Многофазный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/48 

(54) МНОГОФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразоватеяьной технике и может быть ис пользовано при разработках вторпчmix источников питания. Изаестшл трехфазные инверторы, напряжения, в которых задача улучшения формы шдходного напряжения решается за счет последовательного соединения шлходов .отдёпьных ячеек, генерирукшшх напряжения одинаковой форъш, но сдвинутых по фазе, или совпадающих по фазе, но различной форкы Ц1 . Известные устройства имеют большие габариты и массу за счет трансформаторов, работакздих на частоте выходного напряжения. По основному авт.св. № 739697 известен многофазный инвертор, содержащий многофазный мост управляем ключей и многофазный мост диодов обратного тока, выводами постоянного тока подключаемые к источнику постоянного тока со средней , а выводами переменного тока - к мно гофазной нагрузке с нулевым выводом две вспомогательные инверторные яче ки, выходв: которых попарно соединен последовательно и согласно, един из .которых включен между средней точко источника питания и нулевой точкой нагрузки, а другой - менаду нулевой точкой нагрузки и точкой объединения концов ключей .с двухсторонней проводимостью, причем другие концы упомянутых .ключей подключены к выводам переменного тока многофазного инвертора }. Целью изобретения является улучшение выходного напряжения инвертора. Это достигается тем, что инвертор снабжен группой дополнительных инверторных ячеек, причем выходы одних ячеек этой группы соединены последовательно и включены между выводами постоянного тока многофазного постоянного тока, а выходы остальных инверторных ячеек этой группы включены последовательно с выходами вспомогательных инверторных ячеек, между средней точкой источника питания и нулевой точкойтрехфазной нагрузки включен один из выходов первой инверторной ячейки дополнительной группы, причем частота ее выходного напряжения выше в 3 раза частоты выходного напряжения, инвертора, симметричные относительно ординаты, проч ходящей через точку IV/e, величины ступеней этого выходного многоступенчатой фориФ напряжения ячейки за дают соотнесением j 0.6U.5 niVP-|i/2), где ,2,.. п/б5(, п - номер, дли тельность ступени напряжения и число этих ступеней на. полупериоде выходного напряжения соответственно. Другой выход этой же ячейки с напряг жением ступеней ). подключен параллельно нагрузке через управляемые ключи с двухсторонн проводимостью, а к выводам постоянн го тока многофазного моста подключе ны выходы второй ннверторной ячейки дополнительной группы, а симметричные относительно ординаты, проходящей через точку , величины ступеней выходного напряжения этой яче ки заданной соотнесением и, 0.86би„„.(кр-р/2 1гЫ- -. где k {n/6+l)+п/2. На фиг.1 дана принципиальная схе ма трехфазного инвертора напряжения на фиг,2 - напряжений, поясня кхцие принцип действия инвертора. Многофазныйинвертор содержит ис точники 1 и 2 постоянного напряжени со средней точкой, мост управляемых ключей 3-8, подключенный входом к источнику 1(2), а выходом - к трехфазной нагрузке 9-11, вспомогательны инверторные ячейки 12, дополнительные инверторные ячейки 13 и 14, выходы которых попарно, последователь но и согласно включены между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки и параллельно нагрузке через ключи 15-17 с двухсторонней проводимостью и груп пу дополнительных инверторных ячеек 18-20, выходы которых соединены попарно, последовательно согласно и включены в разрыв плюсовой и минусовой шин источника питания. Устройство работает следующим образом. Пусть необходимо сформировать на нагрузке напряжение (фиг.2,а). На интервале 0-t и t2 -t3 Открыт ключ 15 переменного тока, нап ример фазы А. На этом интервале суммарное напряжение йчеек 12,13,14 (фиг.2р прик ладывается к нагрузке, где формируется две ступени выходного напряжения. На участке ключ 18 выключен, а включен ключ 5 трехфазного моста фазы А. К нагрузке прикладывается сумма трех напряжений: источника 1 постоянного тока (Усртфиг. 2а), суммарное напряжение ячеек 12,13,14 (фиг.2,в) и напряжение ячеек 18,19, 20 (фиг.2,г). В результате на нагрузке напряжение имеет ступенчатую форму. Если напряжение источника питания 1,2 выбрать равным среднему значению ступенчатой фордвл на интервале t, -1 напряжение ячеек 12,13,14, выходы которых подключены между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки, равным половине напряжения тех же ячеек, выводы которых параллельно нагрузке через ключи 15-17, а напряжение ячеек 18,19,20 равным 0,0296 от величины максимальной ступени, то полученHbie величины ступеней соответствуют тем значениям, которые обеспечивают форме напряжения минимум коэффициента гармоник.. Для формы напряжения (фиг.2,е)с идеальным распределением вещчин ступеней необходимо в разрыв шин источника питания включить выходы ячеек с напряжением, имеющим вид фиг.2,е, 11. Теис как реализовать эту форму представляет некоторые трудности, то , можно рекомендовать форму напряжения фиг.2,ж, при которой часть ступеней . будет отличаться от идеальных на величину, не превышающую 2%. Такое отклонение практически не скажется на коэффициенте гармоник. Мощность включенных в схему дополнительных ячеек, в том числе и основной, (фиг.2) не будет существвенно отличаться от мощности основной ячейки прототипа, а мощность группы дополнительных ячеек, выходы которых включены в разрыв шин источника питания, незначительна (фиг.2, г,д), что практически не скажется на массогабаритных показателях инвертора .. Все ячейки в схеме инвертора можно заменить двумя дополнительными инверторами. Можно иметь инвертор (фиг. 2 ,.е) с трехступенчатым напряжением (кривая 1), при этом один его выход подключается параллельно нагрузке через ключи 15-17, а другой между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки, причем напряжениепоследовательного выхода в 2 меньше напряжения параллельного. В разрыв цепи шин источника питания включаются выходы второго инвертора, с формой нап-; ряжения Сфиг.2,е,11 или 2,ж,111) в зависимости от степени приближения ступенчатого выходного напряжения к идеальному. Таким обцазом, введение группы дополнительных ячеек или инверторов позволяет существенно улучшить форму выходного напряжения инвертора, практически не влияя на его массогабаритные показатели. Кроме того, с увеличением числа ступеней- можно упростить построение некоторых ячеек, выходы которых включаются в разрыв источник питания, при этом существенно не уху шая коэффициент гармоник ступенчатог напряжения. Формула изобретения 1. Многофазный инвертор .по авт. св. ( 739697, о т.л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения за счет уменьшения величины его коэффициента гармоник, он снабжен дополнительной группой имверторных ячеек, причем выходы одних ячеек этой группы соеди нены последовательно и включены межЛУ выводами постоянного тока многофазного моста управляемых ключей и источником постояннрго тока, а выходы остальных инверто ых ячеек этой гру пы включены последовательно с выходами вспомогательных инверторных яче ек. 2.. Инвертор по П.1, отличающий с я тем, что между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки включен один из выходов первой инверторной ячейки дополнительной группы, -причем частота ее выходного напряжения выше в 3 раза частоты выходного напряжения инвертора, а .симметричные относительно ординаты, проходящей через точку it /6, величины ступеней этого выходного многоступенчатой ($ормы напряжения ячейки задают соотнсииеиием i°O.SU.niJfb.(i/2), где j«1 ,2 ,.. .п/6, номер, длительность ступени напряжения и число этих ступеней на полупериоде выходного напряжения соответственно, другой югход этой же ячейки с напряжением ступеней l rlJma-sMi(i-P/2) подключен парёшлельио выходным выводам инвертора через управляег«:1е ключи с двухсторонней проводимостью, а к выводам постоянного тока многофазного моста подключены выходы второй инверторной ячейки дополнительной группы, симметричные относительно ординаты, проходящей через точку «/2, а величины ступеней выходного напряжения которой задают соотношением: U,0.eb6U.s ntKp-fi/2., где k(n/€+l)+п/2. Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе 1.Константинов В.Г. Многофазные преобразователи напряжения, М., Энергия, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 739697, кл. Н 02 М 7/48, 17.10.77.

гГ

т

Щ

Фиа 2

«г

o,osie

9,032

t