Трехфазный инвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M7/515 

t

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть применено для электроснабжения на повышенных частотах потребителей с резко изменяющейся нагрузкой.

Известен трёхфазный инвертор, содержащий тиристорный мост, к выводам переменного тока которого через дроссели подключены обратный диодный мост 13- )есткость внешней характеристики такого преобразователя достигается за счет больших пиковых токов тиристоров и диодов, в режимах, близких к холостому хоДу. Кроме того, наличие трех дросселей в цепи силовой обратной связи усложняют устройство и увеличивает его габариты.

Известен также инвертор, содержащий входной дроссель, мост основных тиристоров и установленный на его выходе вентильно-конденсаторный мост замкнутый на дроссель 2. Недостатком этого инвертора является большое

количество управляемых вентилей в регулирующем устройстве, случайное перекрытие которых приводит к сраву инвертирования.

Подключение вентильно-конденсаторного моста к выходным зажимам инверторного моста через дополнительные конденсаторы 31 позволяет повысить надежность устройства, однако не устраняет такой недостаток, как обяза10тельное соединение коммутирующих конденсаторов в звезду, что в ряде случаев является нежелательным.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трехфазный инвертор i, содержащий тиристорный мост, связанный с входными выводами через дроссель фильтра, коммутирующие конденсаторы, подключенные между выводами переменного тока тиристор20ного моста, а также мост обратных диодов, выводы переменного тока которого соединены с выводами переменного тока тиристорного моста, вывлды fiocTOflHHoro тока через регулирующие дроссели подключены к вывода постоянного тока тиристорного моста. Указанный инвертор обладает жест кой внешней характеристикой и устой чивостью при работе на двигательную нагрузку. Однако наличие моментов з корачивания регулирующих дросселей цепочками последовательно соединенных диода и тиристора приводит к ув личению среднего тока вентилей, сни жение КПД устройства и ограничению его частотного диапазона. Целью изобретения является повышение КПД и расширение частотного диапазона инвертора. Цель достигается тем, что трехфазный инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам через дро сель фильтра тиристорный мост, выво ды переменного тока которого соединены с выходными выводами и через коммутирующие - между собой, и связаны с выводами переменного тока моста обратных дкодов, подключенного . выводами постоянного тока через регулирующие дроссели к выводам постоянного тока тиристорного моста, снабжен дополнительными коммутирующими- конденсаторами, включенными попарно-последовательно между выводами переменного тока тиристо ного моста, а выводы переменного ток моста обратных диодов подключены к точкам соединения дополнительных ком мутирующих конденсаторов соответствующих пар. На фиг. 1 приведена .принципиальная электрическая схема инвертора; на фиг. 2 - векторная диаграмма, графики тока и напряжений, поясняющие его работы; на фиг. 3 возможный вариант схемы инвертора. Трехфазный инвертор содермсит тиристорный мост 1-6, связанный с вход ными выводами через дроссель фильтр 7, коммутирующие конденсаторы 8-16, подключенные между выводами переменного тока тиристорного моста 1-6 а также мост обратных диодов 17-22, ,выводами постоянного тока через регулирующие дроссели 23, 2, подключенные к выводам постоянного тока т ристорного моста 1-6. Конденсаторы 8-13 образуют емкостный делитель на пряжения, содержащий в каждой фазе соединенные конденсаторы 8-9, 10-11 12-13, общие точки которых подключе ны к соответствунхцим выводам Г|еременного тока моста обратных диодов 17-22. Работу инвертора рассмотрим на том интервале, на котором проводят ток тиристоры 2 и 3. В начале этого интервала тиристор 2 включается и падает на диоды 18, 20, 22 черкез дроссель Z напрях ения , ° ответственно. Из векторной диаграммы (фиг. 2 а) следует, что напряжение ирд в момент коммутации положительно, если угол запирания з О, положительно, если fS , а и|з; положительно, если (Ь 6П Выбор угла (ig определяется соотношением величин конденсаторов емкостного делителя 8-12, причем изменением Ро можно достигнуть различной жесткости внешней характеристики инвертора при прочих равных условиях. Так как аноды диодов 18, 20, 22 соединены друг с другом, то включится тот диод, напряжение на катоде которого в мо-; мент коммутации минимально.Рассмотрим тот случай, когда|i 60°, а угол о настолько мал, что в момент 0 0, .8 этом случае включится диод 20 и образуется цепь, состоящая из дросселя 2, тиристора 2, диода 20 и конденсаторов 8, 9 и ТО. Под действием напряжения через регулирующий дроссель 2 будет развиваться ток124(йиг. 2,6). При 9 7 чзпряжение идр. станет равным , поэтому включится диод 22, а диод 20 выключится. Ток через дроссель будет нарастать, пока . Затем при ток ij будет уменьшаться до тех пор, пока при станет равным нулю. Существенно, что ток i спадает под действием напряжения U по амплитуде меньшего, чем напряжение , под действием которого этот ток разгоняется. Предложенная схема инвертора выгодно отличается от известной прежде всего отсутствием моментов закорачивания регулирующих дросселей, так как диоды и тиристоры соединены через конденсаторы, и, следовательно, какая бы пара тиристоров и диодов ни работала, регулирующий дроссель всегда будет включен через емкостную цепь, образованную конденсаторной батареей. Это дает возможность повысить КПД устройства и расширить его частотный диапазон. Затяжка импульса тока через регулирующий дроссель позволяет при одинаковом стабилизирующем эффекте

улучшить использование по току вентиль-, него оборудования схемы.

Для подтверждения сказанного сравним кривую тока одного из регулирующих дросселей в известном устройстве МХфиг.2,в и данной схеме (фиГо 2,б). В схеме инвертора fij,регулирующий дроссель подключается параллельно коммутирующему конденсатору на время, соответствующее углу запирания |Ь . При этом регулирующий дроссель воспринимает некоторую долю реактивной мощности конденсаторной батареи. Далее дроссель закорачивается через тиристор и диод сам на себя, при этом накопленная в нем энергия рассеивается на внутреннем сопротивлении вентилей и активном сопротивлении самого дросселя в течение времени соответствующего углу ft . Величина среднего тока Dejj через регулирующий дроссель связана, таким образом, с его внутренним сопротивлением RC.M величиной реактивной мощности д Q, подлежащей компенсации, следующей приближенной формулой

:SF: - ° Отсюда следует, что стабилизация достигается за счет активных потерь в цепях регулирующих дросселей.

В данной схеме ток регулирующего дросселя разгоняется и сводится к нулю под действием знакопеременного напряжения, снимаемого попеременно с различных точек подключения конденсаторной батареи. В результате этого величина среднего тока регулирующих дросселей определяется индуктивностью дросселя, углом (Ъ и величиной компенсируемой реактивной мощности

д 0. Поэтому величина R., может быть сделана сколь угодно малой и, следовательно, сколь угодно малыми могут быть сделаны потери в цепи дросселей.

Формула изобретения

Трехфазный инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам через

дроссель фильтра тиристорный мост, выводы переменного тока которого сое1динены с выходными выводами и через коммутирующие конденсаторы - между собой, и связаны с выводами переменного тока моста обратных диодов, подключенного выводами постоянного тока через регулирующие дроссели к выводам постоянного тока тиристорного моста, .отличающийся тем,

что, с целью повышения его КПД и расширения частотного диапазона, он снабжен дополнительными коммутирующими конденсаторами, включенными попарно-последовательно между выводами переменного тока тиристорного моста, а выводы переменного тока моста обратных диодов подключены к точкам соединения дополнительных коммутирующих конденсаторов соответствующих пар.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 156230, кл. Н 02 М 7/00, 19б2. 2. Авторское свидетельство СССР № 412660, кл. Н 02 М 5/+2 1971.

Зо Авторское свидетельство СССР № 522537, кл. Н 02 Н 7/5.15, 1976.

4, Кантер И. И. Статические преобразователи частоты Саратов. Изд-во СГУ, 1966. с. 300, рис. 7-3.

-i

zs «

ж:

:

Ti

3

//i

f/ZX К

3

/T

//

/

J(

W

4 //

/

Фег. J