Инвертор напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

I

Изобретение относится к преобразовательной технике и может применяться в устройствах автономного питания Для частотного регулирования асинхронных электродвигателей.

Известны двенадцатифазные инверто{)ы на основе двух инверторных мостов и трехобмоточного трансформатора с двумя первичными обмотками, соединенными звездой и треугольником 1.

Наиболее близким является шестифазный инвертор напряжения на основе двух паралельно включенных преобразовательных блоков, трехобмоточного трансформатора и общей коммутирующей LC-цепочки. Каждый преобразовательный блок содержит основной трехфазный мост на тиристорах, встречно-параллельно ему включенный мост обратных диодов и подсоединенный на выходе трехфазный мост коммутирующих ти.ристоров 2.

Известные инверторы обеспечивают получение на вь1ходе трехфазного напряжения с улучшенным гармоническим составом, но сложны в исполнении, имеют большие габариты и установленную мощность оборудования, повышенные коммутационные потери.

Цель изобретения - упрощение и улучшение массогабаритных показателей.

Для достижения поставленной цели инвертор, содержащий подключенные ко входным выводам два трехфазных тиристорных моста, выводы переменного тока которых связаны с выходными выводами, соединенными со вспомогательными вентилями и выводами переменного тока трехфазного моста обратных диодов, а также два последовательно соединенных встречных диода, снабжен двумя дросселями, двумя последовательно соединенными конденсаторами, щунтирующими встречные диоды и трехфазным

5 автотрансформатором, а в качестве вспомогательных вентилей использованы симисторы, одни электроды которых объединены и соединены с общей точкой встречных диодов, подключенных ко входным выводам, а

другие их электроды подключены к концам обмоток автотрансформатора, соединенных треугольником, и к выходным выводам причем каждая обмотка выполнена с симметричными отводами, подключенными к соответствующим выводам переменного тока двух тиристорных мостов, а мост обратных диодов соединен со входными выводами через дроссели.

На фиг. 1 представлена схема инвертора; на фиг. 2 - формы напряжений, характеризующие работу инвертора.

Схема инвертора содержит два трехфазных моста на тиристорах 1 -12, подключенных ко входным выводам, трехфазный мост обратных диодов 13-18, возвратные диоды 19-20, симисторы 21-23, последовательно включенные конденсаторы 24 и 25, автотрансформатор 26 с обмотками 27-29, дроссели 30 и 31.

В нормальном режиме работы тиристоров 1-6 и 7-12 формируется две системы трехфазных напряжений шестиступенчатой формы в соответствии С числом коммутации тиристоров в каждом мосту. Эти напряжения сдвинуты между собой по фазе на угол в 30° и подаются пофазно на симметричные относительно выходных выводов отводы автотрансформатора 26, в котором происходит их геометрическое сложение, и .на выходных выводах автотрансформатора форсируется результирующее трехфазное напряжение улучщенной двадцатиступенчатой формы (фиг. 2). Поскольку автотрансформатор 26 обеспечивает жесткую электрическую связь выводов переменного тока тиристорных мостов 1-6 и 7-12 с выходными выводами (через вольдобавочные секции) в инверторе установлен всего один трехфазный мост обратных диодов 13-18, обеспечивающих не только сброс в цепь источника питания избыточной реактивной энергии индуктивных цепей и нагрузки, но и возможность искусственной коммутации всех 12-ти тиристоров одним коммутирующим устройством на трех симисторах 21-23 через вольтдобавочные секции, используемые в качестве разделительных и коммутирующих индуктивностей.

Если ток проводит тиристор 1. то полярность напряжения на конденсаторе 24-25 соответствует указанной на фиг. 1. При подаче отпирающего импульса на коммутирующий симистор 21 образуется последовательный контур разряда 24-21 - вольтдобавочная секция обмотки 29-1-24. Ток разряда конденсатора 24 протекает встречно рабочему току тиристора 1 и в момент их равенства тиристор 1 запирается. Ток разряда конденсатора 24 переключается на диод 13 и течет по цепи 24-21 - 13-30-24.

Поскольку на вольтдобавочной секции обмотки 29 при протекании рабочего тока через тиристор 1 держится напряжение, согласное с напряжением конденсатора 24, пока не будет запрет этот тиристор, не произойдет переключения тока разряда на диод 13.

Так как суммарное напряжение на конденсаторах 24 и 25 не может превышать входное, одновременно с перезарядом конденсатора 24 происходит и перезаряд конденсатора 25, тем самым увеличивая эквивалентную емкость коммутирующего конденсатора. При следующей коммутации очередного тиристора, например 6, происходит разряд конденсатора 25 ток через симистор 23 протекает в другом направлении, т. е. узел коммутации работает по двухтактной схеме.

Аналогичным образом происходит поочередная коммутация всех тиристоров двух инверторных мостов тремя симисторами и одним трехфазным мостом обратных диодов 13-18 с незначительными коммутационными потерями, поскольку в контуре коммутации во всех случах оказываются включенными только два вентиля.

Диоды 19 и 20, щунтирующие конденсаторы 24 и 25 служат для ограничения напряжения на этих конденсаторах. Они позволяют заряжаться конденсаторам только до входного напряжения, после чего избыточная реактивная энергия коммутации через них сбрасывается в цепь источника питания.

Поскольку мощность автотрансформатора 26 рассчитывается исходя из мощности вольтдобавок с компенсацией основных магнитных потоков-в магнитопроводе, мощность его незначительна, порядка 30% от полной мощности инвертора.

Формула изобретения

Инвертор напряжения, содержащий подключенные ко входным выводам два трехфазных тиристорных моста, выводы переменного тока которых связаны с выходными выводами, соединенными со вспомогательными вентилями и выводами переменного тока трехфазного моста обратных диодов, а также два последовательно соединенных встречных диода, отличающийся тем, что, с целью упрощения и улучшения массогабаритных показателей, он снабжен двумя дросселями, двумя последовательно соединенными конденсаторами, шунтирующими встречные диоды и трехфазным автотрансформатором, а в качестве вспомогательных вентилей использованы симисторы, одни электроды которых объединены и соединены с общей точкой встречных диодов, подключенных ко входным выводам, а другие их электроды подключены к концам обмоток автотрансформатора, соединенных треугольником, и к выходным выводам, причем каждая обмотка выполнена с -двумя симметричными отводами, подключенными к соответствующим выводам переменного тока двух тиристорных мостов, а мост обратных диодов соединен со ВХОДКЬЕМИ выводами через дроссели. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Лобунцов В. Д. Анализ и синтез тиристорных автономных инверторов напряжения Диссертация 1973, с. 169-170. 2. Авторское свидетельство СССР № 326690 кл. Н 02 М 7/515, 1969.

19

m

A/J

17

у

у

AiffAfsA

1

Фиг, 1