Автономный м-фазный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 H02M7/48 

(54) АВТОНОМНЫЙ т-ФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в реверсивных электроприводах переменного и постоянного тока.

известны инверторы, применяемые в системах управления двигателями переменного и постоянного тока, в которых между шинами источника постоянного напряжения включены цепи из двух транзисторов, шунтированных диодами. Общая точка каждой пары транзисторов соединена с соответствующим выводом нагрузки 1 и 2.

Однако надежность таких инверторов недостаточно высока из-за большого количества чувствительных к перегрузкам транзисторов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является трехфазный тнристорный инвертор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), содержащий m цепей, каждая из которых включает в себя два последовательно включенных между шинами источника постоянного напряжения тиристора, и гп-цепей из двух последовательно соединенных и включенных в непроводящем направлении между шинами указанного

источника диодов, общие точки которых подключены к выводам т-фазной нагрузки 3. Однако известный инвертор обладает ограниченными частотными свойствами, что препятствует получению широкого диапазо на регулирования скорости двигателей.

Кроме того, инвертор содержит цепи коммутации с большим числом дополнительных элементов (для одной фазы - восемь: два тиристора, два диода, дроссель и конденса10 тор},, что сказывается на габаритах и массе инвертора. Общее количество элементов для одной фазы: четыре тиристоры, четыре диода, дроссель и конденсатор.

Цель изобретения - улучшение частотных свойств инвертора для расширения диапазона регулирования скорости двигателей при одновременном уменьшении габаритов и массы инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что автономный и фазный инвертор, содержащий ш ключевых цепей, каждая из которых включает в себя два последовательно связанных между собой и включенных между входными выводами тиристора, и m цепей из двух последовательно соединенных и включенных между этими же выводами диодов, точки соединения которых подключены к выходным выводам инвертора, снабжен т транзисторными ключами, шунтированными двумя последовательно соединенными вентилями, точка соединения которых подключена к соответствующему выходному выводу инвертора, причем каждый из этих ключей включен между тиристорами одной из ключевых цепей.

На фиг. 1 приведена схема инвертора, питающего асинхронный двигатель; на фиг. 2 одна фаза инвертора повыщенной мощности.

Между щинами источника постоянного напряжения включены в проводящем направлении три цепи, каждая из которых состоит из двух тиристоров 1 и 2 (3-6) и транзистора 7 (8 и 9), щунтированного двумя диодами 10 и 11 {12-15). Общая точка каждой пары диодов подсоединена к соответствующей фазе двигателя. Между щинами источника включены в непроводящем направлении три диодные цепи по два диода 16 и 17 (18..21) в каждой, общая точка которых также подключена к соответствующей фазе двигателя.

Если инвертор предназначен для работы на токи нагрузки, превыщающие допустимые токи, транзистора, то вместо одного транзистора используется Е транзисторных модулей 22 (фиг. 2). В каждом модуле имеется один «раскачивающий транзистор 23 и несколько параллельно включенных транзисторов 7, базы которых соединены с эмиттерами «раскачивающего транзистора.

Инвертор работает следующим образом. Тиристоры 1-6 образуют реверсор, с помощью которого изменяется знак напряжения на нагрузке, а транзисторы 7-9 работают в режиме ШИМ. Ток 1д на фазу дни-, гателя А (при показанном на блок-схеме направлении) протекает через тиристор 1, транзистор 7 и диод 11. Если ток нагрузки имеет противоположное направлении, то задействован тиристор 2, транзистор 7 и диод 10. Диоды 16-21 необходимы для замыкания тока нагрузки при выключенных транзисторах.

При выполнении мощных инверторов вместо одного транзистора в фазе нагрузки используется Е транзисторных модулей 22 на основе нескольких транзисторов (фиг. 2). За счет параллельного включения Е транзисторных модулей в Е раз увеличивается допустимый ток нагрузки.

Так как транзистор обладает значительно лучщими частотными свойствами чем тиристор, несущая частота ШИМ может быть значительно увеличена, что соответственно уменьщает амплитуду пульсации скорости вращения вала двигателя, и позволяет увеличить диапазон регулирования скорости двигателя до нескольких тысяч.

Предлагаемый инвертор, управляющий асинхронным двигателем, может воспроизвести регулировочные и механические характеристики, не уступающие характеристикам системы генератор - двигатель постоянного тока и обеспечить высокий коэффициент полезного действия.

Кроме того в предлагаемом инверторе сокращено число элементов на одну фазу нагрузки (которое составляет два тиристора, четыре диода и транзистор), что уменьшает в 10 раз габариты и в 4 раза массу инвертора.

Формула изобретения

Автономный т-фазный инвертор, содержащий m ключевых цепей, каждая из которых включает в себя два последовательно связанных между собой и включенных между входными выводами тиристора, и m цепей из двух последовательно соединенных и включенных между этими же выводами диодов, точки соединения которых подключены к выходным выводам инвертора, отличающийся тем, что, с целью расщирения частотных свойств, он снабжен ш транзисторными ключами, шунтированными двумя последовательно соединенными вентилями, точка соединения которых подключена к соответствующему вы ходному выводу инвертора, причем каждый из этих ключей включен между тиристорами одной из m ключевых цепей.

Источники информации, Q принятые во внимание при экспертизе

Л., «Энергия, 1965, рис. 18 и 19.

3.Сандлер А. С. и Гусяцкий Ю. М. Тиристорные инверторы с щиротно-импульсной модуляцией для управления асинхронными двигателями М., «Энергия, 1968, рис. 2-4а.