Трехфазный инвертор

Трехфазный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз Советскик

Социапистическик

Республик,, 817873 (61) Дополнительно к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.07.78 (21) 2639596/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) Я. Кл.з

Н 02 М 7/515

Геаударстаеннмй комитет

СССР

Опубликовано 30.03.81. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 05.04.81 (53) УДК 621.314. .572 (088.8) аю делам изобретений н открытий

Б. Э. Павлушков (72) Автор изобретения

Г (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной полупроводниковой технике, в частности к трехфазным инверторам напряжения с широтно-импульсным управлением, не требующим предварительного перезаряда коммутирующего конденсатора перед очередным выключением тиристоров.

Такие инверторы широко применяются в системах электроприводов с двигателями переменного тока при питании от аккумуляторной батареи. Последняя, как правило, 0 .в процессе эксплуатации требует периодического заряда от сети переменного тока.

Известен инвертор, содержащий прямой тиристорный и обратный диодный трехфазные мосты, общий узел коммутации с одним конденсатором и два дросселя (1).

Недостатки такого инвертора заключают- ся в том, что необходимы дополнительные два дросселя и два диода для сброса избытка энергии, накопленной в основных дрос20 селях инвертора за время разряда конденсатора, что в свою очередь приводит к увеличению коммутационных потерь энергии; нет возможности управлять величиной напряжения конденсатора при изменении нагрузки.

При работе инвертора от аккумуляторной батареи он не может использоваться в качестве управляемого выпрямителя для ее заряда от сети переменного тока.

Известен также инвертор с общим узлом коммутации, содержащий восемь коммутирующих тиристоров, пять конденсаторов и пять дросселей, участвующих в коммутационном процессе (2).

Недостатки этого инвертора состоят в том, что относительно большое число тиристоров, конденсаторов и дросселей усложняет коммутационный узел и увеличивает его массу и габариты. Вместе с тем конденсаторы инвертора требуют перед очередной коммутацией подготовительного перезаряда, в связи с чем возрастают коммутационные потери энергии. Наряду с указанными недостатками следует отметить, что обратный мост инвертора соединен с источником питания через конденсатор, что ограничивает сферу использования инвертора.

Инвертор напряжения имеет общий узел коммутации, состоящий из вентильного пе817873 реключателя, конденсатора, последовательно соединенного с переключателем, и дросселя в цепи источника питания (3).

Такому инвертору свойственны повышенные коммутационные потери энергии, вызванные необходимостью подготовительного перезаряда конденсатора и одновременным выключением всех шести тиристоров прямого моста при разряде конденсатора. Вместе с тем высокая частота напряжения конденсатора приводит к значительному увеличению его мощности, массы и габаритов.

Известен еще инвертор, который имеет коммутирующий узел, содержащий 10 тиристоров, два конденсатора и дроссели (4).

Недостатки данного инвертора состоят в большом количестве тиристоров и конденсаторов, необходимости подготовительного перезаряда конденсаторов, и в рассеивании части энергии коммутирующих дросселей на специально включенных резисторах, с целью ограничения напряжения на конденсаторе.

При этом увеличиваются масса и габариты инвертора, возрастают потери энергии в его силовых элементах, усложняется процесс управления и снижается надежность инвертора, Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам тиристорный мост, между тиристорами каждой фазы которого включен соответствуюший дроссель, соединенный концами с одними электродами диодов соответствуюшей фазы обратного диодного моста, причем другие одноименные электроды диодов, объединенные соответственно в анодную и катодную группы, подключены анодной группой через вентиль к отрицательному входному выводу, а катодной группой через другой вентиль — к положительному входному выводу, и соединены между собой через два согласно-последовательно включенных коммутирующих тиристора, общая точка которых соединена с одной обкладкой коммутирующего конденса гора, подключенного другой своей обкладкой к общей точке двух других коммутирующих тиристоров, соединенных со входными выводами.

Известное .устройство не требует подготовительного перезаряда конденсатора, имеет автоматическое ограничение напряжения конденсатора на уровне, близком к напряжению источника, обладает относительно ма лым числом коммутирующих элементов и не имеет перенапряжений на тиристоре прямого моста (5) .

Основной недостаток этого устройства заключается в том, что в процессе перезаряда конденсатора ток коммутации протекает по трем ветвям, одновременно через все фазные дроссели, что приводит к необходимости увеличения их индуктивности, массы и габаритов. В период коммутации возникают повышенные потери энергии.

Наряду с этим следует отметить, что оно не может использоваться в режиме управляемого выпрямителя и не позволяет регулировать величину напряжения конденсатора.

Цель изобретения — улучшение энергетических и массо-габаритных показателей за счет уменьшения индуктивности дросселей и коммутационных потерь энергии, а также расширение функциональных возможностей

1О инвертора в результате использования его в качестве управляемого выпрямителя для заряда аккумуляторной батареи от сети переменного тока.

Указанная цель достигается тем, что соединение анодной и катодной шин обратного

1s моста с источником питания выполнено посредством управляемых вентилей, причем направление проводимости последних противоположно ЭДС батареи.

На фиг. 1 представлена схема инвертора; на фиг. 2 — пример диаграммы импульсов управления тиристорами и форма напряжения фазы; на фиг. 3 — диаграмма импульсов управления тиристорами и форма выходного напряжения при работе инвертора в качестве выпрямителя.

Принципиальная схема инвертора, содержит мост на тиристорах 1 — 6, обратный диодный мост на тиристорах 7 — 12, коммутирующий узел в составе тиристоров 13 — 16 и конденсатора 17, два тиристора 18 и 19 и фазные дроссели 20 — 22. зо

Инвертор работает следующим образом.

Перед начальным подключением инвертора к нагрузке конденсатор заряжают, для чего необходимо включать тиристоры 13 и

15 совместно с любым из тиристоров катодной группы моста тиристоров 2, 4, 6, или тиристоры 14 и 16 одновременно с любым из тиристоров анодной группы моста тиристоров 1, 3, 5. Выключение тиристоров 1, 3 и 5 происходит в процессе разряда конденсато4о ра после включения тиристоров 13 и 15.

Конденсатор разряжается через один из фазных дросселей и открытый тиристор из группы 2, 4 и 6. При этом напряжение конденсатора прикладывается к тиристорам

1, 3 и 5 в направлении, противоположном

4 их проводимости„что приводит к эффективному восстановлению вентильных свойств:

По окончании разряда конденсатора включается тиристор 18, через который разряжается энергия фаз активно-индуктивной нагрузки (23, 24 и 25).

Изменение задержки включения тиристора 18 позволяет управлять величиной напряжения конденсатора.

Для выключения тиристоров катодной группы включают тиристоры 14 и 16, а после разряда конденсатора включают тиристор

19, назначение которого аналогично тиристору 18.

817873

Формула изобретения!

Таким образом, производится разряд конденсатора через один дроссель и создается возможность управления напряжением конденсатора в зоне значений, превосходящих напряжение батареи.

Пример диаграммы импульсов управления тиристорами 1 — 12 инвертора и форма напряжения фазы приведены на фиг. 2, где

t — относительное значение времени, 11" — относительная длительность импульсов напряжения, Ug — напряжение источника питания.

Для заряда батареи необходимо отсоединить две фазы нагрузки и на освободившиеся зажимы подключить источник переменного тока.

Регулирование тока заряда производится изменением задержки включения тиристоров 18 и 19 относительно момента времени, при котором переменное напряжение заряда U становится равным напряжению

С аккумуляторной батареи Ug. При достижении соотношения U (Ug тиристоры 18 и

19 выключаются.

Диаграмма импульсов управления тиристоров 18 и 19 и форма выходного напряжении при -аботе инвертора в качестве управляемого выпрямителя дана на фиг. 3, где

ПИ вЂ” первичные импульсы, УЗ вЂ” управляемая задержка, ИТ вЂ” импульсы управления вентилями, ПСТ вЂ” интервалы проводящего состояния вентилей, ИН вЂ” импульс силового напряжения.

Трехфазный инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам тиристорный мост, между тиристорами каждой фазы которого включен соответствующий дроссель, соединенный концами с одними электродами диодов соответствующей фазы обратного диодного моста, причем другие одноименные электроды диодов, объединенные соответственно в анодную и катодную группы, подключены анодной группой через вентиль к отрицательному входному выводу, а катодной группой через другой вентиль — к положительному входному выводу, и соединены между собой через два соглас10 но-последовательно включенных коммути.— рующих тиристора, общая точка которых соединена с одной обкладкой коммутирующего конденсатора, подключенного другой своей обкладкой к общей точке двух других коммутирующих тиристоров, соединенных со входными выводами, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических и массо-габаритных показателей, в качестве вентилей использованы тиристоры.

Источники информации, 20 принятые во внимание при экспертизе

1. Ситник Н. Х., Некрасов Л. Т., Беркович Е. И., Ягупов С. М. Автономные инверторы напряжения с отделенными от нагрузки конденсаторами. М. «Энергия», 1968, с. 26.

2. Патент Англии № 1174118, кл. Н 02 m 7/52, 1969.

3. Патент. Англии № 1288866, кл. Н 02 m 7/52, 1971.

4. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. Материалы научно-технической информации, ч. 4. К., «Наукова думка», 1973, с. 167.

5. Павлушков Б. Э. Расчетные соотношения в системе «Источник-инвертор-двигатель» при формировании трехфазного напряжения методом синхронизированной модуляции. Депонированная рукопись в Информэлектро. № 118 — Д/77, 1977.

Составитель И. Жеребина

Редактор Н. Безродная Техред А. Бойкас Корректор С. Щомак

Заказ 933/73 Тираж 730 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4