Трехфазный автономный инвертор напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

3675И

Союз Соаетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено ОЗ.IV.1969 (№ 1316666/24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 23.1.1973. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 8Х.1973

М. Кл. Н 02m 7, 52

Комитет по делам изобретений и открытий при Спеете тйиииотроа

СССР

УДК 621.314.26(088.8) Автор изобретения

Л. Г. Кощеев

Заявитель Уральское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта

ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Известны трехфазные инверторы напряжения, содержащие три однофазных ячейки со встречно параллельным соединением вентилей и коммутацией тока последовательным колебательным контуром и блок самоуправления и распределения импульсов, Предложенный трехфазный инвертор напряжения отличается тем, что, с целью упрощения блок самоуправления состоит из шести диодно-конденсаторных элементов, представляющих собой два накопительных конденсатора, разделенных диодом. Первый конденсатор подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в цепь последовательного колебательного контура одного из однофазных инверторов, а второй накопительный конденсатор через разделительный трансформатор— к управляющему электроду одного из вентилей другого однофазного инвертора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема инвертора и системы самоуправления для формирования импульсов тока управления вентилями инвертора; на фиг. 2 — диаграммы напряжений и токов в схеме предлагаемого инвертора напряжения.

Предлагаемый трехфазный инвертор напряжения состоит из системы самоуправления и трех однофазных ячеек, выполненных по схеме параллельного инвертора со встречно параллельным соединением вентилей, коммутацией тока последовательным колебательным контуром и подключением нагрузки параллельно колебательному контуру (см. авт. св.

¹ 172394). 11нвертор имеет жесткую внешнюю характеристику и в нем отсутствует зависимость напряжения на вентилях от нагрузки благодаря наличию дополнительных неуправляемых вентилей, подключенных встречно па10 раллельно управляемым, что обеспечивает возврат избыточной реактивной энергии источнику питания. При частоте повторения импульсов тока управления тиристорами, меньшей удвоенного значения частоты собственных

15 колебаний колебательного контура, такой инвертор обеспечивает формирование импульсов напряжения прямоугольной формы с некоторой паузой.

Первая из трех ячеек состоит из управляе20 мых вентилей 1 и 2, неуправляемых вентилей

8, 4 и колебательного контура 5. На входе ячеек включены два конденсатора б и 7 последовательно. Колебательные контуры коммутации тока и нагрузка подсоединены между средней

25 точкой конденсаторов б, 7 и фазными выводами инверторов.

Система самоуправления содержит три однофазных трансформатора тока 8 -10, включенных в цепь колебательных контуров, на30 грузочные конденсаторы 11, 12, накопитель367511

55 пые конденсаторы 18, 14, разделительные диоды 15 — 18 и два тиристора 19, 20, управляемые импульсами тока регулируемой частоты, сдвинутыми между собой во времени на полупериод.

Пуск инвертора в работу осуществляется пажатием кнопки 21, замыкание контактов которой обеспечивает заряд накопительных конденсаторов 22, 28 через резисторы 24, 25 от источника постоянного тока. При этом появление импульсов тока управления тиристорами

19, 20 обеспечивает их поочередное отпирание благодаря сдвигу во времени импульсов тока управления.

Допустим, что первым отпирается тиристор

19 и формирует импульс тока управления тиристором 1 инвертора фазы А. В процессе формирования импульса тока управления фазы А конденсатор 22 разряжается полностью.

При отпирании тиристора 1 колебательный контур 5 подключается к источнику питания, в -Io цепи протекает импульс тока синусоидальной формы, и конденсатор 18 заряжается до максимального напряжения.

Через полупериод поступает импульс тока управления на тиристор 20 и формируется импульс тока для отпирания тиристора 2. При его отпирании появляется импульс тока синусоидальной формы в цепи колебательного контура и заряжается конденсатор 28. Наличие в цепи заряда разделительных диодов 17, 18 обеспечивает сохранение потенциала на накопительных кондснсаторах до появления следующего импульса тока управления тиристорами 19, 20, как показано на диаграммах Ui, Uz фиг. 2.

Появление второго импульса тока управления тиристором 19 обеспечит формирование импульса тока для отпирания тиристора 2б.

При этом происходит аналогичный процесс заряда конденсатора 27. Второй импульс тока управления тиристором 20 вызывает формирование импульса тока для отпирания тиристора

28 и заряд конденсатора 14. Третий импульс тока управления тиристором 19 вызывает формирование импульса тока для отпирания тиристора 29 и заряд конденсатора 22. Третий импульс тока управления тиристором 20 обеспечивает его отпирание и формирование импульса тока для отпирания тиристора 80 и заряд конденсатора 81.

После этого процесс формирования импульсов тока управления силовыми тиристорами 1, 2, 2б, 28, 29, 80 протекает аналогично.

В результате поочередного отпирания тиристоров инвертора обеспечивается формирова5

35 ние трехфазной системы напряжений для питания трехфазпых асинхронных двигателей.

Нетрудно убедиться в том, что регулирование частоты повторения импульсов тока управления тиристорами 19, 20 обеспечивает регулирование частоты колебаний на выходе инвертора. При этом первые гармоники выходных напряжений остаются сдвинутыми между собой на 120 эл. град и регулируется эффективное значение выходного напряжения инвертора, так как длительность импульса инвертированного напряжения независимо от частоты остается постоянной и определяется периодом собственных колебаний контура 5.

Предлагаемый трехфазный инвертор напряжения может быть использован для питания трехфазных асинхронных двигателей с частотным регулированием скорости вращения, а система самоуправления и распределения импульсов тока управления может быть применена в целом ряде преобразователей многоячейкового исполнения. Например, в преобразователе постоянного тока напряжением 6600 в в постоянный ток пониженного напряжения с плавным импульсным регулированием для питания тяговых двигателей подвижного состава применены шесть одинаковых ячеек импульсного регулирования изменением частоты построения импульсов управления с поочередным отпиранием управляемых вентилей. (см.

«Электричество», № 6, 1968 г., Розенфельд и др.).

Для формирования и распределения импульсов управления в таком преобразователе можно применить предлагаемую систему самоуправления и распределения импульсов.

Предмет изобретения

Трехфазный автономный инвертор напряжения, содержащий три однофазные ячейки со встречно параллельным соединением тиристоров и последовательными коммутирующими

LC-цепочками, блок управления и распределитель импульсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения, блок управления выполнен из шести элементов, каждый из которых состоит из соединенных параллельно через диод двух конденсаторов, причем первый конденсатор подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в LC-цепочку предыдущей ячейки, а второй конденсатор через разделительный трансформатор — к управляющему электроду тиристора последующей ячейки.