Трехфазный автономный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для создания источников энергоснабжения цехов на повышенной частоте, а также может быть использовано в системе частотного электропривода.

Известен автономный инвертор, содержащий тиристорный мост со звездой коммутирующих конденсаторов и реактором в цепи питания. К шинам постоянного тока упомянутого тиристорного моста подсоединены два последовательно соединенных тиристора, общая точка соединения которых через конденсатор подключена к нулевой точке коммутирующих конденсаторов 1 .

Недостатком схемы является то, что часть схемы, состоящая из двух тиристоров, конденсатора, датчика напряжения, системы управления, обеспечивает, независимость работы инвертора при изменении ищуктивности нагрузки, но не обеспечивает жесткой внешней характеристики при изменении нагрузки от номинальной до холостого хода.

Известен трехфазный инвертор, содержащий трехфазный тиристорный мост с компенсирующими конденсаторами, нодключен ыми к выводам переменного тока, и коммутатор, подключенный к тиинам постоянного тока тиристорного моста, которые через дроссель соединены также с источником питания (2).

Недостаток схемы - высокие значения напряжений на всех элементах схемы в режиме холостого хода.

10

В автономном инверторе, содержащем питаеммй через реактор, трехфазный тиристорный мост с отсекающими диодами, коммутирую лнми конденсаторами и вентильным мос15том обратного тока, соединены с выходом инвертора через индуктивности, ис11ользуется цепочка из диода, тиристора и конденсатора для ограничения напряжений на элементах схемы З.

30

Применение данной цепочки ограничения напряжешш в схемах где нет вентильного моста обратного тока позволяет nojij mib напряжение, приПлизигельно равное двойному напряжению источника питания, что является недостатком. Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с дросселями в цепях постоянного тока, зашунтированными диодами, и звездой коммутирующих конденсаторов, нулевая точка которых через диоды соединена с шинами постоянного тока 41. Недостаток схемы заключается в наличии периодически возникающих закороток индуктивностей в цепях питания тиристорного моста Это приводит к накоплению энергии в этих индукгивностях, что приводит к увеличению токов, циркулирующих в схеме. Для нормальной работы необходимо иметь активные потери в схеме, снижающие КПД устройства. При малых активных потерях работа схемы становится невозможной из-за значительного увеличения токов в схеме. Это увеличение токов происходит до тех пор, пока произойдет срыв инвертирования. Цель изобретения - повышение функциональной надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что трехфазный автономный инвертор, содержащий поддслюченный ко входным выводам трехфазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого соединены с выходными выводами и звездой коммутирующих конденсаторов, нулевая точка которой связана с двумя последовательно соединенными вентилями, подключенными ко входньдм вьгоодам в обратном направлении, а также два диода, анод первого из которых соединен с анодной грун.пой моста, а катод второго - с катодной группой моста, снабжен двумя дополнительными дросселями и двумя последовательно соединенными дополнительными конденсаторами, соединенными общей точкой с нулевой TO Jкой звезды конденсаторов и включенными между упомянутыми двумя диодами и послед вательна соединенными вентилями, в качестве которых использованы дополнительные тиристоры, подключенные ко входным выводам через дополнительные дроссели. На чертеже представлена схема предлагаемо го инвертора. Автономный инвертор содержит тиристорны мост 1-6 со звездой коммутирующих конденсаторов 7-9, нулевая точка которой подключена к общей точке соединения конденсаторов 10, 11. Другие обкладки этих конден саторов соединены с диодами 12, 13 и допол нительными тиристора«1и 14, 15. Тиристоры 14, 15 через дополнительные дроссели 16, 17 соединены со вводными вьшодами, подключен ными к источнику питания 18, соединенного через дроссели 19, 20 с выводами постоянно 44 го тока тиристорного моста 5-6. К этим же вьшодам подключены диоды 12, 13. При наличии средней точки у источника питания 18, она может быть соед1№ена с общей точкой конденсаторов 10, 11. Инвертор работает следующим образом. Среднее значение напряжения на конденсаторах 10, 11 равно 1/2 напряжения источника питагшя. Амплитуда переменной составляющей этого напряжения зависит от соотнощения емкостей коммутируюишх конденсаторов 7-9 и конденсаторов 10, П. Обычно стараются иметь переменную составляющ)то в 5- 20 раз меньще постоянной составляющей. Чем меньще переменная составляющая, тем вьппе жесткость вненшей характеристики инвертора и тем меньще максимальные значения напряжений на элементах схемы в режиме холостого хода отличаются от максимальных значений номинального режима. Ограничение напряжений на коммутирующих конденсаторах в режиме холостого хода осуществляется перераспределением тока, дросселей 19, 20 между коммутирующими конденсаторами 7-9 и конденсаторами 10, П в момент, когда напряжение коммутирующих конденсаторов становится равным 1/2 напряжения источника питания 18. Емкость конденсаторов 10, II в несколько раз больше емкости коммутирующих конденсаторов, и это обстоятельство приводит к тому, что напряжение на коммутирующих конденсаторах незначительно превыщает 1/2 напряжения источника питания 18. В начале каждого интервала токопротекания тиристоров моста 1-6, диоды 12, 13 оказываются запертыми и в это время происходит сброс энергии, накопиБщейся в конденсаторах 10, 11 во время предьщущего интервала, в источник питания 18, Такая организация работы схемы ограничения напряжений на коммутирующих конденсаторах и всех элементах схемы позволяет избежать закороток дросселей 19, 20 и накопления энергии в них. Таким образом, данный автономный инвертор вьподно отличается от известного возможностью работы без накопления электромагнитной энергии в дросселях при сохранении жесткой внещней характеристики. Отсутствие накопления электромагнитной энергии в дросселях исключает зависимость работоспособности схемы, а также максимальных значений токов тиристоров от активных потерь, что позволяет получить максимальный КПД схемы и очень эффективно использовать тиристоры по току. Достоинством схемы является и то, что в цепях сброса энергии максимальные значения напряжений на элементах значительно ниже напряжения нстошика питания. Это позволяет выбирать тиристоры цепей сброса -2 класса, а класс диодов в дв раза ниже, чем класс тиристоров моста. Формула изобретения Трехфазный автономный инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам трехфазный тиристорный мост, выводы переMeiffloro тока которого соединены с выходиыми выводами и звездой коммутирующих конденсаторов, нулевая точка которой связана с двумя последовательно соединенными венти;1ями, подключенными ко входным выводам в обратном направлении, а также два дио/13, анод первого из которых соедине с анодной группой моста, а катод вГорого с катодной группой моста, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен двум 46 дополнительными дросселями и двумя последовательно соединенными дополнительными конденсаторами, соеднненными общей точкой с нулевой точкой звезды конденсаторов и включенными между упомянутыми двумя диодами и последовательно соединенными вентилями, в качестве которых использованы дополнительные тиристоры, подключенные ко входным выводам через дополнительные дросселн. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4039926, кл. 363-438, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 226008, кл. Н 02 М 7/515, 1968. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2691070/24-07, кл. Н 02 М 7/515, 1978. 4.Авторское свидетельство СССР № 615577, кл. Н 02 М 7/515, 1975.