Инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для централизованного снабжения потребителей на повышенных частотах при высоком качестве электроэнергии. Известны автономные инверторы, состоящи.е из двух тиристорных мосто с конденсаторной колшутацией, выходные напряжения которых складываются геометрически, причем к вывода переменного тока каждого моста подключено устройство регулирования реактивной мощности, выполненное по схеме с линейными дросселями, по ледовательно соединенными с встречн параллельными управляющими вентилями 1 и 2. Недостатком указанных устройств является их сложность в силу значительного количества управляекых вен тилей . Известен также автономный инверт включающий мост основных тиристоров с коммутирующими конденсаторами и мост возвратных диодов, выводы постоянного тока которого соединены с входными выводами инвертора через дополнительные тиристоры З Однако он устойчиво работает в узком диапазоне частот и при небольших изменениях параметров нагрузки, не обеспечивая при этом высокого качества кривой выходного напряжения. Известны также автономные инверторы, состоящие из двух мостовых инверторов с конденсаторной коммутацией, выходные выводы которых подключены к первичным обмоткам трехфазногр трансформатора, причем одни из первичных обмоток соединены звездой, другие - треугольником 4}. Указанные инверторы, наряду с решением задачи увеличения мощности в единице оборудования, позволяют получить значительное улучшение формы кривой выходного напряжения. Недостатками инвертора являются зависимость выходного напряжения от параметров нагрузки, неравномерность деления тока между тиристорными мостами при возможной асимметрии входящих в систему инвертора элементов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автономный инвертор, содержащий два трехфазных тиристорных моста, выводы постоянного тока которых связаны с входными выводами, причем с одним из них - через соответствующие дроссели фильтра, а выводы переменного тока каждого моста соединены через конденсаторы жду собой и через дроссели - с выводами переменного тока соответствующего моста обратных диодов, выводы постоянного : тока которого подключены к выводам .постоянного тока данного гиристорног моста, а также трехфазный трансформатор с шестью первичными обмотками, три из которых соединены звездой и п9Дключены к выводам переменного тока одного моста, а три других треугольником и подключены к выво- . дам переменного тока другого моста fs. Известный инвертор обладает жесткой внешней характеристикой и устой|чивостью при работе на двигательную нагрузку. Недостатком его cxeNH является за вышенная величина установленной мощности коммутирующих конденсаторов и вентильного комплекта, которая является следствием импульсного характера -процессов, протекающих в контурах компенсации реактивной мощности. Целью изобретения является улучшение масса-1 абаритных показателей. Указанная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий два трехфазных тиристорных. моста, вы воды постоянного тока которых связаны с входными выводами, причем с одним из них через соответствующие дроссели фильтра, а выводы переменно го тока каждого моста соединены через конденсаторы между собой и через дроссели с выводами переменного тока соответствующего моста обратных диодов, а также трехфазный трансформатор с шестью первичными обмотками три из которых соединены звездой и подключены к выводам переменного тока одного тиристорного моста, а три других - треугольником и подключены к выводам переменного тока другого моста, снабжен дополнительными тиристорами, один из которых включен между положительным, входным выводом и общей точкой соединения катодных грурп мостов обратных диодов, а два других включены между катодной группой тиристорного моста и анодной группой соответствующего моста обрат ных диодов. На фиг. 1 представлена схема пред лагаемого инвертора; на фиг. 2 - гр . фики, поясняющие работу инвертора. Автономный инвертор включает два трехфазных тиристорных моста 1-6 и 7 12., выводы постоянного тока к торых связаны с входными выводами ч рез дроссели 13 и 14 фильтра. Вывод переменного тока моста 1-6 со.едйнены через конденсаторы 15 - 17 между собой и через дроссели 18 - 20 с выводами переменного тока моста обратных диодов 21 - 26. Выводы переменного тока моста 7-12 соединены между собой через конденсаторы 27 29 и через дроссели 30 - 32 с выводами переменного тока моста обратных диодов 33 - 38. Инвертор содержит также трехфазный трансформатор 39, одни первичные обмотки 40 которого соединены з.вездой, другие 41 - треугольником, , причем обмотки 40 подключены к выводам переменного тока тиристорногс моста 1-6, обмотки 41 - к выводам переменного тока моста 2-7. Инвертор снабжен дополнительными тиристорами 42 - 44, причем тиристор 42 (Включен в соответствующей полярности .между положительным входным выводом 1И общей точкой соединения катодов диЪдов 21, 23, 25, 33, 35 и 37, тиристор 43 включен между катодной группой 2, 4 и 6 тиристорного моста и анодной группой 22, 24 и 26 диодного моста, а тиристор 44 включен между катодной группой 8, 10 и 12 тиристорного моста и анодной группой 34, 36 и 38 диодного моста. Автономный инвертор работает следующим образом. Тиристорные мосты 1-6и7-12 осуществляют преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное напряжение. Так как одни первичные обмотки 40 трансформатора 39 соединены звездой, а другие 41 - треугольником, то между соответствующими линейными напряжениями должен быть обеспечен сдвиг фаз, рарный 30 зл. град., что достигается сдвигом во времени управляющих импульсов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров мостов 1 - 6 и 7 - 12. Кроме того, число витков первич.ной обмотки 40 трансформатора 39 должно быть в Y7 раз меньше, чем число витков обмотки 41. Чем точнее выполняются эти условия, тем ближе к синусоидальной форма выходного напряжения инвертора. Жесткость внешней характеристики инвертора обеспечивается системой компенсации реактивной мощности, включающей тиристоры 42 - 44, мосты обратных диодов 21 - 26, 33 - 38, и дроссели 18-20 и 30 - 32. Для пояснения механизма стабилизации выходного напряжения рассмотрим в начале процессы в одном из мостов, например 1 - б. При очередной коммутации рабочего тиристора, например, 6, напряжение на нем отрицательно некоторое время, отвечающее углу запирания . Так как обратный диод 26 и дроссель 20, подключенные к соответствующему выводу тиристорногО моста, соединены с катодной группой этого моста через тиристор 43, то диод 26 открывается лишь в том случае, если на тиристор 43 будет подрн управляющий импульс в-, момент времени, соответствующий углу (о отсчитывается с момента коммутации тиристора б) (фиг.2).

Включение диода 26 приводит к возникновению импульса тока, имеющего длительность 2() {прио(|). Импульсы токов дросселей 18-20 и 3032 ускоряют перезаряд коммутирующих конденсаторов 15 - 17, 27 - 29 и могут быть использованы для компенса:ции их реактивной мощности. Введенные в cxeMV автономного инвертора ти.ристоры 42-44 позволяют задержать включение обратного моста на уголоС {еслио/(5) и вовсе не подключить обратный мост (еслиоС /). с помощью автоматического регулирования можно так изменять углы задержки (для обратного моста 21 - 26) и oCi (для обратного моста 33 - 38), чтобы в номинс1льном режиме . о 5ратные мосты не включались.

На холостом ходу углы задержки ot ис делаются равными нулю и происходит максимально возможная компенсация реактивной мощности. Для такого изменения углов о , в зависимости от нагрузки инвертора достаточно в системе управления организовать обратную связь, при которой задержка сУт. пропорциональна току нагрузки.

В схеме известного инвертора диоды обратных мостов открывают непосредственно в момент выключения соответствующего рабочего тиристора, при этом длительность импульсов тока, протекающих через дроссели системы компенсации составляет 2. В ре-зультате этого в схеме (5) в номинальном режиме неизбежно возникают импульсы тока, ускоряющие перезаряд коммутирующих конденсаторов и, следовательно, часть реактивной мощности батареи коммутирующих конденсаторов UQ требуется для компенсации этого тока«

Так как в предлагаемой схеме имеет.ся возможность изменять момент включения обратного моста, то установленная мощность ее конденсаторной батареи на величину uQ меньше таковой, чем в схеме (5). Кроме этого, при заданной нестабильности выходного напряжения, вызванной изменением нагрузки, установленная мсодность тиристоров и диодов меньше, .чем в схеме (5). Это объясняется тем, что на холостом ходу в схеме

(фиг. 1) требуется компенсировать меньшую емкостную мощность и, следовательноj требуются импульсы тока меньшей амплитуды.

Наличие раздельного управления обратными мостами позволяет использовать их также для балансировки токов, потребляемых рабочими мостами. Управляемый межмостовой разбгшанс углов О, приводит . к разбалансу токов обратных мостов, что,благодаря рассеянию трансформатора, приводит к меж мостовому разбалансу углов запирания, что, в свою.очередь, вызывает желаемое изменение токов в цепях питания.

Формула изобретения.

Инвертор, содержащий два трехфазных тиристорных моста, выводы постоянного тока KOTojaax связаны с входными выводами, причем с одним из них через соответствунидие дроссели фильтра, а переменного тока каждо

го моста соединены через конденса1 -

торы между собой и через дроссели с выводами переменного тока сйответ-, ствующего моста обратных диодов, а также трехфазный трансформатор с

шестью первичными обмотками, три из которых соединены звездой и подклю-. чены к выводам переменного „хока одного тиристорного моста, а три других - треугольником и подключены к

выводам переменного тока другого моста, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей, он снабжен дополнительными тиристорами, один из которых включен между положительным входным выводом и общей точкой соединения катодных групп мостов обратных диодов, а два других включены между катодной группой тиристорного моста и анодной группой соответствующего моста обратных диодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 183269, КЛ. Н 02 М 7/515, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 497693, КЛ. Н 02 М 7/515, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР 432643, КЛ. Н 02 М 7/48, 1974. 4. Кантер И.И. Статические преобразователи частоты. Изд-во Саратовского университета. Саратов, 1966, с. 98, рис. 2-36 а, 2-366.

5. Примене,ние ЭВМ для анализа и проектирования вентильных преобразователей. Тезисы докладов научнотехнического семинара. Саратов, 1977, с. 13, рис. 1.