импульсов тока через тиристоры 1-6 при работе диодов 13-16 меньше 120° на величину бестоковой паузы tj,. На фиг. 2г приведена форма входного тока при работе диодов 13-16. Этот ток уже не непрерывен, а имеет форму прямоугольных, импульсов , tn Во время этих пауз ток дросселей 7, 8 не прерывается, а продолжает протекать по внутренним контурам. На фиг. 2д приведена форма тока через циоды 13-16 - представляет собой прямоугольные импульсы тока длительностью, равной длительности бестоковой паузы. . На фиг. 2е,ж приведены формы напряжений на тиристоре 1 при отсутствии и наличии диодов 13-16. Бидно, что за счет наличия бестоковой паузы и ограничения длительности.протекания тока через тиристоры, время восстановления запирающих свойств тирис торов возрастает на величину бестоко вой паузы. Таким образом, возможность упреждающего выключения тиристоров 1-6 обеспечивается образованием контуров разряда коммутирующих конденсаторов 9-11 непосредственно в питающую сеть через пары диодов 13, 16 и 14, 15, что не позволяет подняться напряжению на этих конденсаторах выше входного. , При. необходимости соединения . мутирующих конденсаторов не в звезду а например в треугольник, в качестве .искусственной нулевой точки, для под ключения диодов 13, 14 может использоваться нулевая точка, например сглаживающего трансформатора, как показано пунктиром на фиг. 1. При этом картина работы инвертора остает ся аналогичной описанной. Возможны и другие варианты, не выхбйящие за рамки предложения. На фиг. 2а,г,д видно, что в режим стабилизации напряжения обратными ди одами 13-16 происходит полное прекра щение поступления тока {и энергии) из питающей сети. Энергия.же запасен ная в дросселях 7, 8 соответственно 7 через такт либо остается неизменной (дроссель 7 или 8 шунтирован диодами 15 или 16), либо расходуется на продолжение перезаряда коммутирующих конденсаторов 9-11 (и шунтирующих их: обмоток трансформатора с нагрузками, см.фиг.3). Таким образом, в дросселях 7, 8 не происходит накопления тока, поскольку за полный период ра-: боты инвертора при работе стабилизирующих диодов 13-16 происходит трехкратное (как в известном решении) гашение их электромагнитной энергии на перезаряд конденсаторов 9-11 и на полезные потери в шунтирующих их нагрузках. Следовательно, не происходит и увеличения установленной Мощности и габаритов дросселей. Благодаря предлагаемому подключейию диодов, происходит значительное упрош,ение схемы и снижение весогабаритных показателей за счет использования четырех диодов вместо шести, отсутствия отпаек у трансформатора, либо возможности вообще обходиться без трансформатора, что обязательно в известной схеме. Необходимо отметить, что стабилизация фазовых напряжений на уровне входного напряжения является оптимальной и с точки зрения формы напряжения и параметров самого инвертора/ поскольку отношение фазового напряжения к линейному равное 1/УТ 0,58 укладывается в оптимальный диапазон 0,50,75 коэффициента трансформации известных .схем. Формула изобретения Трехфазный стабилизированный инвертор тока, содержащий инверторный мост на тиристорах, входные дроссели, лунтированные одной парой обратных эентилей, коммутирующие конденсаторы, соединенные в звезду или в треугольник, другую пару обратных вентилей и элементы выходной цепи, о т л.и Чающийся тем, что, с целью упрощения, другая пара обратных вентилей включена между нулевой точкой, образованной элементами выходной цепи инвертора и его входными выводами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Лабунцов В.Д., Ривкин Г.А., Шевченко Г.И., Автономные тиристорные инверторы. Энергия, 1967, с. 32. 2.Патент Швейцарии № 419299, кл. 21 с. 59/10,кл. И 02 р 7/42, 13.04.65.

:rsiire

jrf

-TW

+ „-«

-n-ffl

25

sM