Трехфазный инвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M7/537 H02M1/12 

i

Изобретение относится к преобразовательной технике и, в частности, к трехфазным инверторам, используемым в качестве вторичных источников питания электросистем транспортных средств и других объектов для преобразования постоянного тока в трех(})азный переменный ток.

Известен, трехфазный инвертор со ступенчатой формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфазных мое- .« та и два трехфазных трансформатора. Мосты работают со сдвигом в ЗО эл. град., каждый из которьк формирует двухступенчатое напряжение. Трех(})азное трехступенчатое напряжение получают путем суммиро-,5: вания вьссодных напряжений трансформато- ров l.

Недостатками этого инвертера являются большой вес и габариты трансфер- 20 маторов, мощность которых составляет 110% от мощности нагрузки.

Известен также трехфазный инвертор с трехступенчатой формой кривой выход ного напряжения, содержащий мост основных ключей, мост дополнительных ключей, а также трансформаторы, первичные обмотки которьк соединены треугольником и подключены на выходе моста дополнительных ключей, а вторичные обмотки включены последовательно в цепь нагрузки основного моста. Ключи основного моста управляются импульсами длительностью 18О эл. град, сдвинутыми друг огносительно друга на 6О эл. град. В результате на выходе основного моста формируется двухступенчатое напряжение, имеющее К09(}к{я1циент гармоник К..-31%. Добавляя и вычитая из этого напряжения дополнительное напряжение, снимаемое с выхода трансформаторов Дополнительного моста, получают трехступенчатое напряжение на нагрузке с 2.

Недостатки такого инвертора - большой вес и габариты трансформаторов, особенно при низкой частоте выходного напряжения. 37 Наиболее близким по технической сущносги к предлагаемому является трехфазный инвертор, содержащий два источника постоянного напряжения, подключенные к выводам Постоянного тока мостовых переключателей, соединенных зажимами переменного тока по каскадной схеме, и дополнигепьные ключи, через которые выходные зажимы связаны с зажимами переменного тока мостовых переключателей, С иомощью этих переключателей на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярности.и к полученным трем зажимам иегочников с помощью дополнительных ключей подключаются зажимы трехфазной нагрузки. В результате на выходе формируется трехфазное трехступенчатое напряжение з}. Недостатками инвертора являются громоздкость, значительный вес и габариты, обусловленные большим количеством ключей. Кроме того, в любой момент времени одновременно работают семь ключей, что приводит к увеличению потерь в ключах и сннжению КПД инвертора.. Цель изобретения - повышение КПД, уменьшение массы и габаритов инвертора Эта цель достигается тем, что в трех i фазном инверторе с питанием от двух исгочников постоянного тока, содержащем управляемые ключи, соединенные в два моста, выводы постоянного тока каждого из которых образуют пару входных вы„ . водов инвертора для подключения одного из указанных источников питания, а выводы переменного тока связаны с тремя выходными выводами инвертора, управляемые ключи выполнены как ключи переменного тока, указанные мосты выполне- , ны трехфазными, а их выводы переменного тока соединены непосредственно с выходными выводами инвертора. На фиг. 1 представлена схема трехфаз ного инвертора на фиг, 2 - временные диаграммы импульсов управления ключами; на фиг. 3 - график выходного линейного напряжения инвертораТрехфазный инвертор содержит ключи 1-12 переменного тока, например сими- , встречно-параллельно включенные тиристоры с принудительной коммутацией или встречно-параллельно включенные транзисто ры с последовательными диодами, соединенны .в дай трехфазных моста с общим выходом К выводам постоянного тока трехфазных мостов подключены два источника постоянного напряжения E/j и Е 5., Управление 5 ключами осуществляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг. 2, причем импульсы,соответствующие графику О , подаются на ключ , графику (У - на ключ 2 и т.д. Для получения выходного напряжения, близкого к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбираются из условия - исключения гармоник, близких к основной. При атом напряжения источников, равные амплиту- . дам первой и второй ступеней линейных напряжений, соответственно равны Е и Е f E-Cl+VS). Третьи ступени линейных напряжений формфуются путем суммирования напряжений источников Е и Е„, т.е. (). Инвертор работает следующим образом. Полупериод выходного напряжения мож- «° разбить на шесть равных интервалов, первом интервале замыкаются ключи 1,6,10,11. При этом с помощью ключей 1,1О источники Е, и Еу соединяются последовательно и к их общей точке под- ключается зажим фазы А. Замкнутые клю соединяют зажимы фаз В и G с шинами (-Ел)-() источников соответственно. В результате формируются первая положительная, третья отрицательная и вторая положительная ступени ли- ,.i.,. неиных напряжений идд , Ugo UcA На втором интервале замьжаются ключи 4,5,7,12. С помощью ключей 4,7 источники Е. и Е „соединяются последовательно, но другими разнополярными зажимами, t-jtи к их общей точке остается подключенным зажим фазы А. Замкнутые ключи 12, 5 соединяют зажимы фаз В и С с щинамиЕ 2 источников соответственно. При этом формируются вторая положительная, -г г t-./ третья отрицательная и первая положи- третья отрицательная и первая тельная ступени линейных напряжений UAB ВС СА- третьем ингервало замыкаются ключи 1,2,11,12. При этом ключи 2,11 обеспечивают последовательное соединение источников в прежней пол1фности и к их общей точке подключается зажим фазы С. Замкнутые ключи 1,12 соединяют зажимы фаз А и В с шинами +Е и -Е 2 источников. В результате формируются третья положительная, вторая и первая отрицательные, ступени линейных напряжений U дц , UBC, UcA На следующих интервалах процессы в инверторе происходят аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами (фиг. 2). В результате работы инвертора на выходе формируется трехфазное трехступенчатое на-

пряжение, форма когорого представлена на фиг, 3, В ней отсутствуют высшие гармоники вплоть до 11-ой, а коэффициент гармоник равен 15,2%.

По1ислючение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в Двух направлениях и постоянство потен- циалов фаз в течение каждого интервала (полное отключение неработающего плеча моста). Это обуславливает работоспособность схемы при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Данный инвертор содержит меньшее число ключей, а, следовательно, имеет меньшие массу и габариты.

Кроме того, данный инвертор имеет более высокий КПД, так как в любой момент времени в нем работает четыре ключа (вместо семи). Это обусловлено тем, что в его схеме функции соединения источников между собой и подключение к ним нагрузки объединены и осуществляются одними теми же ключами. Формула изобретения

Трехфазный инвертор с питанием от двутс источников постоянного тока,, содержащий управлемые ключи, соединенные в два моста, вьюодьг постоянного тока каждого из которых образуют пару входных выводов инвертора для подключения одного нз указанных источников питания, а вьшоды переменного тока связаны с тремя выходными выводами инвертора, отличающийся тем, что, с цепью уменьшения массы и габаритов и повышения КПД, управляемые ключи выпблнены как ключи переменного тока, указанные мосты выполнены трехфазными, а их выводы переменного тока соединены непосредственно с выходными вывода ш .инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

NO 124517, кл. Н 02 М 7/537, 1960.

2.Авторское свидетельство СССР № 494831, кл. Н О2 М 7/48, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР № 525212, кл. Н 02 М 7/14, 1973.

us.i

Ug

в В

S 6

Фае. 2

Фие.Ъ