Трехфазный последовательный инвертор

 

O П И С А Н И Е ()653703-

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимесиих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено27.01.77 (21) 2446593/24-07

2 (51) М. Кл. с присоединением заявки № (23) Приоритет

Н 02 М 7/515

Государстеенный комитет

СССР ео делам изобретений и открытий

Опубликовано25.03.79,бюллетень № 11

Дата опубликования описания 30. 03. 79 (53) УДК 621.314.. 27 (088.8) М. М, Акодис, B. В. Шипицын, В. И. Лузгин, А. А. Новиков, А. А. Рухман и В. С. Третьяков (72) Авторьу изобретения

Уральский ордена Трудового Красного Знамени попитехнический институт (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении трехфазных инверторов с регулируемыми напряжением и частотой.

Известны трехфазные тиристорные инверторы напряжения с индивидуальными блоками принудительной коммутации (1).

В такой схеме можно осуществлять широтно-импульсную модуляцию выходного напряжения, что позволяет изменять среднюю величину выходного напряжения и его частоту. Однако указанная схема критична к изменению эквивалентного сопротивления нагрузки в сторону уменьшения. Это связано с тем, что при уменьшении сопротивления нагрузки возрастает величина и скорость нарастания тока через основные вентили инвертора и снижается время, предоставляемое блоком коммутации, имеющим конечную установленную мощность, для восстановления управляемости основных вентилей. Для расширения нагрузочного диапазона необходимо устанавливать дроссель в цепи входа такого инвертора, увеличивать установленную мощность коммутирующих элементов, повышать требования к схемам управления по точности измерения тока в основных вентилях и по быстродействию. Все это приводит к снижению технико-экономических и увеличению весо-габаритных показателей. К тому же, в рассматриваемой схеме снижена эффективность использования коммутирующих конденсаторов из-за несимметричного напряжения на них.

Наиболее близкой по технической сущности является схема последовательного автономного инвертора (2(. Этот инвертор содержит коммутирующие индуктивности н два трехфазных тиристорных моста. Одноименнь|е по фазности выводы псрсм HII01 тока этих мостов связаны между собой, между точками объединения анодов анодHbIx групп и точками объединения катодов катодных групп мостов включены соответу ствующие конденсаторы, обкладки каждого из которых подсоединены через коммутирующие тиристоры к соответствующему выводу для подключения инвертора к цепи питания. Но, как и все последовательные инвсрторы без дополнительных средств стабилизации рассматриваемая cхсма способна работать в узком диапазоне изменения нагрузки, поскольку при снижении эквивалентного сопротивления нагрузки возрастает

653703

55 коэффициент «раскачки» коммутирующего контура, т. е. возрастают величины напряжений на его элементах, а при увеличении эквивалентного сопротивления нагрузки, снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристоров и теряется устойчивость работы инвертора.

Предлагаемый инвертор отличается от .известного тем, что упомянутые индуктивности включены по две последовательно между точками объединения катодов одноимен ных по фазности тиристоров анодной группы и точками объединения анодов соответствующих тиристоров катодной группы мостов и своими точками соединения образуют выходные выводы инвертора, каждая коммутирующая индуктивность зашунтирована встречно-последовательно включенными вспомогательными тиристорами, причем точки соединения анодов вспомогательных тиристоров, включенных между выходными выводами инвертора и катодами тиристоров анодных групп мостов связаны через одну пару коммутируюш,их тиристоров в непроводяшем направлении с катодами тиристоров катодных групп мостов, а точки соединения катодов вспомогательных тиристоров, включенных между выходными выводами инвертора и анодами тиристоров катодных групп мостов связаны через вторую пару коммутирующих тиристоров в проводящем направлении с анодами тиристоров анодных групп мостов.

Это позволяет расщирить нагрузочный диапазон и повысить надежность работы инвертора.

На чертеже обозначено: источники питания 1, 2; фильтровые дроссели 3, 4; фильтровые конденсаторы 5, 6; коммутирующие тиристоры 7 — 10; тиристоры трехфазных мостов 11 — 22; вспомогательные тиристоры для сброса излишней энергии с коммутирующих контуров и нагрузки 23 — 34; коммутирующие конденсаторы 35 — 36; коммутирующие дроссели 37 — 42; шунтируюшие конденсаторы 43 — 45; нагрузка.

Схема работает следующим образом.

Коммутирующие контуры настраиваются на частоту, равную несущей, которая существенно (в 10 — 20 раз) выше выходной частоты. При отпирании тиристоров 7, 17, 20, 9 импульс высокочастотного тока протекает по контуру: 5 †7 †35†17вЂ

Zz — 40 — 20 — 36 — 9 — 6 — 5. В момент перезаряда коммутирующих конденсаторов до напряжения литания включаются вентили

23, 30, ток через тиристоры 7, 17, 20, 8 прекращается и под действием напряжения на коммутирующих индуктивностях 37, 40 протекает ток сброса избыточной реактивной энергии по контуру: 37 †. — — Zg — 30—

30 — 5 — 6 — 23 — 37. Во втором такте несущей частоты включают тиристоры 8, 11, 14, 10 и ток протекает по контуру: 5 — 8 — 35—

11 — 37 — Z — Z — 40 — 14 — 36 — 10 — 6 — 5.

Так же как и в первом такте в момент перезаряда коммутирующих конденсаторов

35, 36 до напряжения питания включают тиристоры 23, 30, ток через вентили 8,. 11, 14, 10 прекращается и под действием напряжения на коммутирующих индуктивностях 37, 40 протекает ток сброса избыточной реактивной энергии по контуру: 37 — Z<

Z — 40 — 30 — 5 — 6 — 23 — 3?.

Из описания работы очевидно, что даже при нагрузке, близкой к короткому замыканию, максимальное напряжение на конденсаторах не превышает напряжения питания. Такое ограничение «раскачки» колебательных контуров достигается за счет сброса избыточной реактивной энергии с коммутирующих индуктивностей в источник и нагрузку, причем ток сброса по нагрузке протекает в ту же сторону, что и ток основных тиристоров, а это снижает уровень гармонических составляющих в выходном токе.

Тиристоры 23, 26, 30, 31 и 34 могут быть подсоединены не только к крайним выводам коммутирующих индуктивностей 37 — 42, но и к их промежуточным выводам. При возрастании эквивалентного сопротивления нагрузки в последовательном инверторе возрастает степень демпфирования коммутирующих контуров и при напряжениях на нагрузке выше напряжения питания резко снижается время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристоров, следовательно, теряется устойчивость работы инвертора.

В схеме обеспечивается устойчивость работы инвертора на высоких эквивалентных сопротивлениях путем сброса избыточной энергии в источник и создания коммутационных путей тока помимо нагрузки. Так, например, при включении тиристоров 7, 17, 20, 9 ток протекает вначале по контуру 5 — 7—

35 — 17 — 37 — Z о,— Z t1 — 40 — 20 — 36 — 9 — 6 — 5, а затем при возрастании напряжения на нагрузке до величины питающего по контурам;

Zg 25- — 5 — 6 — 28 — Zp — Z» контур сброса избыточной энергии в нагрузке: 35 в 17

37 — 25 — 7 — 35 и 36 — 9 — 28 — 40 — 20 — 36 дополнительные контуры, обеспечивающие коммутацию тиристоров инвертора. Остальные фазы трехфаз ых мостов работают аналогично.

Для улучшения условий коммутации тиристоров в переходных режимах и при пуске инвертора возможна установка конденсаторов 43, 44, 45. Схема позволяет работать с нулегой точкой нагрузки.

Таким образом, предлагаемая схема позволяет: а) изменять выходное напряжение путем изменения несущей частоты,т. е. скважности импульсов высокочастотного тока; б) изменять выходную частоту путем изменения длительности работы вентилей, принадлежащих одной фазе;

653703

Формула изобретекия

I

T

Составитель Г. Мыцык

Техред О. Луговая Корректор A. Гриценко

Тираж 856 Подписное

Редактор А. Садомод

Заказ 1 303/40

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам изобретений и QTKpI ITHII 3035, Москва, Ж-35, Раугцская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в) получить оптимальную форму выходного тока путем осуществления частотноимпульсной модуляции; г) обеспечить надежную работу инвертора при широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки.

1О

Трехфазный последовательный инвертор, содержащий коммутирующие индуктивности и два трехфазных тиристорных моста, одноименные по фазности выводы переменного тока которых связаны между собой, между точками объединения анодов анод- 15 ных групп и точками объединения катодов катодных групп тиристорных мостов включены соответственно конденсаторы, обкладки каждого из которых подсоединены через коммутирующие тиристоры к соответствующему выводу подключения инвертора к це20 пи питания, отличаюи4ийся тем, что, с целью расширения нагрузочного диапазона и повышения надежности работы, упомянутые коммутирующие индуктивности включены по две последовательно между точками объединения катодов одноименных по-фазности тиристоров анодной группы и точками объединения анодов соответствующих тиристоров катодной группы мостов и своими точками соединения образуют выходные выводы инвертора, каждая коммутирующая индуктивность зашунтирована встречно-последовательно включенными вспомогательными тиристорами, причем точки соединения анодов вспомогательных тиристоров, включенных между выходными выводами инвертора и катодами тиристоров анодных групп мостов связаны через одну пару коммутирующих тиристоров в непроводящем направлении с катодами тиристоров катодных групп мостов, а точки соединения катодов вспомогательных тиристоров, включенных между выходными выводами инвсртора и анодами тиристоров катодных групп мостов связаны через вторую пару коммутирующих тиристоров в проводящем направлении с анодами тиристоров анодных групп мостов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лабунцов В. А. и др. Автономные тиристорные инверторы, М., «Энергия», 1967, с. 37, рис. 19.

2. Авторское свидетельство, СССР № 329641, кл. Н 02 М 7/515, 1970.