Инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для электроснабжения цехов на повышенной частоте, для электроприводов турбокомпрессорных установок микрокриоге1шой техники, работающих на частотах выше 1500 Гц и для питания других многофазных потребителей при высоком качестве электроэнергии.

Известен преобразователь повышенной частоты, содержащий подключенную к вхрдныМ; зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из нагрузки и конденсатора фильтра, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключен многофазный вентильный мост, а также включение в звезду коммутирующие конденсаторы, присоединенные к выходным зажимам моста, и подключенные к входным зажимам моста две цепочки из последовательно соединенных индуктивности и диода, причем общая точка этих цепей соединена с общей точкой включенных в звезду коммутирующих конденсаторов 1 .

Недостатком данного преобразователя является сильная зависимость напряжения на коммутирующих конденсаторах от величины нагрузки.

Известен также преобразователь частоты, содержащий тирксторный мост с коммутирующими конденсаторами, соединенными в звезду, общая точка которых подключена к входным зажимам преобразователя через диоды 2.

Недостаток данной схемы состоит в наличвш потерь в дросселях и диодах обратного тока, а также в высоком содержа1ши высших гармоник в кривой выходного напряжения.

Известны преобразователи частоты, выполненные по многомостовым схемам, обеспечивающие получение выходного напряжения высокого качества 3J, 4, 5 и 6.

Однако О1Ш сложны и обладают ограниченным частотным диапазоном.

Известен также преобразователь частоты, содержащий два инверторных блока, каждый из которых включает в себя тиристорный мост с катодным щзосселем в цепи питания, и с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, мост обратных диодов, выводами переменного тока подключенный через лроссели к выводам переменного тока тиристор ного моста, а также трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмотка которого соединена звездой, другая - треуголь ником, причем каждая из обмоток подключена к выводам неремеьшого тока соответствующего инвертора блока 7}. Цднный преобразователь обладает жесткой внешней характеристикой, высоким КПД и обеспечивает получение выходного напряжения высокого качества. Основной недостаток схемы состоит в том, что при работе преобразователя на повышенных частотах, когда угол, соответствующий минимально допустимому времени запирания для данного тина тиристоров, превышает 30 эл. град., значительная часть установле1шой мощности конденсаторной батареи расходуется на установление баланса мощностей в цепях импульсной обратной связи статическо системы стабилизащ1и выходного напряжения. На частотах, при которых угол восстановления запирания приближается к 60 эл. град., режим работы преобразователя становится знергетичеСки невыгодным. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является инвертор, содержащий два тиристорных моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменного тока, причем анодные группы мостов через две полуобмотки дросселя подаслючены к положительному входному выводу, а катодные группы мостов соединены между собой и через другой дроссель подключены к отрицательному входному вьшоду, и трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмотка которого соединена звездой, другая - треуголь ником, причем каждая из обмоток, подключена к выводам переменного тока соответствующего тиристорного моста 8. Данный инвертор наряду с решением задачи увеличения мощности в единице оборудования позволяет получить значительное улучшение формы кривой выходного напряжения. Основным недостатком устройства является то, что при работе на повышенных частотах, когда требуется иметь величины зтлов восстановлени достигающие 40-50 эл. град, (и более), неболь шие измене шя параметров нагрузки приводят к значительным колебаниям выходного напряжения. В частности, оказьгаается невозможной работа преобразователя на холостом ходу. Кроме того, невозможность реализовать идеаль ную симметрию секций преобразователя приводит к неравномерному распределению потребляемого тока между мостами и, следовательно к уменьщению выходной мощности преобразователя. Указанные недостатки приводят к снижению надежности устройства, и, следовательно, к сужению области его применения. Целью изобретения является повышение функциональной надежности инвертора. Указанная цель достигается тем, что инвертор, содержащий два трехфазных таристорных моста, анодные группы которых подключены к положительному входному вьшоду через полуобмотки первого дросселя, а катодные группы соединены между собой и подключены к одному из вьшодов дрзтого дросселя, две группы коммутирующих, конденсаторов, подключенных к выводам переменного тока тиристорныхмостов, а также трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмотка которого соединена в звезду, другая - в треугольник, причем каждая из обмоток подключена к выводам переменного тока соответствующего тиристорного моста, свдбжен двумя диодами, соединенными последовательно-встречно, причем катоды указанных диодов подключены к анодным группам тиристорных мостов, аноды через другой дроссель соединены с катодными группами тиристорных мостов, общая точка соединения которых образует отрицательный входной вьтод преобразователя. На фиг. 1 изображена схема инвертора; на фиг. 2 - графики напряжений и токов, поясняющие его работу. И шертор содержит два трехфазных тиристорных моста 1 и 2, анодные группы которых подключены к положительному входному выводу через полуобмотки 3 и 4 дросселя 5, а катодные группы соединены между собой и подключены к одному из выводов дросселя 6, две группы коммутирующих конденсаторов 7 и 8, подключе1шые к выводам переменного тока тиристорных мостов 1 и 2 соответственно, а также трехфазный трехобмоточный трансформатор 9, первичная обмотка 10 которого соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока-моста 1, обмотка 11 соединена в треугольник и подключена к выводам переменного тока моста 2. Шшертор снабжен диодами 12 и 13, соединенными последовательно-встречно, причем катод диода 12 подключен к анодной группе моста 1, катод диода IS - к анодной группе моста 2, аноды диодов 12 и 13 через дроссель 6 соединены с катодными группами тиристориых мостов 1 и 2 общая точка соединения которых образует отрицательный входной вывод. Инвертор работает следующим образом. Диоды 12 и 13 и дроссель 6 образуют силовую отрицательную обратную связь, которая работает при углах запира шя (i больших, чем 60 эл. град. Такой режим работы может иметь место в двух случаях: при разгрузке инвертора (режим холостого хода или близкий к нему) и в номинальном режиме, когда схема работает на частотах, при которых угол, соответствующий минимально допустимому времени запирания для uaimoro типа гористора, превышает 60 эл.град. При этом через дрос сель 6 протекают с двенадцатик ратной часто/той импульсы тока с длительностью 2 (( Эти импульсы ускоряют перезаряд конденсаторов 7 и 8 тем интенсивнее, чем больше угол fb превосходит 60 эл.град. Тем самым осуществляется стабилизация выходного напряже кия инвертора. При углах запирания |Ъ 60 эл.град. работа схемы полностью аналогична работе известного инвертора. Предложенное устройство Быго;д|{о отличаетс от известного жесткой внешней характеристикой, способностью работать на холостом ходу более равномерным распределением потребляем го тока между тиристорными мостами, устойчивостью при работе на двигательную ггагрузку что достигается за счет организации силовой обратной связи, причем простейшим образом, без специальным автоматических управляющих устройств. Немаловажным является и тот факт, что введение новых элементов не снижает КПД уст ройства, так как силовая обратная связь образована таким образом, что исключена возможность накопления электромагнитной энергии в элементах схемь. Формула изобретения Инвертор, содержащий дза трехфазных тиристорных моста, анодные группы которых подключены к положительному входному выво ду через полуобмотки первого дросселя, а катодные группы соединены между собой и подключены к одному из выводов другого дросселя, две группы коммутирующих ковденсаторов, подключенных к выводам переменного тока тиристорных мостов, а также трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмотка которого соединена в звезду, другая - в треугольник, причем каждая из обмоток подключена к выводам переменного тока соответствующего тиристорного моста, о т личающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен двумя диодами, соеданенными последовательновстречно, причем катоды указанных диодов подключены к анодным группам тиристорных мостов, аноды через другой дроссель соединены с катощшми группами тиристорных мостов, общая точка соедщгенля которых образует отрицательиьн входной вывод преобразователя. Истощшки информащш, принятые во внима1ше при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 489186, кл. Н 02 М 7/52, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 615577, кл. Н 02 М 7/515, 1978. 3.Патент США № 3775662, кл. Н 02 М 7/48, 1973. 4.Заявка Великобриташш N 1364995, кл. Н 02 М 1/18, 1974. 5.Заявка ФРГ N 2257264, кл. Н 02 Р 13/20, 19/5. 6.Патент США N 3876922, кл. Н 02 Р 13/00, 1975. , 7.Примене1ше ЭВМ для анализа и проектирования вентильных преобразователей. (Тезисы докладов научно-технического, семинара), Саратов, 1977, с. 13, рис. 1. 8.Кантер И. И. Статические преобразователи частоты. Изд-во СГУ, Саратов, 1966, с. 98, рис. 2-36,6.

72

lThhчИ

-wn tr

fie fie

f3

l8

Hh

.HtfJiJ

V

jer

r

фиг.1

60

ai.2