Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для электроснабжения потребителей на повышенных частотах при высоком качестве энергии.

Известны инверторы, содержащие мост основных тиристоров, в цепи питания которого включен сглаживаюпдий дроссель, а к выводам переменного тока подключены коммутирующие конденсаторы с параллельно подключенным к ним тиристорно-дроссельным регулятором 1, 2, 3, 4.

Такие инверторы характеризуются недостаточно высоким качеством выходного напряжения для питания особо ответственных потребителей.

Инверторы, выполненные по сложным мостовым схемам 5, наряду с решением задачи увеличения мощности в единице оборудования позволяют получить значительное улучшение формы кривой выходного напряжения. Однако невозможность реализовать идеальную симметрию секций инвертора приводит к неравномерному распределению потребляемого тока между мостами и, следовательно, к уменьшению выходной мощности устройства в целом.

Известен также инвертор, обеспечивающий более равномерное распределение тока между тиристорными мостами 6. Этот инвертор включает в себя два моста основных тиристоров, в цепи питания каждого из которых включен сглаживающий дроссель, а между выводами переменного тока подключены коммутирующие конденсаторы, трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмотка которого соединена звездой, другая - треугольником, причем каждая из обмоток подключена к выводам

10 переменного тока соответствующего моста основных тиристоров через регулирующие элементы устройства балансировки токов. Инвертор содержит также блок управления, включающий в себя задающий генератор,

15 две группы выводов которого соединены с управляющими входами соответствующих мостов основных тиристоров через блоки формирования управляющих импульсов.

Устройство балансировки токов, примененное в этом преобразователе, характеризуется большими габаритами и массой и не обеспечивает достаточной эффективности деления тока между мостами основных тиристоров, так как оно настраивается на

фиксированную величину разбаланса напряжений мостов, который изменяется в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является получение равномерного распределения токов между мостами основных тиристоров и повышение функциональной надежности инвертора.

Это достигается тем, что известный инвертор, содержащий два моста основных тиристоров, в цепи питания каждого из которых включен сглаживающий дроссель, а между выводами переменного тока подключены коммутирующие конденсаторы, трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмотка которого соединена в звезду, другая - в треугольник, причем каждая из обмоток подключена к выводам переменного тока соответствующего моста основных тиристоров, а также систему управления, включающую в себя задающий генератор, две группы выходов которого соединены с управляющими входами соответствующих мостов основных тиристоров через блоки формирования управляю.щих импульсов, снабжен двумя мостами дополнительных тиристоров, выводы переменного тока каждого из которых подключены к выводам переменного тока соответствующего моста основных тиристоров, и двухобмоточным дросселем, обмотки которого подключены к выводам постоянного тока соответствующего моста дополнительных тиристоров, а система управления снабжена двумя блоками синхронизации, каждый из которых включает в себя узел измерения угла запирания, логический узел в виде щести двухвходовых логических элементов И и узел запуска, причем выход узла измерения угла запирания одного блока синхронизации подключен к одному из входов щести двухвходовых логических элементов И другого блока синхронизации, другие входы каждого из указанных логических элементов подключены к соответствующей группе выходов задающего генератора, выходы логических элементов И через узлы запуска .соединены с управляющими входами соответствующего моста дополнительных тиристоров, причем узел измерения угла запирания выполнен в виде трех однофазных двухполупериодных выпрямителей со средней точкой, выводы переменного тока которых образуют входные выводы узла измерения угла запирания, а управляющие входы соединены с выходными выводами соответствующего узла формирования управляющих импульсов, трех формирователей прямоугольных импульсов и трехвходового логического элемента ИЛИНЕ, причем входы формирователей прямоугольных импульсов соединены с выводами постоянного тока указанных однофазных двухполупериодных выпрямителей, выходы формирователей прямоугольных импульсов подключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ, выход которого образует выход узла измерения угла запирания.

На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя.

Инвертор включает в себя два моста основных тиристоров I-6 и 7-12, в цепи питания каждого из которых включены сглаживающие дроссели 13, между выводами переменного тока подключены коммутирующие конденсаторы 14, 15, 16, трехфазный трехобмоточный трансформатор 17, первичная обмотка 18 которого соединена в звезду, обмотка 19 - в треугольник, причем обмотка 18 подключена к выводам переменного тока моста основных тиристоров 1-6, обмотка 19 - к выводам переменного тока моста основных тиристоров 7-12. Инвертор содержит также систему управления 20, включающую в себя задающий генератор 21, две группы выходов которого соединены с управляющими входами мостов основных тиристоров 1-б и 7-12 через узлы 22 формирования управляющих импульсов. Преобразователь снабжен двумя мостами дополнительных тиристоров 23-28 и 29-34, выводы переменного тока которых подключены к выводам переменного тока мостов основных тиристоров 1-6 и 7-12 соответственно, и двухобмоточным дросселем 35, обмотка 36 которого подключена к выводам постоянного тока моста дополнительных тиристоров 23-28, обмотка 37 - к выводам постоянного тока моста дополнительных

тиристоров 29-34. Система управления 20 снабжена блоками синхронизации 38 и 39, каждый из которых включает в себя узел 40 измерения угла запирания, логический узел 41 в виде щести двухвходовых логических элементов И 42-47 и узел 48 запуска импульсов, причем выход узла 40 измерения угла запирания блока синхронизации 39. Выход узла 40 измерения угла запирания блока синхронизации 39 подключен к одному из входов двухвходовых логических элементов И 42-47, расположенных в блоке синхронизации 39. Выход узла 40 измерения угла запирания блока синхронизации 39 подключен к входам логических элементов И 42-47, входящих в состав блока синхронизации 38. Логические элементы И 42-47 входами подключены также к соответствующей группе выходов задающего генератора 21. Выходы логических элементов И 42-47 через узлы 48 запуска соединены с управляющими входами мостов дополнительных ти0 ристоров 23-28 и 29-34.

Узел 40 измерения угла запирания выполнен в виде трех однофазных двухполупериодных управляемых выпрямителей 49, выводы переменного тока которых образуют 5 входные выводы узла 40 измерения- угла запирания, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами узлов 22 формирования. Узел измерения угла запирания включает в себя также формирователи 50 прямоугольных импульсов и трехвходовый логический элемент ИЛИ-НЕ 51, причем входы формирователя 50 соединены с выводами постоянного тока выпрямителей 49, выходы формирователей 50 подключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ 51, выход которого образует выход узла 40 измерения угла запирания.

Инвертор работает следующим образом. Мосты основных тиристоров 1-6, 7-12 осуществляют преобразование постоянного напряжения в трехфазное напряжение. Так как первичная обмотка 18 трансформатора 17 соединена в звезду, а обмотка 19 - в треугольник, между соответствующими линейными напряжениями мостов тиристоров 1-6, 7-12 должен быть обеспечен сдвиг фаз, равный 30 эл. град., что достигается сдвигом во времени управляющих импульсов, поступающих с различных групп выходов задающего генератора 21 через узлы 22 формирования импульсов на управляющие электроды тиристоров 1-6, 7-12.

Кроме этого, числа витков первичной обмотки 18, соединенной в звезду, должно быть в Vs раз меньще, чем число витков обмотки 19, соединенной в треугольник.

Так как выходные напряжения мостов основных тиристоров 1-6, 7-12 являются входными для мостов дополнительных тиристоров 23-28 и 29-34 соответственно, то при указанных на чертеже связях элементов между углами запирания мостов основных тиристоров 1-6, 2-7 и углами управления мостов дополнительных тиристоров 23-28, 29-34 будет существовать зависимость вида

ot, 90°+(j3t-,), dt. 90°+(fi,-,

где jJ,, jSa-углы запирания мостов основных тиристоров 1-6 и 2-7 соответственно. В силу указанной зависимости мосты дополнительных тиристоров 23-28, 29-34 будут оказывать влияние на энергетические процессы в соответствующих мостах основных тиристоров только при рассогласовании их углов запирания. Если по каким-либо причинам угол запирания j8| стал меньще, чем угол запирания JJi в результате чего ток ld|, потребляемый мостом тиристоров 1-6, стал больще тока 3d потребляемого мостом тиристоров 2-7, то угол управления cff| увелинится, а угол управления o(i уменьщится. Уменьщение угла di приведет к возрастанию реактивной мощности, потребляемой мостом дополнительных тиристоров 29-34 от моста, основных тиристоров 7-12, в результате чего угол jS уменьщится, что приводит к выравниванию токов 3d,,di.

Так как мосты дополнительных тиристоров реагируют только на разбаланс углов запирания мостов основных тиристоров, то

установленная мощность дополнительного тирцсторно-дроссельного оборудования получается незначительной. Отсутствие специальных автоматических регулирующих устройств упрощает схему и повыщает ее надежность и устойчивость. Получение более равномернго распределения потребляемого тока между мостами основных тиристоров позволяет для обеспечения требуемой выходной мощности инвертора применить электроэлементы более низкого номинала, что приводит к уменьщению массы и габаритов всего устройства и к снижению-его стоимости. Одновременно с этим при более равномерной загрузке мостов основных тиристоров улучщается форма выходного напряжения

преобразователя.

Формула изобретения

1. Инвертор, содержащий два моста основных тиристоров, в цепи питания каждого из которых включен сглаживающий дроссель, а между выводами переменного тока подключены коммутирующие конденсаторы, трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмотка которого соединена в звезду, другая - в треугольник, причем каждая из обмоток подключена к выводам переменного тока соответствующего тока соответствующего моста основных тиристоров, а также систему управления, включающую в себя задающий генератор, две группы выходов которого соединены с управляющими входами соответствующих мостов основных тиристоров через узлы формирования управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью получения

5 равномерного распределения токов между мостами основных тиристоров и повыщения функциональной надежности преобразователя, он снабжен двумя мостами дополнительных тиристоров, выводы переменного тока каждого из которых подключены к выводам переменного тока соответствующего моста основных тиристоров, и двухобмоточным дросселем, обмотки которого подключены к выводам постоянного тока соответствующего моста дополнительных тиристоров, а система управления снабжена двумя блоками синхронизации, каждый из которых включает в себя узел измерения угла запирания, логический узел в виде щести двухвходовых логических элементов И и узел запуска, причем выход узла измерения угла

0 запирания одного блока синхронизации подключен к одному из входов щести двухвходовых логических элементов И другаго -блока синхронизации, другие входы каждого из указанных логических элементов подключены к соответствующей группе выходов задающего генератора, выходы логических элементов И через узлы запуска соединены с управляющими входами соответствующего моста дополнительных тиристоров.