Трехфазный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания потребителей с резко изменяющимися параметрами, например, в системах электроснабжения на повышенных частотах, установках гарантированного питания и т. д. .

Известны трехфазные инверторы, содержащие мостовую группу основных тиристоров с коммутирующими конденсаторами, сглаживающий дроссель, две обмотки которого подключены между источником питания и Выводами постоянного тока мостовой группы, а также блок компенсации реактивной мощности, состоящий из регулирующих дросселей и тйристорных мостов, подключенных выводами переменного тока к выходным выводам инвертора 1J и 2.

Однако нормальное функционирование блока компенсации реактивной мощности в указанных устройствах возможно в определенном диапазоне фазового регулирования. Включение тиристоров блока компенсации вне этого диапазона приводит к короткому замыканию выходных выводов, и, в результате, к срыву инвертирования.

Известен также трехфазный инвертор, содержащий связанный с входными выводами через дроссель фильтра мост основных тиристоров, между выходными выводами которого включены последовательные цепочки, каждая из которых щунтирована коммутирующим конденсатором и состоит из регулирующего дросселя и пары встречно-параллельно соединенных тиристоров 3.

10 Основным недостатком такого инвертора являются значительные масса и габариты сглаживающего и регулирующих дросселей, которые составляют до 20% от общей массы и габаритов инвертора. Ограничение длительности проводящего состояния встречно параллельных тиристоров приводит к уменьшению установленной мощности регулирующих дросселей и к улучшению динамических характеристик инвертора, однако это сопровождается увеличением амплитудного значения тока, протекающего через встречнопараллельные тиристоры. При ограниченных номиналах тиристоров этот факт представляет серьезное препятствие для дальнейшего повыщения выходной мощности инвертора

без применения параллельного соединения вентилей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трехфазный) инвертор, содержащий связанный с входными выводами через дроссель фильтра мост основных тиристоров, между выходными выводами которого включены последовательные цепочки, каждая из которых шунтирована коммутирующим конденсатором и состоит из регулирующего дросселя и пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, а также мост; обратных тиристоров, выводами постоянного тока подключенный параллельно мосту основных тиристоров, причем выводы переменного тока моста обратных тиристоров подключены к соответствующим точкам соединения регулирующих дросселей с парами тиристоров последовательных цепочек.

Поддержание выходного напряжения в заданных пределах в указанном инверторе осуществляется двухконтурной системой компенсации реактивной мощности, причем в качестве индуктивных элементов в обоих контурах попеременно используются одни и те же дроссели 4.

Однако хотя и позволяет реализовать устройство с минимальным количеством реактивных элементов, но приводит к снижению эффективности силовой иглпульсной обратной связи и к не/юиспользованию вентилей схемы, по току.

Цель изобретения - улучщение энергетических характеристик инвертора.

Указанная цель достигается тем, что в трехфазном инверторе, еодержап ем подключенные через дроссель фильтра к входным выводам мост основных тиристоров и мост обратных тиристоров, причем выводы переменного тока моста основных тиристоров соединены с выходными вывода.ми, между которыми подключены ко.ммутирующие конденсаторы и цепочки, состоящие каждая из регулирующего дросселя и пары встречно-параллельно включенных тиристоров, регулирующие дроссели снабжены отводами, к которым подключены выводы переменного тока моста обратных тиристоров.

На фиг. 1 показана схема трехфазного инвертора; на фиг. 2 - графики токов и напряжений, поясняющие работу инвертора.

Трехфазный инвертор содержит дроссель фильтра 1 в цепи питания, мост основных тиристоров 2-7, между выходными выводами которого включены коммутирующие конденсаторы 8-10. Через встречно-параллельные тиристоры 11 -16 параллельно коммутирующим конденсаторам 8-10 подключены регулирующие дроссели 17-19, снабженные отводами, к которым подключены выводы неременного тока моста обратных тиристоров 20-25.

Инвертор работает следующим образом.

Рассмотрим интервал работы инвертора длительностью 60 эл. град в течение которого в проводящем состоянии находятся тиристоры 3 и 4. В начальный мо.мент этого интервала управляющий импульс подается

на тиристор 3, в результате чего он включается. Через тиристор 3 напряжение в запирающей полярности прикладывается к тиристору 7, что приводит к его выключению. Одновременно напряжение является включающим для обратного тиристора 25. Так как импульсы управления на обратные тиристоры 20-25 подаются в моменты очередной коммутации основных тиристоров 2-7, то в рассматривае.мый момент времени происходит включение обратного

тиристора 25, в результате чего возникает цепь для перезаряда конденсатора 10 через полуобмотку CS дросселя 19.

Амплитуда импульса тока, протекающего через дроссель 19, при включении тиристора 25 будет тем больще, чем больще ве личина запирающего напряжения Uj. в момент коммутации. Вследствие этого, избыток реактивной мощности емкостного характера, появляющийся при сбросе нагрузки, не приводит к значительным всплескам выходного напряжения, так как он оказывается скомпенсированным индуктивной составляющей тока, протекающего через полуобмотки APi, BQj, CS регулирующих дросселей 17-19.

Импульсы управления на встречно-па0 раллельно соединенные тиристоры 11 -16 поступают с задержкой Е относительно импульсов управления, подаваемых на основные тиристоры 2-7, причем Е Ед - Kg ,

где , Eg - некоторое начальное значение угла;

К - коэффициент передачи схемы управления (не показана): f, -величина угла запирания. Величина Е.д выбирается таким образом, что при номинальной нагрузке инвертора

0 (при IHOM ) тиристоры 11 -16 выключены. Для этого необходимо, чтобы при -Дном (фиг. 2) Е 60° +;9ном , откуда следует, что Ei 60° -f (1 + При частичной нагрузке инвертора некоторое возрастание угла запирания сопровождается таким изменением Е, что импульсы управления на встречно-параллельные тиристоры 11 -16 поступают при наличии на них напряжений отпирающей полярности. Так например, если угол Е 60 эл. град.,

0 на рассматриваемом интервале времени происходит включение тиристора 13, который подключает обмотку CS дросселя 19 параллельно конденсатору 9. Импульс тока (фиг.2) длительностью Л- 2 (1 + К) (;3 ) протекающий под действием напряжения

на конденсаторе 9, имеет индуктивную составляющую, которая осуществляет компенсацию соответствующей части емкостного тока этого конденсатора. Эквивалентная величина индуктивности, вносимой в контур импульсной обратной связи, принципиально может быть сделана меньше, чем величина индуктивности, исполь зуемой для компенсации излишней реактивной мошности конденсаторной батареи в установившемся режиме. Это благоприятно сказывается прежде всего на динамических характеристиках инвертора, так как уменьшение величины индуктивности в цепи импульсной обратной связи повышает интен | у «Л DL.rlV/rl I v uyiiJri 11V. .... . ,.сивность процесса регулирования реактивной мошности коммутирующих конденсаторов в переходных режимах, возникающих при скачкообразных изменениях параметров нагрузки. Кроме того, улучшение энергетических характеристик достигается без введения Дополнительных элементов и усложнения схе мы управления, так как область действий контура регулирования, включающего в себявстречно-параллельныетиристорыидроссели, может быть ограничена диапазоном медленно меняющихся нагрузок. Формула изобретения Трехфазный инвертор, содержащий подключенные через дроссель фильтра к йходным выводам мост основных тиристоров и мост обратных тиристоров, причем выводы переменного тока моста основных тиристоров соединены с выходными выводами, между которыми подключены коммутирующие конденсаторы и цепочки, состояшие каждая из регулируюшего дросселя и пары встречно-параллельно включенных тиристоров, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик инвертора, регулирующие дроссели снабжены отводаI - j1 j ми, к которым подключены выводы переменного тока моста обратных тиристоров, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1045185, кл. Н 2 F, 24.07.63. 2.Авторское свидетельство СССР № 620002, кл. Н 02 М 7/515, 1978. 3.Ковалев Ф. И. и др. Стабилизированные автономные инверторы с синусоидальnun ,:,. ....1 .. - ным выходным напряжением. М., «Энергия 1972, с. 15, рис. 1-7. 4. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2734914/24-07, кл. Н 02 М 7/515 1979.

+ jerA