Трехфазный инвертор
Иллюстрации
Реферат
,, 1тД Я
САН
СПИ ИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советски к
Социалистичесиик
Республик (it> 773875
/
=- \
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 12.02. 79 (21) 2722791/24-07 с присоелинением заявки.% (23) Приоритет—
Опубликовано 23. 10.80. Бюллетень .% 39
Дата опубликования описания 26.10.80 (51)М. Кл.
Н 02 N 7/537//
Н 02 M 1/12
Геоударстввиимй комитет дв делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314..58 (088.8) (72) Автор изобретения
А. М. Азаров (71) Заявитель
Красноярский политехнический институт (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР ров (1 1.
Изобретение относится к преобразовательной технике и, в частности, к трехфазным инверторам, используемым в качестве вторичных источников питания электросистем транспортных средств и других
5 объектов для преобразования постоянного тока в трехфазный переменный ток.
Известен1 трехфазный инвертор со ступенчатой формой кривой выходного напряФ жения, содержащий два трехфазных моста и два трехфазных трансформатора. Мосты работают со сдвигом в 30 эл. град., каждый из которых формирует двухступенчатое напряжение. Трехфазное трехступенчатое напряжение получают путем суммиро-15 вания выходных напряжений трансформатоНедостатками этого инвертора являются большой вес и габариты трансформаторов, мощность которых составляет
110% от мощности нагрузки.
Известен также трехфазный инвертор с трехступенчатой формой кривой выходного напряжения, содержащий мост основных ключей, мост дополнительных ключей, а также трансформаторы, первичные обмотки которых соединены треугольником и подключены на выходе моста дополнительных ключей, а вторичные обмотки включены последовательно в цепь нагрузки основного моста. Ключи основного моста управляются импульсами длительностью
180 эл. град. сдвинутыми друг относительно друга на 60 эл. град. В результате на выходе основного моста формируется двухступенчатое напряжение, имеющее коэффициент гармоник К 31%. Дог бавляя и вычитая из этого напряжения дополнительное напряжение, снимаемое с выхода трансформаторов дополнительного моста, получают трехступенчатое напряжение на нагрузке с KF 16% 2j.
Недостатки такого инвертора — большой вес и габариты трансформаторов, особенно при низкой частоте выходного напряжения.
3 773&
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является трехфазный инвертор, содержащий два источника постоянного напряжения, подключенные к выводам постоянного тока мостовых пе5 реключателей, соединенных зажимами переменного тока по каскадной схеме, и дополнительные ключи, через которые выходные зажимы связаны с зажимами переменного тока мостовых переключателей, С помощью этих переключателей на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярност«.и к полученным трем зажимам источников с помощью дополнительных 15 ключей подключаются зажимы трехфазной нагрузки. В результате на выходе формируется трохфазное трехступенчатое напряжен ие (3 ).
Недостатками инвертора являются гро- 20 моздкость, значительный вес и габариты, обусловленные большим количеством ключей. Кроме того, в любой момент времени одновременно работают семь ключей, что приводит к увеличению потерь в ключах и 25 снижению КПД инвертора.
Цель изобретения — повышение KIILl, уменьшение массы и габаритов инвертора.
Эта цель достигается тем, что в трехфазном инверторе с питанием от двух ис- 30 точииков постоянного тока, содержащем управляемые ключи, соединенные в два моста, выводы постоянного тока каждого из которых образуют пару входных выводов и«вертора для подключения одного из указанных источников питания, а выводы переменного тока связаны с тремя выходными выводами инвертора, управляемые ключи выполнены как ключи переменного тока, указанные мосты выполне- 40 ны трехфазными, а их выводы переменного тока соединены непосредственно с выходными выводами инвертора.
На фиг. 1 представлена схема трехфазного инвертора на фиг. 2 - временные
J диаграммы импульсов управления ключами; на фиг. 3 — график выходного линейного напряжения инвертова.
Трехфазный инвертор содержит ключи
1-12 переменного тока, например сими-. сторы, встречно-параллельно включенные тиристоры с принудительной коммутацией или встречно-параллельно включенные транзисторы с последовательными диодами, соединенные, в два трехфазных моста с общим выходом, K выводам постоянного тока трехфазных мостов подключены два источника постоянного напряжения Е и E g. Управление
78 4 ключами осуществляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг, 2, причем импульсы,соответствующие графику 0 подаются на ключ
1; графику 5 — на ключ 2 и r.ä. Йля получения выходного напряжения, близкого к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбираются из условия - исключения гармоник, близких к основной. При этом напряжения источников, равные амплиту- . дам первой и второй ступеней линейных напряжений, соответственно равны E u
E <= Е. (1+В), Третьи ступени лине иных напряжений форм:1руются путем суммирования напряжений источников Е и Е, т.е, =Е. +Е =Е (2+О).
Инвертор работает следующим образом.
Полупериод выходного напряжения можно разбить на шесть равных интервалов.
На первом интервале замыкаются ключи
1,6,10,11. При этом с помощью ключей
1,10 источники Е4 и Е соединяются последовательно и к их общей точке подключается зажим фазы А, Замкнутые ключи 6, 11 соединяют зажимы фаз В и C с шинами (-Е )-(+Е ) источников соответственно. В результате формируются первая положительная, третья отрицательная и вторая полож«тельная ступени л«ей ых напряжений ОАВ ° 0Bc О сА
На втором интервале замыкаются ключи
4,5,7,12. С помощью ключей 4,7 источники Е(и E соединяются последовательно, но друг«м«разнополярными зажимами, и к их общей точке остается подключенным зажим фазы А. Замкнутые ключи 12, 5 соединяют зажимы фаз В и С с шинами-Е «+E источников соответственно. При этом формируются вторая положительная, третья отрицательная и первая положительная ступени линейных напряжений
0АВ ((ц Q сА На третьем интерваВС ле замыкаются ключи 1,2, 1 1, 12. При этом ключи 2,11 обеспечивают последовательное соединение источников в прежней полярности и к их общей точке подключается зажим фазы С. Замкнутые ключи 1,12 соединяют зажимы фаз А и В с шинами +E « -E источников. В результате формируются третья положительная, вторая и первая отрицательные. ступени линейных напряжений U Ag UBc, 0GA .
На следующих интервалах процессы в инверторе происходят аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами (фиг. 2). В резульrare работы инвертора на выходе формируется трехфазное трехступенчатое на5 77 пряжение, форма которого представлена на фиг, 3. B ней отсутствуют высшие гар. моники вплоть до 11-ой, а коэффициент гармоник равен 15,2%.
Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прбхождения тока в двух направлениях и постоянство потен-. циалов фаз в течение каждого интервала (полное отключение неработающего плеча моста). Это обуславливает ваботоспособность схемы при любом коэффициенте мощности нагрузки с. неизменной формой кривой выходного напряжения.
Данный инвертор содержит меньшее число ключей, а, следовательно, имеет мен ьшие массу и габар иты.
Кроме того, данный инвертор имеет более высокий Kill, так как в любой момент времени в нем работает четыре ключа (вместо семи). Это обусловлено тем, что в его схеме функции соединения источников между собой и подключение к ним нагрузки объединены и осуществляются одними теми же ключами.
Формула изобретения
Трехфазный инвертор с питанием or двух источников постоянного тока„содер3875 6 жащий управлемые ключи, соединенные s два моста, выводы постоянного тока кажлого из которых образуют пару входных выводов инвертора для подключения од- . ного из указанных источников питания, а выводы переменного тока связаны с тремя выходными выводами инвертора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повы1о шения КПД, управляемые ключи выполнены как ключи Переменного тока, указанные мосты выполнены трехфазными, а их выводы переменного тока соединены непосредственно с выходными выводами инвер15 тора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
¹ 124517, кл. Н 02 M 7/537, 1960.
2. Авторское свидетельство СССР № 494831, кл. Н 02 N 7/48, 1971.
3. Авторское свидетельство СССР
¹ 525212, кл. Н 02 М 7/14, 1973. ид е
Фие Г
Составитель В. Моин
Редактор И. Нестерова Техред Т.Маточка Корректор В. Бутяга
Заказ 4438, Тираж 783 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
IIo делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4