Трехфазный инвертор

 

О Л И С"""А-=Й 1И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i)) 554600

Союз Советских

Соцналнстнческих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВйДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.01.75 (21) 2097374/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 23.04.77 (51) М. Кл. Н 02М 7/515

Н 02Р 13/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.314.572 (088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения Jl. Г. Кощеев (71) Заявитель Уральское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники и предназначено для использования в системах питания потребителей электроэнергии переменного тока с плавным регулированием частоты напряжения.

Известны тиристорные преобразователи постоянного тока в переменный трехфазный ток с плавным регулированием частоты и напряжения, выполненные на основе автономных инверторов с широтно-импульсной модуляцией. Такие преобразователи, кроме основного трехфазного тиристорного моста, содержат дополнительные тиристоры и колебательные контуры для коммутации тока основных тиристоров (1).

В таких преобразователях дополнительные коммутирующие тиристоры обеспечивают подключение колебательных контуров, емкости которых заряжены от источника энергии обратным напряжением, к тиристорам, находящимся в проводящем состоянии, в определенной последовательности.

Ввиду сравнительно низкой частоты инвертирования и наличия в схеме преобразователя нескольких колебательных контуров их установленная мощность имеет большую величину и из-за низкой частоты плохо используется.

Кроме этого, подключение контуров коммутации в таких преобразователях приходится осуществлять через дополнительные управляемые элементы.

Это устранено в тиристорных инверторах с широтно-импульсной модуляцией и запирани5 ем тиристоров короткими импульсами, подаваемыми через полупроводниковые вентили и трансформатор, вторичная обмотка которого включена последовательно в цепь катодов основных тиристоров. Недостатком таких инвер10 торов является протекание полного тока нагрузки в цепи вторичной обмотки импульсного трансформатора коммутации и намагничивание его сердечника постоянным потоком, что увеличивает массу оборудования преобразова15 теля и усложняет его схему. Это устранено в тиристорном преобразователе, в котором вторичные обмотки импульсных трансформаторов включены последовательно в цепь диодов обратного моста (2).

20 Однако, в таком преобразователе при трехфазном выполнении иивертора требуется б импульсных трансформаторов, что усложняет схему и увеличивает его массу.

Известен трехфазный инвертор, в котором

25 выход генератора импульсов подключен через импульсные трансформаторы между выходом тиристорного моста и входом неуправляемого выпрямительного моста, служащего для возврата избытка реактивной энергии в сеть по30 стоянного тока, 554600

С целью упрощения устройства вторичные обмотки импульсных трансформаторов включены между соответствующими клеммами переменного тока тиристорного и обратного мостов (3).

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого инвертора; на фиг. 2 — даны диаграммы напряжений и токов в схеме предлагаемого инвертора, иллюстрирующие его работу, где i> — 4 — импульсы тока управления силовыми тиристорами, U>, — U<, — импульсы напряжения коммутации силовых тиристоров, U,U,U, — импульсы напряжения на выходе инвертора; на фиг. 3 приведена принципиальная схема инвертора с последовательным соединением плеч.

Предлагаемый инвертор (фиг. 1) содержит тиристоры 1 — 6, полупроводниковые неуправляемые вентили 7 — 12, конденсаторы 13, 14, генератор 15 прямоугольных импульсов напряжения коммутации и импульсные трансформаторы 16 — 18. Нагрузка подключается между средней точкой соединения конденсаторов и выходом тиристорного моста.

В исходном состоянии все тиристоры включены и напряжения между точкой О и выходами моста А, В и С равны нулю. Конденсаторы 13, 14 заряжены до напряжения, равного половине напряжения источника питания.

В момент времени t> импульс iI тока управления подается в цепь управляющего электрода тиристора 1. его включение вызывает появление прямоугольного импульса напряжения U, (фиг. 2) на выходе А.

В момент времени t> от генератора 15 прямоугольных импульсов напряжения через импульсный трансформатор 16 в цепь между выходом тиристорного моста А и входом неуправляемого моста A подается прямоугольный импульс U„,. При этом ток коммутации импульса будет проходить по контуру: вторичная обмотка трансформатора 16, нагрузка фазы А, конденсатор 14, полупроводниковый вентиль

10. При амплитуде импульса напряжения U<,, большей напряжения источника питания, к тиристору 1 с момента времени t> будет прикладываться обратное напряжение, достаточное для его выключения. Во время коммутации тока тиристора 1 энергия в нагрузку будет поступать от импульсного генератора.

В момент времени t импульс тока управления подается в цепь управляющего электрода тиристора 2. Его включение обеспечивает подачу импульса напряжения обратной полярности U, на выход В. Выключение тиристора 2 осуществляется также прямоугольным импульсом U„-., обратной полярности в момент времени t> . При этом процесс выключения протекает аналогично процессу при выключении тиристора 1.

В момент времени ts импульс тока управления iq подается в цепь управляющего электрода тиристора 3. его включение обеспечивает подачу импульса напряжения прямоугольной формы U, на выход фазы С. Выключение

40 тиристбра 3 осуществляется импульсом напря. жения U, в момент времени 4 .

В момент времени t4 подается импульс тока управления в цепь управляющего электрода тиристора 4, включение которого обеспечивает подачу импульса напряжения U обратной полярности на выход фазы А.

При выполнении многофазных инверторов постоянного тока высокого напряжения применяют последовательное соединение отдельных однофазных ячеек 13. На фиг. 3 приведена принципиальная схема предлагаемого инвертора с последовательным соединением отдельных однофазных ячеек и общим генератором прямоугольных импульсов напряжения.

В отличие от описанного варианта преобразователя с параллельным включением ячеек он содержит три однофазных трансформатора для отбора мощности нагрузкой и дополнен четырьмя конденсаторами. При этом преобразователь содержит один общий генератор импульсов напряжения прямоугольной формы для разнопотенциальных ячеек, что позволяет упростить его схему.

Генератор прямоугольных импульсов напряжения для выключения силовых тиристоров инвертора в процессе его работы может быть выполнен на основе параллельного инвертора по авторскому свидетельству № 172394 на тиристорах серии ТБ.

Включение вторичных обмоток импульсных трансформаторов между выходом тиристорного моста инвертора и входом неуправляемого моста позволяет уменьшить их номинальную мощность и исключает намагничивание сердечника. При этом вентили неуправляемого моста обеспечивают возврат реактивной мощмости нагрузки в цепь источника питания и подают импульсы напряжения для запирания силовых тиристоров, что позволяет уменьшить общее количество вентилей в преобразователе.

Формула изобретения

Трехфазный инвертор, содержащий тири сторный мост, обратный мост на неуправляемых вентилях, генератор прямоугольных импульсов, на выходе которого включены первичные обмотки импульсных трансформаторов, и конденсаторы фильтра, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения, вторичные обмотки импульсных трансформаторов включены между соответствующими клеммами переменного тока тиристорного и обратного мостов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. А. Крогерис и др. «Полупроводниковые преобразователи электрической энергии», М., «Энергия», 1969, стр. 143 †1, стр. 156—

158.

2. М. E. Гольц и др. «Автоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно554600

5 6 импульсными преобразователями», N., «Энер- 3. Авторское свидетельство СССР № 276235 гия», 1972, стр. 33, рис. 2 — 12Ь (прототип). М. Кл. H02M 5/42, 1969. иг.

Фаа 5

Составитель И. Галиева

Редактор М. Афанасьева Техред А. Камышникова

Корректор Л. Брахнина

Заказ 783/13 Изд. 11з 350 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2