Автономный инвертор

 

Союз Советсник

Социалистическик

Республик ((ц 1001387

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 03. 81 (2 I ) 3257342/24-07 (51)M. Кл. с присоединением заявки М

Н 02 М 7/515

Гкумрстееввыв кемктвт (23) Приоритет

СССР

le аврам взебретевкк

w вткрытий

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания p),p3 (53) УДК 62 ;314. .572(088.8) f ..

Забровский, Г.Б. Лазарев, Е.M. -ярошенко""- - - . / и Ф.Ф. Чуру :- /

Отдел энергетической кибернетики АН Молдавской CCP (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях, работающих на индуктивную нагрузку, например на асинхронный двигатель.

Известны технические решения, 5 обеспечивающие утилизацию избыточной энергии, накапливаемой в индуктивностях рассеяния асинхронного двигателя АД ), в которых избыточная энер" гия переводится вначале в специально устанавливаемый накопительный конденсатор, а затем через вспомогательный инвертор передается обратно в сеть (1 1 - 3).

Основными недостатками таких решений являются необходимость применения специального накопительного конденсатора большой емкости, а также наличие ведомого сетью инвертора

20 со своей системой управления и регулирования.

Наиболее близок к предлагаемому . автономный инвертор, содержит m-фаз2 ный рабочий мост на управляемых вентилях, m-фазный неуправляемый мост, полюса которого соединены с полюсами рабочего моста через коммутирующие вентили, включенные согласно с полярностью управляемого выпрямителя, и

rn коммутирующих конденсаторов, включенных между выводами переменного тока указанных двух мостов, Для демпфи; рования колебательных процессов и ограничения перенапряжений к выходу неуправляемого моста подключен резистор (4 3.

Недостатками известного инвертора являются пониженный КПД, что обусловлено рассеянием при коммутациях части энергии, запасенной в индуктивностях нагрузки, на демпфирующем резисторе, а также ограниченный частотный диапазон, поскольку при увеличении частоты коммутаций до значений, близких к собственным частотам колебательных контуров, образован3 100 ных коммутирующими конденсаторами и индуктивностями нагрузки, в инверторе развиваются резонансные явления, что приводит к нарушению работоспособности инвертора.

Цель изобретения — повышение КПД инвертора и расширение его частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий

m-образный рабочий мост йа управляемых вентилях, m-фазный неуправляемый мост, полюса постоянного тока которого соединены с одноименными полюсами рабочего моста через коммутирующие вентили, включенные согласно с полярностью неуправляемого моста, и

m коммутирующих конденсаторов, включенных между выводами переменного тока укаэанных двух мостов, снабжен вспомогательным неуправляемым m-фазным выпрямителем и m-фазным трансформатором, первичная обмотка которого подключена к входу неуправляемого моста, а вторичная обмотка — к входу вспомогательного выпрямителя, включенного последовательно с рабочим мостом.

Введение вспомогательного выпрямителя и трансформатора позволяет передать в источник питания часть энергии, запасенной в индуктивностях нагрузки. При коммутации эта энергия передается в коммутирующие конденсаторы, которые в межкоммутационные интервалы частично разряжаются через трансформатор и вспомогательный выпрямитель, передавая, тем самым, часть накопленной ими энергии в источник питания. Последнее обеспечивает эффективное демпфирование коммутационных колебательных процессов без потерь энергии, что позволяет повысить КПД и расширить частотный диапазон инвертора.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого автономного инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство включает управляемые вентили 1-6, образующие рабочий мост 7, коммутирующие управляемые вентили 8 и 9, неуправляемый мост

10, собранный на вентилях 11-16, коммутирующие конденсаторы 17-19, включенные между входом рабочего моста и входом неуправляемого моста 10.

Полюса неуправляемого моста соединены с одноименными полюсами рабочего

1387 4 моста через коммутирующие вентили

8 и 9, включенные согласно с полярностью неуправляемого моста. К входу неуправляемого моста подключены также первичные обмотки 20-22 трансформатора 23. Er-o вторичные обмотки

24-26 подключены к входу вспомогательного неуправляемого выпрямителя 27, вход которого соединен последовательно и согласно с источником

28 питания. Нагрузкой автономного инвертора является .асинхронный двигатель 29 с обмотками 30-32.

Автономный инвертор работает сле15

55 дующим образом.

Пусть в начальный момент времени открыты вентили 1 и 2 рабочего моста

7 и ток протекает по цепи: вентиль

1 - обмотка 30 - обмотка 32 - вентиль 2. Коммутирующие. конденсаторы

17-19 заряжены с полярностью, показанной на чертеже. Величина напряжения на каждом конденсаторе 17-19 равна сумме соответствующего фазного напряжения двигателя 29 и постоянной составляющей, сформированной в процессе предыдущей коммутации. Постоянные составляющие напряжение на конденсаторах 17-19 равны. При этом напряжение на входе неуправляемого моста 10 и на первичных обмотках 20-22 трансформатора 23 равно нулю.

Очередная коммутация начинается включением коммутирующего вентиля 8.

Под действием предкоммутационного напряжения конденсатора 17 происходит выключение вентиля 1 и начинается перезаряд конденсаторов через вентили 8, 11, 13 и 15,обмотки двигателя 30-32 и вентиль 2. Процесс перезаряда конденсаторов 17-19 продолжается до тех пор, пока полярность напряжения на них не изменит знак, а постоянная составляющая этих напряжений будет достаточной для обеспечения последующей коммутации.

В этот момент времени включается вентиль 3 и начинается переход тока с коммутирующего вентиля 8 в рабочий вентиль 3. Этот переход осуществляется колебательными процессами обмена энергией между индуктивностями обмоток 30-32 двигателя 29 и коммутирующими конденсаторами 17-19.

В момент времени, соответствующий полному переходу тока в рабочий вентиль 3, коммутирующий вентиль 8 отключается и ток протекает далее по

S 1001 цепи: вент иль 3 - обмот ки 31, 32 - вентиль

2.Напряжение на коммутирующих конден- . саторах в этот момент времени отличается от суммы постоянной составляющей и фазного напряжения на величину, определяемую энергией, запасенной ранее, индуктивностями двигателя 29. Вследствие этого на первичных обмотках 20-22 и вторичных обмотках 24-26 трансформатора 23 появляется напряжение. Под действием этого напряжения происходит переключение вентилей вспомогательного неуправляемого выпрямителя 27 таким образом, то ток источника 28 пита" ния с учетом трансформации. протекает по коммутирующим конденсаторам

17-19, выравнивая напряжение на них.

В момент времени, когда напряжение на конденсаторах станет. равно аумме соответствующего фазного напряжения и одинаковой для всех конденсаторов постоянной составляющей, процесс разряда прекращается, так как напряжение на первичных обмотках 25 трансформатора 23 становится. равным нулю. На этом коммутация заканчивается.

В процессе выравнивания напряжения на коммутирующих конденсаторах щ в контуре обмена энергией, образованные индуктивностями двигателя и коммутирующими конденсаторами, вносится индуктивность намагничивания трансформатора, имеющая большое значение, превышающее значение индуктивности обмоток двигателя более чем в 1О- 100 раз. Это приводит к тому, что колебательные контуры практически размыкаются, а колебательные процессы прекращаются, т.е; .происхОдит эффективное демпфироваwe колебаний с передачей части энергии в источник питания.

На фиг. 2 приведены диаграммы напряжения на коммутирующем конденсаторе 0, фазной ЭДС нагрузки 1 и тока через фазную обмотку трансформатора Ф. Как видно из диаграмм, трансформатор работает с частотами, близкими к собственным частотам обмена энергией между индуктивностями нагрузки и конденсаторами, которые

387 не зависят от частоты коммутации и имеют существенно более высокие значения. Поэтому применение трансформатора не ограничивает снизу диапазон выходных частот инвертора.

Мощность введенного трансформатора составляет 5-104 от мощности основного вентильного оборудования.

Применение предлагаемого изобретения позволяет повысить КПД инвертора на 2-33 и расширить частотный диапазон на 5-103. формула изобретения

Автономный инвертор, содержащий.

m-фазный рабочий мост на управляемых вентилях, m-фазный неуправляемый мост, полюса постоянного тока которого соединены с одноименными полюсами рабочего моста через коммутирующие вентили, включенные согласно с полярностью неуправляемого моста; и m коммутирующих конденсаторов, включенных между выводами переменного тока указанных двух мостов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения частотного диапазона, он снабжен вспомогательным m-фазным неуправляемым выпрямителем и m-фазным трансформатором, первичная обмотка которого подключена к входу неуправляемого моста, а вторичная обмотка - к входу вспомогательного выпрямителя, включенного последовательно с рабочим мостом, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автоматизированный электропривод в промышленности. Сборник. М., "Энергия", 1974, с. 149-152.

2. Забровский С.Г., Лазарев Г.Б.

Перенапряжение в системах с тиристорными преобразователями. Кишинев, Ътиинца", 1979, с. 35-36.

3. Преобразовательная техника.

Сборник, М., 1976, и 10 (81), с. 20.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2766533/07, кл H 02 М 7/515, 1979.

1001387

1001387

Составитель Г. Мыцык

Редактор Л. Пчелинская ТехредЖ. Кастелевич оооектоо 0 ° Билак

Заказ 1439/70 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130)5 Москва, Ж-)5 Раушская наб. д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,