Трехфазный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

I

Изобретение относится к преобразоваельной технике и может найти применение в качестве автономных источников электропитания. ,

{Известны схемы трехфазных инверторов ока, выполненные на основе трехфазных иристорных мостов, содержащих на входе коммутирующие входные дроссели, а на выходе коммутирующие конденсаторы, соединенные в звезду или треугольник. Стабилизация выходного напряжения в них производится различного типа регуляторами, обеспечивающими компенсацию или сброс в цепь питания избыточной реактивной энергии, накопленной в коммутирующих конденсаторах. Наиболее просто обеспечивается сброс избыточной реактивной энергии с помощью обратных диодов (см. иапример, 1.).

В основном авт. св. № 615577 описан трехфазный стабилизированный инвертор тока, стабилизация выходного напряжения в котором обеспечивается с помощью 4-х 6,6ратных диодов, два из которых щунтируют входные дроссели, а другие два. диода, соединенные между собой последовательно, подключены ко входным зажимам инвертора.

а общей точкой - к нулевой точке коммутирующих конденсаторов, соединенных в звезду 4. По существу технического решения это устройство является наиболее близким к данному изобретению.

Недостатком такого инвертора тока является мягкая внещняя характеристика в режиме перегрузки и возможность потери коммутационной устойчивости и срывов инвертирования вследствии потери угла запирания, что ограничивает область их применения, особенно для двигательной асинхронной нагрузки, имеющей больщие пусковые токи.

Целью изобретения является повыщение перегрузочной способности и жесткости внешней характеристики в режимах перегрузки инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что между выводами постоянного тока инверторного моста включена дополнительная пара последовательно соединенных тиристоров, а точка их соединения подключена к нулевой точке коммутирующих конденсаторов через дополнительно введенный конденсатор. Предложенное решение отличается также тем, что дроссели выполнены с переменной индуктивностью, изменяемой в функции перегрузок. На чертеже приведена принципиальная схема инвертора, которая содержит тиристоры 1-8, дроссели 9-10, конденсаторы 11 -14 и диоды 15- 18. Тиристоры 1-8 образуют многофазный вентильный мост, подключенный к входным зажимам через дроссели 9и10, шунтированные обратными диодами 17м 18. К входным зажимам МОСТЕ подключены конденсаторы 11 -14, соединенные между собой в четырех лучевую звезду, нулевая точка которой через обратные диоды 15« 16 подключена ко входным выводам инвертора. Выходные выводы инвертора образованы выходными выводами моста на тиристорах . Рассмотрим принцип работы устройства. В нормальном режиме работы на тиристоры 1-6 подаются поочередно в порядке их нумерации через 60 эл. град, узкие управляющие импульсы, сдвоенные через 60 эл. град. На выходе инвертора формируется трехфазная система напряжений, близкая по форме к синусоидальной, величина которых зависит от запаса реактивной энергии в коммутирующих конденсаторах 11 -13, обеспечивающих создание запирающего угла на тиристорах путем их междуфазовой искусственной коммутации. При снижении нагрузки (не указанной на чертеже) происходит увеличение запаса реактивной энергии, а соответственно, и напряжения на коммутируюц1их конденсаторах 11-14. Однако наличие обратных диодов 15-18 обеспечивает сброс избыточной реактивной энергии и стабилизацию напряжения на конденсаторах на уровне входного напряжения. Тем самым, обеспечивается и стабилизация выходного напряжения инвертора в диапазоне номинальных нагрузок 4. В режиме перегрузки, например, при пуске двигательной нагрузки, напряжение на конденсаторах 11 -13 и угол запирания тиристоров 1-6 знаЧительно снижаются, поскольку они обратно пропорциональны величине нагрузки. При этом за счет выхода инвертора из зоны стабилизации (фазовое напряжение на коммутирующих конденсаторах 11-13 становится меньше входного), внешняя характеристика инвертора становится мягкой, а угол запирания тиристоров инвертора снижается и может стать меньше -допустимого, что приводит к срыву инвертирования. Поэтому, как только инвертор перейдет из зоны номинальных нагрузок с уменьше нйш напряжения и угла запирания тирис™торов до минимально возможных значений, в работу вступают ч-иристоры 7 и 8, обеспечивающие режим повентильной искусственной коммутации анодных и катодных групп тиристоров 1, 3, 5 и 2, 4, 6 с помощью дополнительного конденсатора 14, отделенного от нагрузки, и, следовательно, не зависящего от величины нагрузки. Допустим, Ато в момент времени t 0 работают тиристоры 1и2 и необходимо вывести из работы (запереть) Тиристор 1. Для этого в момент окончания его работы управляющий подается на тиристор 7, при отпирании которого образуется контур запирания: тиристор 7, конденсатор 14и11 и тиристор 1. Под суммой напряжений на конденсаторах Пи 14 происходит запирание тиристора 1 разрядным током конденсаторов Пи 14. Дальнейший перезаряд конденсатора 14 происходит по цепи: тиристор 7, конденсатор 14, диод 15, и дроссель 9. Как только конденсатор 14 перезарядится до напряжения противоположной полярности и величина его станет больше входного Ud, тиристор 7 запрется, а ток дросселя 9 будет циркулировать через дроссель 9. Следуюшйм, по порядку должен включаться очередной тиристор 3. Его включение можно производить либо одновременно, либо с запозданием относительно момента выключения тиристора 1 и, тем самым, производить широтное регулирование выходного напряжения инвертора. При этом реактивный ток нагрузки будет замыкаться через конденсаторы 11 -18, осуществляя междуфазовый обмен реактивной энергией. Аналогичным образом будет происходить и повентильная коммутация в режиме перегрузки и всех остальных тиристоров инвертора 1-6. Поскольку конденсатор 14 в отличие от конденсаторов 11 -13 не подключен параллельно нагрузке, а предназначен только для коммутации тиристоров, то величина напряжения на нем ограничена уровнем входного напряжения, мощность его значительно меньше суммарной установленной мощности конденсаторов . Такое самое относится к установленной мощности дополнительных коммутирующих тиристоров 7и.8. В тех случаях, когда помимо коммутационной усТочиВбСти и возможности регулирования выходного напряжения инвертора в режимах перегрузки тре,. и обеспечение жесткой внешней характеристики (например, когда на выходе инвертора помимо двигателей подключены и другие потребители с более высокими, требованиями к режиму стабилизации выходного напряжения), входные дроссели 9и 10 выполняют с пороговой характеристикой, обеспечивающей снижение их индуктив юсти при перегрузке либо за cifeT насыщения Магнитопровода, либо за счет каких-либо других мероприятий, позволяющих реализовать ступенчатое регулирование индуктивности указанных дросселей.

Сочетание уменьшения индуктивностей входных дросселей 9-10 с работой коммутирующих тиристоров 7н8 обеспечит устройству режим работы, близкий к инвертору напряжения. При обратного моста для междуфазового обмена реактивной мощности нагрузки будут выполнять конденсаторы 11 -13. Тем самым обеспечивается повышение жесткости внешней характеристики инвертора в диапазоне перегрузок.

Разумеется в режиме перегрузок, форма выходного напряжения значительно искажается, приближаясь от близкой к синусоидальной (для инвертора тока в диапазоне номинальных нагрузок) к прямоугольной (как у инвертора напряжения). Одна1ко такое временное искажение формы напряжения могут допустить многие потребители.

Формула изобретения,

1. Трехфазный цнвертор, по авт. св. № 615577, отличающийся тем, что, с целью

расширения области применения за счет повышения перегрузочной способности и повышения КПД между выводами постоянного тока инверторного моста включена дополнительная пара последовательно соединенных тиристоров, а точка их соединения подключена к нулевой точке коммутирующих конденсаторов через дополнительно введенный конденсатор.

2. Трехфазный инвертор, выполненный по п. 1, отличающийся тем, что, с целью

повышения жесткости внешней характеристики в режимах перегрузки, дроссели выполнены с переменной индуктивностью, изменяемой в функции величины тока перегрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 489186, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 526993, кл. Н 02 М 7/515, 1976.

3.Авторское свидетельство СССР 547949, кл. Н 02 М 7/515, 1977.

4.Авторское свидетельство СССР по вке № 2303639/24-07, от 24.01.77.