Трёхфазный инвертор, составленный из трех однофазных

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве трехфазного инвертора повышенной мощности с улучшенным качеством выходного напряжения. Технический результат заключается в повышении качества выходного напряжения. Инвертор содержит функционально соединенные клеммы питания, емкостный фильтр, три однофазных мостовых инвертора, каждый из которых содержит схему управления и силовой модуль, выходной трансформатор, содержащий сердечник, первичную трехфазную обмотку и вторичную трехфазную обмотку, которые выполнены трапецеидальными, при этом фазы первичной обмотки соединены с соответствующими силовыми модулями инверторов, а фазы вторичной обмотки соединены с клеммами для подключения нагрузки. Повышение качества выходного напряжения инвертора обеспечивается конструкцией и параметрами трапецеидальных обмоток. 4 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве трехфазного инвертора повышенной мощности с улучшенным качеством выходного напряжения.

Известен трехфазный инвертор, составленный из трех однофазных мостовых инверторов, содержащий функционально соединенные клеммы питания, емкостный фильтр, первый однофазный инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, второй однофазный мостовой инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, третий однофазный мостовой инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, выходной трансформатор, содержащий сердечник, первичную трехфазную обмотку и вторичную трехфазную обмотку, фазы которой соединены с клеммами А, В и С для подключения нагрузки, причем фазы первичной обмотки соединены с указанными силовыми модулями инверторов [1].

Данный инвертор нашел широкое применение в системах автономного электроснабжения поскольку он позволяет получить большую мощность без последовательного или параллельного включения транзисторов или тиристоров. Кроме того, использование мостовых однофазных инверторов в общей трехфазной схеме инвертора позволяет повысить надежность инвертора в целом. Однако данному составному инвертору присущи и недостатки, среди которых наиболее значительным является сравнительно низкое качество выходного напряжения из-за большого числа гармоник в его спектре.

Техническим результат изобретения является повышение качества выходного напряжения за счет исключения из спектра пятой и седьмой гармоник.

Поставленный технический результат достигается тем, что в трехфазном инверторе, составленном из трех однофазных, содержащим функционально соединенные клеммы питания, емкостный фильтр, первый однофазный мостовой инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, второй однофазный мостовой инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, третий однофазный мостовой инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, выходной трансформатор, содержащий сердечник, первичную трехфазную обмотку и вторичную трехфазную обмотку, фазы которых соединены с клеммами А, В и С для подключения нагрузки, причем фазы первичной обмотки соединены с выходами силовых модулей соответствующих однофазных мостовых инверторов, а выходной трансформатор выполнен в виде электрической машины переменного тока с заторможенным ротором, содержащей внешний сердечник в виде полого цилиндра с пазами, расположенными на его внутренней поверхности, в которых размещены первичная и вторичная трехфазные обмотки и соосный ему внутренний сердечник, выполненный в форме кольца, при этом в каждой фазе каждая из входной и выходной обмоток выполнена из двух секций, кривая распределения проводников каждой из которых по пазам unx=ϕ(х), где unx - число проводников в пазах; х - расстояние вдоль окружности внутренней поверхности от точки отсчета имеет вид треугольника, кроме того указанные секции сдвинуты относительно друг друга на угол γ=π-2β, где β=nπ/v, n=1, 2, 3…, a ν - номер гармоники, которую необходимо уничтожить.

На фиг. 1 изображен график распределения линейной плотности проводников в расточке трехфазного трансформатора. На фиг. 2 показан принцип образования с трапецеидальным распределением плотности проводников обмотки из двух секций с кривой распределения плотности проводников в виде треугольника. На фиг. 3 представлено сечение сердечника трехфазного трансформатора. На фиг. 4 изображена структурная схема трехфазного инвертора, составленного из трех однофазных. Поскольку обмотка с трапецеидальной кривой распределения плотности проводников относится к обмоткам повышенной точности, то закон распределения линейной плотности проводников (фиг. 1) отличается наличием длительных участков, где указанная плотность обозначена через λ0, а наиболее рациональным законом при λ0=const является трапецеидальный. Одним из способов получения обмотки с трапецеидальной кривой распределения плотности является использование двух обмоток с кривой распределения плотности в виде треугольника (треугольных обмоток) с полным шагом, но сдвинутых относительно друг друга в пространстве на угол γ (фиг. 2), для чего используется шаг обмотки у, относительный шаг β, поэтому используя принцип образования трапецеидальной обмотки можно определить основные ее параметры:

отсюда шаг равен

для уничтожения какой-либо ν-гармоники, необходимо принять

где n=1, 2, 3 - целое число, откуда шаг обмотки будет равен

Если использовать формулы (1)…(4), то находим, что при уничтожении третей гармоники n=1, при уничтожении пятой гармоники n=2, а величину коэффициента, характеризующего уровень седьмой гармоники при условии, что β'=π/3 и β''=2π/5 можно найти по формуле

К7=0,00053%

то есть амплитудой седьмой гармоники можно пренебречь.

Таким образом, выполнение первичной и вторичной трехфазных обмоток трапецеидальными позволяет получить обмоточные коэффициенты нежелательных гармоник в следующем виде

что доказывает, что трапецеидальная обмотка относится к классу точных обмоток. Трехфазный трансформатор конструктивно похож на электрическую машину переменного тока с заторможенным ротором и вид поперечного сечения его (фиг. 3) позволяет выделить следующие элементы при диаметре стали 1, который включает внешний сердечник 2 (в виде полого цилиндра), внутренний сердечник в форме кольца, первичную обмотку 4, которая состоит из двух секций 5 и вторичную обмотку 6, при этом указанные обмотки размещены в пазах с параллельными стенками. Структурная схема трехфазного инвертора содержит (фиг. 4) функционально соединенные клеммы питания 7, емкостный фильтр 8, первый однофазный мостовой инвертор 9, содержащий схему управления 9-1 силовой модуль 9-2; второй однофазный мостовой инвертор 10, содержащей схему управления 10-1 и силовой модуль 10-2, третий однофазный мостовой инвертор 11, содержащий схему управления 11-1 и силовой модуль 11-2, основными элементами трехфазного трансформатора 12 является внешний сердечник с пазами 12-1, фазы первичной обмотки 12-2, 12-3 и 12-4, вторичная трехфазная обмотка 12-5, соединенная с клеммами А, В и С для подключения нагрузки 13. Все элементы трехфазного инвертора серийно выпускаются отечественной промышленностью.

Трехфазный инвертор, составленный из трех однофазных, работает следующим образом.

При наличии напряжения на клеммах питания 7 в работу емкостный фильтр 8, которые уменьшает пульсации выходного напряжения. Отфильтрованная напряжение подается на схему управления 9-1 первого однофазного мостового инвертора 9, на схему управления 10-1 второго однофазного мостового инвертора 10 и на схему управления 11-1 третьего однофазного мостового инвертора 11, где формируются импульсы управления соответствующими силовыми модулями 9-2, 10-2 и 11-2. С выхода указанных модулей (не обозначены) напряжения поступают на фазы первичной обмотки 12-2, 12-3 и 12-4 выходного трансформатора 12. Поскольку в указанном трансформаторе соблюдаются все условия образования кругового вращающегося магнитного поля (КВМП), то в сердечнике 12-1 образуется магнитный поток, который наводит во вторичной обмотке 12-5 трехфазную ЭДС, используемую для питания потребителей с помощью клемм А, В и С для подключения нагрузки 13.

Требуемое качество напряжения на выходе инвертора достигается за счет конструкции трапецеидальных обмоток.

Источники информации

[1]. Электротехнический справочник. Том 2. Под ред. В.Г. Герасимова. М., МЭИ, 2003, стр. 471, рис. 37. 60.

[2]. Лопухина Е.М., Семенчуков Г.А. Проектирование асинхронных микродвигатели с применением ЭВМ. М., ВШ., 1980, стр. 77-82.

Трехфазный инвертор, составленный из трех однофазных, содержащий функционально соединенные клеммы питания, емкостный фильтр, первый однофазный мостовой инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, второй однофазный мостовой инвертор, содержащий схему управления и силовой модуль, третий однофазный мостовой инвертор содержащий схему управления и силовой модуль, выходной трансформатор содержащий сердечник, первичную трехфазную обмотку и вторичную трехфазную обмотку, фазы которых соединены с соответствующими клеммами А, В и С для подключения нагрузки, причем фазы первичной обмотки соединены с выходами силовых модулей соответствующих однофазных мостовых инверторов, а входной трансформатор выполнен в виде электрической машины переменного тока с заторможенным ротором, содержащей внешний сердечник в виде полого цилиндра с пазами, расположенными на его внутренней поверхности, в которых размещены первичная и вторичная трехфазные обмотки и соосный ему внутренний сердечник, выполненный в форме кольца, при этом в каждой фазе каждая из входной и выходной обмоток выполнена из двух секций, кривая распределения проводников каждой из которых по пазам unx=ϕ(х), где unx - число проводников в пазах; х - расстояние вдоль окружности внутренней поверхности от точки отсчета имеет вид треугольника, кроме того указанные секции сдвинуты относительно друг друга на угол γ=π-2β, где β=nπ/ν, n=1, 2, 3…, a ν - номер гармоники, которую необходимо уничтожить.



 

Похожие патенты:

Использование – в области электротехники. Система параллельного управления электропитанием для преобразователей собственных нужд моторвагонной секции поезда при наличии соединительных линий состоит из множества трехфазных инверторных модулей, параллельно соединенных друг с другом.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования электрической энергии переменного тока в переменный ток. Устройство преобразования мощности содержит трансформаторы, снабженные первичными обмотками, соединенными с входными клеммами, и вторичными обмотками, включающими в себя множества однофазных открытых обмоток, которые изолированы друг от друга; множество ячеек преобразователя, соединенных с вторичными обмотками трансформаторов; и управляющую схему включения/выключения переключающих элементов, при этом входы ячеек преобразователя, выполненных с промежуточными звеньями постоянного тока, соединены взаимно параллельным образом с соответствующими однофазными открытыми обмотками, а выходы соединены взаимно последовательно с выходными клеммами каждой фазы.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропривода и электроснабжения. Трехфазный Z-инвертор, содержащий мостовой инвертор напряжения с ШИМ и повышающее импедансное звено, состоящее из первой индуктивности, один конец которого является положительным входом трехфазного Z-инвертора, а второй конец соединен с анодом диода, второй индуктивности, подключенной одним концом к катоду диода, а вторым концом - к положительному входу мостового инвертора, первого конденсатора, подключенного положительным полюсом ко второму концу первой индуктивности и аноду диода, а отрицательным - ко второму концу второй индуктивности и к положительному входу мостового инвертора напряжения, второго конденсатора, подключенного положительным полюсом к катоду диода, коллектору силового транзистора и первому концу второй индуктивности, а отрицательным - к отрицательному входу трехфазного Z-инвертора, соединенного с отрицательным входом мостового инвертора напряжения, третьего конденсатора, подключенного параллельно входу трехфазного Z-инвертора, и третьей индуктивности, подключенной одним концом к аноду диода, а вторым - к эмиттеру силового транзистора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразователями. Технический результат - обеспечение компенсации нежелательного насыщения трансформатора преобразователя в течение короткого времени.

Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к реверсивным инверторам напряжения для преобразования постоянного напряжения в переменное, допускающими неисправности в виде короткого замыкания или размыкания цепи, и к способам управления такими инверторами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в переменное при разработке различных устройств автоматики.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователе напряжения источника питания. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках для индукционного нагрева и плавки металлов. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках для индукционного нагрева и плавки металлов. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках для индукционного нагрева и плавки металлов. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электроснабжения объектов, потребители которых предъявляют повышенные требования к качеству напряжения. Технический результат заключается в повышении качества выходного напряжения. Инвертор содержит клеммы питания, двухфазный инвертор, содержащий первую однофазную ячейку и фазосдвигающее устройство, обеспечивающее сдвиг между напряжениями названных ячеек во времени на угол π/2, выходной трансформатор, содержащий первичную двухфазную обмотку и вторичную трехфазную обмотку и клеммы для подключения нагрузки, при этом выходной трансформатор выполнен по типу электрической машины переменного тока с заторможенным ротором, содержащей внутренний сердечник цилиндрической формы с пазами, расположенными по его внешней поверхности, в которых размещена первичная двухфазная обмотка, причем витки фаз ее сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол π/2 и соосный ему внешний сердечник в виде полого цилиндра с пазами, расположенными по его внутренней поверхности, в которых размещена вторичная трехфазная обмотка, при этом способ распределения линейной плотности проводников по расточке сердечников выполнен треугольным, причем обмотка первой фазы первичной обмотки подключена к первой однофазной инверторной ячейке, а обмотка второй фазы соединена со второй однофазной инверторной ячейкой. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве трехфазного инвертора повышенной мощности с улучшенным качеством выходного напряжения. Технический результат заключается в повышении качества выходного напряжения. Инвертор содержит функционально соединенные клеммы питания, емкостный фильтр, три однофазных мостовых инвертора, каждый из которых содержит схему управления и силовой модуль, выходной трансформатор, содержащий сердечник, первичную трехфазную обмотку и вторичную трехфазную обмотку, которые выполнены трапецеидальными, при этом фазы первичной обмотки соединены с соответствующими силовыми модулями инверторов, а фазы вторичной обмотки соединены с клеммами для подключения нагрузки. Повышение качества выходного напряжения инвертора обеспечивается конструкцией и параметрами трапецеидальных обмоток. 4 ил.

Наверх