Автономный инвертор

Автономный инвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сэюз Советских

Социапистических

Реснубпик iii 936298 (51) Дополнительное к авт. саид-ву

{22) Заявлено 23. 07. 80 (21) 2961963/24-07 (5l)M. Кл. с присоединением заявки ЭЙ

Н 02 М 7/515

9кударствснныЯ квинтет сеср ав авлан нзабрвтеннЯ н втнркаЯ (23)Приоритет

Опубликовано 15. 06 . 82 ° бюллетень М 22 (S3) УДК 621 314. .)72(088,8) Дата опубликования описания 15 06 ° 82

И.И. Кантер и И.И. Артюхов (72) Авторы изобретения

Саратовский политехнический институт (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано. при создании тиристорных комплексов, обеспечивающих электроснабжение цехов на повышенных

5 частотах при высоком качестве энергии.

Известен автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфазных тиристорных моста с отсекающими диодами и коммутирующими конденсаторами, при этом в цепь питайия тиристорных мостов включены тиристоры и вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка которого соединена с выходом дополнительного однофазного инвертора, соб-. ранного по схеме с отсекающими диодами. К выводам переменного тока трехфазных тиристорных мостов подключены выводы первичный обмоток выходных трансформаторов, вторичные обмотки. которых включены последовательно. При этом между выходными выводами вторич" ных обмоток и нагрузкой включен фильтр 1).

Однако распределение мощности между инверторными мостами с помощью двух трансформаторов, вторичные об",;". мотки которых соединены последовательно, не является оптимальным с точки зрения массогабаритных, стоимостных и энергетических соображений. Последовательное соединение вторичных обмоток трансформаторов решает проблему равномерной нагрузки тиристорных мостов по току лишь s ограниченном частотном диапазоне. В указанной схеме коммути" рующие конденсаторы включены параллельно первичным обмоткам трансформаторов через отсекающие диоды. На относительно низких частотах, когда время, в течение которого конденсаторы подключены к трансформатору, мало

9362 ных батарей, несимметрией управления, 10 различием динамических и статических характеристик тиристоров. Кроме того, 1S

20 каждого моста соединены через конден- З5

45 по сравнению с шестой частью периода (интервалом), оба моста загружены равномерно. С ростом частоты время переэаряда конденсаторов становится сравнимым с интервалом. При этом воэникает разбаланс токов, потребляемых мостами от источника постоянного на" пряжения, определяемый межфаэным и межмостовым разбалансом конденсаторналичие последовательных элементов в выходных фильтрах, последовательное включение вторичных обмоток приводит к смягчению внешней характеристики, являющеися к этому же частотозависимой.,Указанная схема сложна. Она содержит значительное количество вентилей, конденсаторов и три трансформатора. Способ включения трансформаторов исключает использование одного моста в автономном режиме на половинную мощность в тех случаях, когда это возможно (при пониженной нагрузке) или необходимо (ремонтно-профилактические работы).

Известей также автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфаз" ных тиристорных моста, выводы посто- . янного тока которых связаны со входными выводами через сглаживающие дроссели, а выводы переменного тока саторы между собой и через трехфазный трансформатор с выходными выводами инвертора, причем трансформатор имеет шесть первичных обмоток, три иэ которых соединены звездой и подключены к выводам переменного тока одного тиристорного моста, а три других — треугольником и подключены к выводам переменного тока другого моста Г23Недостатками указанного инвертора являбтся зависимость выходного напряжения от параметров нагрузки и невоэможность реализовать симметрию секций инвертора, что приводит к неравномерному распределению потребляемого тока между мостами и следовательно к уменьшению выходной мощности инвертора и .ухудшению качества кривой его выходного напряжения.

Введение в схему автономного ин-вертора мостов обратных диодов, связанных с выводами переменного тока

98 4 тиристорных мостов через дроссели, позволяет получить жесткость внешней характеристики, пригодную для работы инвертора на резко переменную нагрузку (3).. Однако импульсный характер токов, протекающих в контурах компенсации реактивной мощности, приво" дит к ухудшению использования вентилей схемы по току и повышению установленной мощности электромагнитных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор с улучщенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфазных тиристорных моста, выводы постоянного тока которых связаны со входными выводами через дроссели фильтра, а выводы переменного тока соединены через конденсаторы между собой и подключены к выводам первичных обмоток выходных трансформаторов, вторичные обмотки которых включены последователь" но. При этом к выводам переменного тока каждого тиристорного моста подключено устройство регулирования

1реактивной мощности, выполненное по схеме с линейными дросселями, послеI довательно соединенными со встречно-параллельными тиристорами (4).

Данному инвертору в равной степени присущи те же недостатки, которые отмечены для схемы инвертора (1).

Кроме того, существенным недостатком схемы является большое количество дросселей (по три в каждом регулирующем устройстве)., массы и габариты которых составляют до 203 массы и габаритов всего инвертора.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов инвертора.

Указанная цель достигается тем, что автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфазных тиристорных моста, выводы постоянного тока которых связаны со входными выводами, причем с одним иэ них - через соответствующие дроссели фильтра, а выводы переменного тока соединены через .конденсаторы между собой и через многообмоточный индуктивный элемент с выходом инвертора, а также регулирующие тиристоры и дроссели, снабжен разделительными диодами, которые . вместе с регулирующими тиристорами и дросселями соединены в три индуктивно-вентильные группы, каждая из кото5 936 рых включает в себя четыре тиристо ра, два диода и дроссель, включенный между точкой соединения катодов тиристоров и точкой соединения анодов, причем катод диода и аноды двух тиристоров каждой группы подключены к соответствующим выводам переменного тока одного тиристорного моста,а катод другого диода и аноды двух других тиристоров данной группы подключены к соответствующим выводам переменного тока другого моста, при этом многообмоточный индуктивный элемент выполнен на одном магнитопроводе и имеет вторичную и две первичные обмотки, одна из которых соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока одного тиристорного моста, а другая соединена в треугольник и подключена к выводам переменного 2в тока другого тиристорного моста.

298 6

При работе инвертора на номинальную нагрузку тиристоры 22-33 закрыты, поэтому реактивная мощность конденсаторов 15-17 и 18-20 расходуется только на создание требуемого угла запирания и компенсацию реактивной мощности нагрузки.

При отключении части нагрузки высвобождающаяся реактивная мощность емкоствого характера компенсируется

На чертеже показана схема автономного инвертора.

Автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения содержит трехфазные тиристорные мосты 1-6 и 7-12, выводы постоянного тока которых связаны со входными выводами через дроссели фильтра 13 и

14, а выводы переменного тока соединены через конденсаторы 15-17 и 1320 между собой и через многообмоточный индуктивный элемент 21 с выходом инвертора. Инвертор содержит также

3S регулирующие тиристоры 22-23,дроссели 34-36 и снабжен разделительными диодами 37-42, которые вместе с регулирующими тиристорами 22-23 и дросселями 34-36 соединены в три индуктивно-вентильные группы, первая из которых включает в себя тиристоры 22, 25, 30 и 33, диоды 39 и 40 и дроссель 34, включенный между точкой соединения катодов тиристоров 22, 25, 30 и 33 и точкой соединения анодов диодов 39 и 40, причем катод диода 39 и аноды тиристоров 22 и 25 подключены к выво.— дам переменного тока С„ А В моста

1-6, а катод диода 40 и аноды тиристоров 30 и 33 - к выводам переменного тока А В,2С моста 7-12 соответственно. Другая индуктивно-вентильная группа образована тиристорами 24, 27, 29 и 32 диодами 37 и 41 и дросселем

35, включенным между катодами тиристоров 24, 27,29 и 32 и анодами диодов

37 и 41, причем катод диода 37 и аноды тиристоров 24 и 27 присоединены к выводам переменного тока А, В С моста 1-6, а катод диода 41 и аноды

4 Ф тиристоров 29 и 32 - к выводам переменного тока В С А моста 7-12.Третья индуктивно-вентильная группа включает в себя тиристоры 23, 26, 28 и 31, диоды 38 и 42 и дроссель 36, включенный между катодами тиристоров 23, 26, 28 и 31 и анодами диодов 38 и 42, причем катод диода 38 и аноды тиристоров 23 и 26 присоединены к выводам

В С„А моста 1-6, а катод диода 42 и аноды тиристоров 28 и 31 - к выводам

С А В моста 7-12 соответственно.

Иногообмоточный индуктивный элемент 21 имеет вторичную обмотку 43 и первичные 44 и 45, причем обмотка

44 соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока тиристорного моста I -6, обмотка 45 соединена в треугольник и подключена к выводам переменного тона моста 7-12.

Автономный инвертор работает следующим образом.

Тиристорные мосты 1-6 и 7-12 осуществляют преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное напряжение. Так как первичная обмотка 44 трансформатора 21 соединена звездой, а обмотка 45 - треугольником, то между соответствующими линей" ными напряжениями должен быть обеспечен сдвиг фаз, равный 30 эл.град., что достигается сдвигом во времени управляющих импульсов, подаваемых на мосты тиристоров 1-6 и 7-12. Кроме того, число витков первичной обмотки

44 должно быть в 1/3 раз меньше, чем число витков обмотки 45. Чем точнее выполняются указанные условия, тем выше качество выходного напряжения инвертора.

Стабилизация выходного напряжения инвертора осуществляется блоком регулирования реактивной мощности, который включает в себя регуЛирующие тиристоры 22-33, дроссели 34-36 и разделительные диоды 37-42.

7 9362 индуктивной составляющей тока, который протекает по дросселям 34-36 и распределяется по фазам инвертора с помощью тиристоров 22-33 и диодов

37-42. Каждый из дросселей 34-36 поочередно подключается на соответствующие линейные напряжения сначала одного моста, затем другого. Например, дроссель 34 после открывания тиристора 30 и диода 40 .подключается ® на линейное напряжение 0д р моста о 2

2-7 и через 60 с помощью тиристора

33 и диода 40 - на напряжение 0 р, затем с помощью тиристоров 22-25 и диода 39 подключается последовательно на линейные напряжения 0А и

U, моста 1-6.

1 1л с.

Предлагаемое устройство наиболее целесообразно применять как источник питания групповой двигательной нагрузки на повышенных частотах. Такие устройства должны удовлетворять следующим требованиям: значительная мощность в единице оборудования, вы-. сокое качество кривой выходного напряжения, стабильность величины выходного напряжения в широком диапазоне нагрузки (от номинальной загрузки до холостого хода инвертора), удобство перехода на новую выходную частоту, простота ремонта и обслуживания.

Описанная схема автономного инвер" 3$ тора удовлетворяет этим требованиям.

Высокое качество кривой выходного напряжения обеспечивается путем геометрического сложения в трансформаторе магнитных потоков, наводимых Ю выходными токами тиристорных мостов, а также благодаря внутренней фильтрации за счет включения коммутирующей батареи параллельно обмоткам трансформатора. Улучшение кривой выходно- 4$ го напряжения достигается без применения- выходных фильтров, при этом кривая выходного напряжения имеет коэффициент несинусоидальности, не превышающий 5-7Ф в широком диапазоне частоты и нагрузки.

Наиболее существенным является уменьшение количества электромагнитных элементов (три регулирующих дросселя вместо шести в схемах инверторов (3 J и (й )) . Это дает аоамомность, кроме уменьшения массы и га98 баритов инвертора, повысить степень унификации и снизить трудоемкость изготовления инвертора за счет уменьшения количества нестандартных элементов.

Формула изобретения

Автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два тиристорных трехфаэных моста, выводы постоянного тока которых связаны с входными выводами, причем с одним из них - через соответствующие дроссели фильтра, а выводы переменного тока соединены через конденсаторы между собой и через многообмоточный индуктивный элемент с выходом инвертора, а также регулирующие тиристоры и дроссели, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов инвертора, он снабжен разделительными диодами, которые вместе с регулирующими тиристорами и дросселями соединены в три индуктивно-вентильные группы, каждая иэ которых включает в себя четыре тиристора, два диода и дрос-. сель, включенный между точкой соединения катодов этих тиристоров и точкой соединения анодов диодов, причем катод диода и аноды двух тиристоров каждой группы подключены к соответствующим выводам переменного тока одного тиристорного моста, а катод другого диода и аноды двух других тиристоров данной группы подключены к соответствующим выводам переменного тока другого тиристорного моста, причем многообмоточный индуктивныу элемент выполнен на одном магнитопроводе и имеет вторичную обмотку и две первичные, одна из которых соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока одного тиристорного моста, а другая соединена в треугольник и подключена к выводам переменного тока другого тиристорного моста.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники, ч. 4, Киев, "Наукова думка", 1973, 1с. 168.

9 936298 10

2. Кантер И.И. Статические преоб- вателей. Тезисы докладов научно-техразователи частоты. Изд-во Саратовс- нического семинара. Саратов, 1977, кого университета, Саратов, 1966, с. 13, рис. 1. с. 98, рис 2-36 а.

3. Применение ЭВМ для анализа и 5 4. Авторское свидетельство СССР проекирования вентильных преобразо- 11 183269, кл. Н 02 М 7/48, 1966.

Составитель Г. Мыцык

Редактор И. Митровка Техред К.Мыцьо Корректор А.Дзятко

Заказ 4244/69 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4