Автономный трехфазный инвертор
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
;II1 5!4407
Со1ое Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.12.73 (21) 1975238j24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.05.76. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 26.07.76, (51) М. Кл.з- Н 02М 7/515
Н 02М 7/72
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.572 (088.8) (72) Лвтор изобретения
В. Ф. Шукалов
Ленинградский институт авиационного приборостроения (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР
Изобретение относится к преобразователям энергии постоянного тока в энергию переменного тока при помощи статических преобразователей, выполненных на газоразрядных, электронных или полупроводниковых приборах с управляющими электродами, и может быть использовано в качестве источника переменного трехфазного тока фиксированной и регулируемой частот, обеспечивающего (аналогично .инхронному генератору) работу на нагрузку с опережающим Il отстающим коэффициентами мощности, а также на нагрузку генераторного характера.
Известен автономный трехфазный инвертор, содержащий трехфазные тиристорные мосты, в анодных и катодных цепях которых последовательно с тиристорами включены коммутирующие индуктивности, трехфазные мосты обратных диодов, конденсаторно-вентильпые цепи принудительной коммутации, а также выходной многофазный трансформатор.
Недостатками такого инвертора являются неравномерносгь загрузки его вентильных мотов вследствие обтекания вторичных обмоток трансформатора равными токами при фазовом сдвиге коммутации в мостах, а также необходимость соединения обмоток четырех выходных трансформаторов по схемам несимметричных зигзагов, что приводит к увеличению весовых и габаритных показателей инвертора.
Для обеспечения равномерности загрузки вентильных мостов и снижения массо-габаритных показателей предлагаемый инвертор содержит дополнительные индуктивностп, включенные последовательно с диодами в анодных и катодпых цепях мостов обратных диодов и размеще:щые на двух маг11птопроводах вместе с коммутирующими индуктивностямп и встречно относительно ннх, а выходной многофазный трансформатор выполнен в вндс статического аппарата с общим магHHToïðîâîäîM и вращающимся магнитным полем, фазы первичной обмотки которого, присоединенные к вентильным мостам инвертора, выполнены с про=транственным сдвигом, соответствующим временному сдв11гу коз!му тации з1осгов инвертор а.
На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого инвертора в варианте трехблочного преобразователя с выполнением блоков по трехфазным мостовым схемам при соединении обмоток трансформатора звездой; «а фиг. 2— схема расположения оомоток коммутирующих дросселей и дросселей мола обратных диодов на двух магнитопроводах; на фиг. 3, а, б— кривые мгновенных значений мощности фаз.
Инвертор содержит преобразовательные блоки 1 — 3, конденсаторно-вентильные цепи 4 принудительной коммутации, блоки 5 тиристо30 ров, обратные диоды 6, коммутирующие ин5
Дуктивности 7 — 12, индуктивности 13 — 18 в цепях обратных диодов, выходной трансформатор 19 с вращающимся магнитным полем, первичной многофазной 20 и вторичной трехфазной 21 обмотками.
Коммутирующие индуктивности 7 — 9, подключенные между плю".овой шиной питающего источника и общими точками анодов тиристоров, совместно с индуктивностями 13 — 15, подсоединенными между минусовой шиной питающего источника и общими точками анодов диодов обратного тока, образуют дроссель
22 с ферромагнитным сердечником (см. фиг. 2). Прп этом потокосцепление согла=но включенных обмоток 7 — 9 направлено встречно с потокосцеплением согласно включенных обмоток 13 — 15.
Коммутирующие индуктивности 10 — 12, подсоединенные между минусовой шиной питающего источника и общими точками катодов тиристоров, совместно с индуктивностями 16—
18, подсоединенными между плюсовой шиной питающего источника и общими точками катодов диодов обратного тока, образуют дроссель 23 (см. фиг. 2), в котором потокосцепление согласно включенных обмоток 10 — 12 направлено встречно с потокосцеплением согласно включенных обмоток 16 — 18.
Трансформатор 19 с вращающимся магнитным полем содержит взаимно неподвижные шихтованные наружный и внутренний магнитопроводы = пазами, в которые уложены многофазная первичная 20 и трехфазная вторичная 21 обмотки, выполненные по типу обмоток машин переменного тока. Многофазная первичная обмотка разделена на и симметричных трехфазных групп, соединенных звездой или треугольником, количество которых равно количеству блоков инвертора. Одноименные фазы групп первичной обмотки выполнены с
1 2 пространственным сдвигом — - — и подсоедил 6 иены к блокам инвертора, коммутация в которых осуществляется с равным временным сдвигом. В результате после каждой из 6 л за период равномерно распределенных коммутаций образуют=я контуры, процессы в которых с учетом чередования фаз, групп обмоток трансформатора и блоков инвертора полностью повторяются. Результирующее вращающееся магнитное поле первичной системы токов индуктирует в трехфазной вторичной обмотке э.д.с. и токи, реакция которых на первичные обмотки трансформатора одинакова и не зависит от пространственного положения вторичной обмотки по отношению к первичным. Улучшение формы кривой выходного напряжения инвертора обусловлено образованием кругового магнитного поля в трансформаторе с малыми пульсациями и высокой степенью равномерности вращения.
Инвертор работает следующим образом.
Тиристорные блоки 5 инвертора коммутиру1 2г., ются с временным сдвигом — — при этом зал 6
55 грузка преобразовательных блоков 1 — 3 равномерна, токи и напряжения во всех однотипных звеньях сдвинуты по фазе на указанный угол сдвига коммутации и одинаковы по форме. Токораспределение между блоками 5 тиристоров и блоками диодов 6 обратного тока находится в полном соответствии с работой автономного инвертора в режиме инвертирования напряжения. Включение в схему инвертора цепей 4 принудительной коммутации не вносит особенностей в его работу, Вследствие низкого процентного содержания высших гармоник в кривой выходного напряжения и отсутствия токов гармоник, кратных трем, при симметричной нагрузке выходная цепь инвертора практически уравновешена (мгновенное значение активной мощности, передаваемой в нагрузку, постоянно). Колебания мгновенных мощностей Р„, Рл и Ра в фазах нагрузки происходят в соответствии с кривыми на фиг. 3, а. При этом сумма положительных значений фазных мощностей определяют мгновенную мощность Р,, передаваемую в цепь нагрузки через тиристорные блоки инвертора (кривая Р; на фиг. 3, б). Сумма отрицательных значений фазных мощностей определяет мгновенную мощность Рб, возвращаемую в цепь источника постоянного тока через диоды обратного тока всех блоков инвертора (кривая Ре на фиг. 3, б). Ввиду отсутствия в цепях инвертора элементов, осуществляющих накопление энергии, разность P5 — P мгновенных мощностей является постоянной величиной, равной мощности, потребляемой инвертором от источника. Кривые Р> и Р, в соответствующем масштабе представляют собой суммарные мгновенные токи тиристорного и диодного блоков инвертора, разность которых также является постоянной величиной. В соответствии с этим результирующие потокосцепления обмоток 7 — 9 и 13 — 15 дросселя 22 и результирующие потокосценления обмоток
10 — 12 и 16 — 18 дросселя 23 при встречном включении их остаются неизменными при протекании через них пульсирующих токов, обусловленных характерным для инвертора напряжения процессом обмена реактивной и рекуперируемои энергией между цепью нагрузки и цепью источника постоянного тока. Одновременно встречное включение обмоток дросселей предотвращает образование короткозамкнутых контуров перезаряда коммутирующих конденсаторов через диоды обратного тока.
При осуществлении межфазной коммутации тиристоров в блоках инвертора возможно параллельное соединение согласно включенных обмоток дросселей 22 и 23 (см. фиг. 2).
Предлагаемый инвертор может применяться в схемах с одним или двумя источниками постоянного тока, а также в однотактных и двухтактных схемах. При этом могут быть использованы известные способы соединения обмоток трансформаторов с вращающимся маг514407
Фиг. 1 нитным полем — звезда и треугольник. Количество трехфазных групп обмоток трансформатора и блоков инвертора не ограничивается.
Формула изобретения
Автономный трехфазный инвертор, содержащий трехфазные тиристорные мосты, в анодных и катодных цепях которых последовательно с тиристорами включены коммутирующие индуктивности, трехфазные мосты обратных диодов, конденсаторно-вентильные цепи принудительной коммутации, а также выходной многофазный трансформатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения массо-габаритных показателей и обеспечения равномерности за .рузки вентильных мбстов, оН снабжен дополнительными индуктивностями, включенными последовательно с диодами в анодных и катодных цепях мостов обратных
5 диодов и размещенными на двух магнитопроводах вместе с коммутирующими индуктивностями и встречно относительно них, а выходной многофазный трансформатор выполнен в виде статического электро10 магнитного аппарата с общим магнитопроводом и вращающимся магнитным полем, фазы первичной обмотки которого, присоединенные к вентильным мостам инвертора, выполнены с пространственным сдвигом, соответст15 вующим временному сдвигу коммутации мостов инвертора.
514407
Фь2 2
Редактор А. Пейсоченко
Корректор А. Овчинникова
Заказ !472!1О Изд. № 1391 Тираж 882 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, К-35, Раушская иаб., д. 4/5
Типогр, фия, ир. Сап попа, 2
Составит:ль Г. Гомола
Техред М. Семенов
Л Puz. 3