Трехфазный автономный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/48 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах элек троснабжения и электропривода промышленных установок и транспортных средств. Известен трехфазный преобразователь частоты, в котором питание инвертора осуществ1шется от нескольких источников. Он содержит электромаши1шый генератор переменного тока с несколь кими выходными обмотками, выпрямители с выходными напряжениями, равными по величине уровням ступеней выходного напряжения, входы каждого из которых подключены k обмоткам генератора, а выходы - через сглаживающие фильтры и прямой и обратный мосты к выходным 1выводам. Преобразователь формирует относительно общей нулевой точки источников трехступенчатое напряжение путем подаслючения выходнь1Х выводов к различным уровням посто яшюго напряжения 1. Известен также инвертор со ступенчатой формой кривой выходного напряжения. Он ссдержит два источника постоянного напряжения, подключенные к выводам постоянного тока мостовых переключателей, соедине шых выводами переменного тока по каскадной схеме, и дополнительные ключи, через которые выходные выводы связаны с выводами переменного тока мостовых переключателей. С помощью этих переключателей на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярности и с помощью дополнительных ключей подключаются к вьшодам трехфазной нагрузки. В результате на выходе инвертора формируется трехфазное трехступенчатое напряжение (2. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трехфазный инвертор, который питается от двух источников постоянного тока и содержит ключи переменного тока, соединенные в два трехфазных моста, выводы постоя1шого тока каждого из которых образуют пару входных выводов инвертора для подключения одного из упомянутых источников питания, а выводы переменного тока соединены непосредственно с выходными выводами инвертора. С помощью ключей этих мостов на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярности и с помощью ключей этих же мостов подключа-.

387

ются к выходным выводам. В результате на выходе инвертора формируется трехфазное трехступенчатое напряжение 3.

Недостатком такого инвертора является значительный процент высших гармоник, содержащихся в выходном напряжении. Кроме основной гармоники, в нем присутствует гармоники с порядковыми номерами К - 11, 13, ... 23, 25, ..., 35, 37, .., а коэффициент гармоник напряжения К - 15,2%.

Целью изобретения является улучшение формы кривой выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что трехфазный автономный инвертор, содержащий два трехфазных моста на управляемых ключах

переменного тока, причем выводы переменного тока мостов соединены с соответствующими выходными выводами, а выводы постоянного ток мостов связаны с соответствующими входщыми выводами, снабжен дополнительными входными выводами и управляемыми ключами переменного тока по числу входных выводов, причем выводы постоянного тока мостов соединеныС соответствующими входнь{ми выводами через упомянутые дополнительные ключи переменного тока.

На фиг. 1 представлена схема трехфазного автономного инвертора; на фиг. 2 - временны диаграммы импульсов управления ключами и кривая выходного напряжения инвертора для случая, когда к инвертору подключено четыре источника питания, а кривая выходного напряжения имеет щесть уровней.

Трехфазный инвертор содержит ключи переменного тока 1-12 (например симисторы, встречно-параллельно включенные транзисторы с диодами, транзисторы, включешсые в диагонали постоянного тока диодных мостов или тиристоры с принудительной коммутацией), соединенные в два трехфазных моста с общим выводом, ключи переменного тока 13, 14, 15 и 16, через которые входные вьшоды 17-20 подключены к выводам постоянного тока мостов. Свободные выводь постоянного тока мостов соединены с общими входными выводами 21 и 22. При большем количестве уровней используются дополнительные ключи 23 и 24 и входные выводы 25 и 26.

Устройство работает следующим образом.

Управление ключами осуществляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг. 2, где номера диаграмм соответствуют номерам ключей. Для получения напряжения, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбираются из условия исключения гармоник, близких к основной. При этом напряжения подключенных к выводам 17-20 источников, равные соответственно амплитудам ступеней линейного напряжения, определяются по величине аппроксимирующей синусоиды, проходящей через середины горизонтальга и участков ступеней.

Рассмотрим работу схемы при формировании выходного напряжения, имеющего щесть уровней. Кривая этого напряжения представлена на фиг. 2. Для этого случая требуется четыре источника постоянного напряжезшя подключаемые к выводам 17-20. Пятая и щестая ступени линейных напряжений формируются путем суммирования напряжений источников, подключешшх к выводам 17 и 20, 18 и 19. Полупериод выходного напряжения можно разбить на двенадцать равных интервалов.

На первом интервале замыкаются ключи 1, 6, 10, И, 14 и 15. С помощью ключей 14 и 15 источники с выводами 17 и 20 подключаются к выводам постоянного тока трехфазных мостов, а ключи 1 и 10 соединяют эти источники последовательно и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 6 и 11 соединяют зажимы фаз В и С с выводами 21 и 20 соответственно. В результате формируются первая положительная, пятая отрицательная и четвертая положительная ступени трехлинейных выходных напряжений;

На втором интервале замыкаются ключи 4,

5,7, 12, 13 и 16. Ключи 13 и 16 подключают выводы 18 и 19 источников к выводам постоянного тока мостов, а ключи 4 и 7 соединяю эти источники последовательно и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 12 и 5 соединяют зажимы фаз В и С

с выводами 22 и 18 соответственно. На выходе HimepTopa формируются вторая положительная, щестая отрицательная и третья положительная ступени линейных напряжений.

Натретьем интервале замыкаются ключи 1,

6,10, 11, 13 и 16. С помощью ключей. 13 и 16 к выводам постоянного тока мостов остаются подключены выводы 18 и 19 источников, а ключи 1 и 10 соединяют эти источники последовательно, но другими равноименными зажимами

и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 6 и И соединяет зажимы фаз В и С с вь вoдaми 21 и 19 соответствё1шо. При зтом формируются третья ,по ложительная, шестая отрицательная и вторая положительная ступени линейных напряже1шй.

На следующих интервалах процессов г в ин- верторе происходят аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами. В результате работы инвертора на его выходе формируется трехфазное напряжение, форма которого представлена на фиг. 2. Аналогичную форму имеют и фазные напряжения.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направле(шях и постоянство потенциалов фаз в teueiffle каждого интервала. Это обуславливает работоспособность схемы при любом коэффицнеите мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

В рассмотренном случае в выходном напряжении присутствуют высшие гармоники с порядковыми номерами К я 23, 25, ..., 47, 49, ..., а KT - 7,57%.

Предлагаемый инвертор позволяет улучишть форму кривой выходного напряжения без су- щественного усложнения схемы.

I

Это обусловлено тем, что основная часть схемы (два трехфазных моста) остается неизменной при любом числе ступеней напряжения При добавле1шн одного источника пнташя и одного ключа переменного Тока порядковые номера высших гармоник, присутствующих в выходном напряжении, увеличиваются на шесть Увеличивая число нсточшков питания, можно сформнровать трехфазное напряжение с любым числом ступеней и получить без выходных фильтров практически синусоидальную форму кривой напряжения.

Формула изобретения

Трехфазный автономный инвертор, содержаш 1й два трехфазных моста на управляемых ключах переменного тока, причем выводы переменного тока мостов соединены с соответствующими выходными выводами, а выводы постоянного тока мостов связаны с соответствующими входными выводами, отличающийс я- тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, он снабжен дополнительными входными выводами и управляемыми ключами переменного тока по числу входных выводов, причем вывода1 постояошюго тока мостов соединены с соответствующими входными вьшодамн через упомянутые ключи переменного тока.

Источ1чпсн информации, принятые во внимание прн зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N575746, кл. Н 02 М 5/27, 1977.

//

ф{/г./

r-l ГЧ t-1

5 6

7 8 S Ю

11 /Л

n n

13 f4

r-n Г--1 rn

r-1 r-1 r-i

n n

r-1 r-1 m r-1

r-i m r-1 f-i

I-I I-1

U,

AB