Многофазный инвертор

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт.сеид-ву 9 739б97 (22) Заявлено 300178 (211) 2573218/24-07 (Р м К 3 с присоединением заявки М—

Н 02 И 7/48

Государственный комитет

СССР

se лезам изооретеиий и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 07.04.81, Бюллетень Й9 13

Дата опубликования описания 10,04.81

РЗ) УДК 621 ° 314. 27 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

В. Р, Бирюков (7 t) Заявитель (54 ) МНОГОФАЗНЫЙ HHBEPTOP

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис пользовано при разработках вторич- . ных источников питания

Известны трехфазные инверторы, напряжения, в которых задача улучшения формы выходного напряжения решается за счет последовательного соединения выходов .отдельных ячеек, генерирующих напряжения одинаковой форьзе, ио сдвинутых по фазе, или совпадающих по фазе, но различной форвза (1) .

Известные устройства имеют большие габариты и массу эа счет трансформаторов, работающих на частоте выходного напряжения.

По основному авт.ca. e 739697 известен многофазный инвертор, содержащий многофазный мост управляемых 20 ключей и многофазный мост диодов обратного тока, выводами постоянного тока подключаемые к источнику постоянного тока со средней точкой, а выводами переменного тока - к многофазной нагрузке с нулевым выводом две вспомогательные инверторные ячейки, выходы которых попарно соединены последовательно и согласно, оцин из .которых включен между средней точкой З0 источника питания и нулевой точкой нагрузки, а другой — между нулевой точкой нагрузки и точкой объединения концов ключей .с двухсторонней проводимостью, причем другие концы упомянутых .ключей подключены к выводам переменного тока многофазного инвертора g„

Целью изобретения является улучшение форма выходного напряжения инвертора.

Это достигается тем, что инвертор снабжен группой дополнительных инверторных ячеек, причем выходы одних ячеек этой группы соединены последовательно и включены между выводами постоянного тока многофазного постоянного тока, а выходы остальных инверторных ячеек этой группы включены последовательно с выходами вспомогательных инверторных ячеек, между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки включен один из выходов первой инверторной ячейки дополнительной группы, причем частота ее выходного напряжения выше в 3 раза частоты выходного напряжения, инвертора, симметричные относительно ординаты, про-. ходящей через точку Ф/б, величины

819913 ступеней этого выходного многоступенчатой форм) напряжения ячейки за дают соотношением б = О,Ы) -qq<< (> Р Р 2) где )=1,2, ° . n/6;(3, п - номер, дли— тельность ступенй йапряжения и число этих ступеней на нолупериоде выходного напряжения соответственно.

Другой выход этой же ячейки с напря-. жением ступеней

0 ™„„у ь1и ) - W2) подключен параллельно нагрузке через управляемые ключи с двухсторонней проводимостью, а к выводам постоянно.—

15 го тока многофазиого моста подключены выходы второй инверторной ячейки дополнительной группы, а симметричные относительно ординаты, проходящей через точку /2, величины стул пеней выходного налряжения этой ячей- ки заданной соотношением

0к0,8660)па .)) "(кР Р4 Ь)

)) Sing/2 25 где k=(n/6+) )+n/2.

На фиг.1 дана принципиальная схема трехфазного инвертора напряжения1 на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип действия иивертора.

Многофазный инвертор содержит источники 1 и 2 постоянного напряжения со средней точкой, мост управляе)е)х ключей 3-8, подключенный входом к источнику 1(2), а выходом — к трехфазной нагрузке 9-11, вспомогательные инверторные ячейки .12, дополнительные инверторные ячейки 13 и 14, выходы которых попарно, последовательно и согласно включены между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки и параллельно нагрузке через ключи 15-17 с двухсторонней проводимостью и груп« пу дополнительных ииверторных ячеек 45

18-20, выходы которых соединены по-. парно, последовательно согласно и включены в разрыв плюсовой и минусовой шин источника питания.

Устройство работает сведующим об- 5О разом.

Пусть необходимо сформировать на нагрузке напряжение {фиг.2,а). На интервале 0-t) и tg -t g открыт ключ

15 переменного тока, например фазы

A. На этом интервале суммарное напряжение ячеек 12,13,14 (фиг.2ф) прик ладывается к нагрузке, где формируется две ступени выходного напряжения. На участке t< -ty ключ 18 выключен, а включен ключ 5 трехфазного 60 моста фазы A. К нагрузке прикладывается сумма трех напряжений: источника 1 постоянного тока (U,ôèã.2à), суммарное напряжение ячеек 12,13,14 (фиг.2,в) и напряжение ячеек 18,19, 65

20 (фиг.2,г) . В результата на нагрузке напряжение имеет ступенчатую форму.:Если напряжение источника питания

1,2 выбрать равным среднему значению ступенчатой форм ) на интервале t t напряжение ячеек 12,13,14, выходы которых подключены между средней точкой источйика питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки, равным половине напряжения тех же ячеек, выводы которых параллельно нагрузке через ключи 15-17, а напряжение ячеек 18,19,20 равным 0,0296 от величины максимальной ступени, то полученные величины ступеней соответствуют тем значениям, которые. обеспечивают форме напряжения минимум коэффициента гармоник..

Для формы напряжения (фиг.2,е)с идеальным распределением величин ступеней- необходимо в разрыв шин источника питания включить выходы ячеек с напряжением, имеющим вид фиг.2,е„

11. Так как реализовать эту форму представляет некоторые трудности, то можно рекомендовать форму напряжения фиг.2,ж, при которой часть ступеней будет отличаться от идеальных на величину, не превышающую 2%. Такое отклонение практически не скажется на коэффициенте гармоник.

Мощность включенных в схему до-. полнительных ячеек, в том числе и основной, (фиг.2) не будет существвенно отличаться от мощности основной ячейки прототипа, а мощность группы дополнительных ячеек, выходы которых включены в разрыв шин источника питания, незначительна (фиг.2, г,д}, что практически не скажется на массогабаритных показателях инвертора.

Все ячейки в схеме инвертора можно заменить двумя дополнительными инверторами. Можно иметь инвертор (фиг.2,.е) с трехступенчатым напряжением (кривая 1), при этом один его выход подключается параллельно нагрузке через ключи 15-17, а другой--между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки, причем напряжение последовательного выхода в 2 раза меньше напряжения параллельного. В разрыв цепи шин источника питания включаются выходы второго инвертора, с формой нап-, ряжения (фиг.2,е,11 или 2,ж,111) в зависимости от степени приближения ступенчатого выходного напряжения к идеальному.

Таким образом, введение группы дополнительных ячеек или инверторов позволяет существенно улучшить форму выходного напряжения инвертора, практически не влияя на его массогабаритные показатели. Кроме того, с увеличением числа ступеней можно упростить построение некоторых ячеек, выходы

819913 которых включаются в разрыв источника питания, при этом существенно не ухудшая коэффициент гармоник ступенчатого напряжения.

Формула изобретения

1. Многофазный инвертор .по авт. св. Р 739697, о т,л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества выхэдного напряжения за счет 10 уменьшения величины его коэффициента гармоник, он снабжен дополнительной группой инверторных ячеек, причем выходы одних ячеек этой группы соединены последовательно и включены между выводами постоянного тока многофазного моста управляемых ключей и источником постояннрго тока, а выходы остальных инвертофйых ячеек этой группы включены последовательно с выходами вспомогательных инверторных ячеек.

2., Иивертор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что между средней точкой источника питания и нулевой точкой трехфазной нагрузки включен один из выходов первой инверторной ячейки дополнительной группы, причем частота ее выходного напряжения выше в 3 раза частоты выходного напряжения инвертора, а .симметричные относи- 3О тельно ординаты, проходящей через точку Ф /6, величины ступеней этого выходного многоступенчатой формы нап ряжения ячейки задают соотношением э п(P-(Чг), где )1,2,...n/6, Др- номер, длительность ступени напряжения и число этих ступеней на полупериоде выходного напряжения соответственно, другой выход этой же ячейки с напряжением ступеней

U;*urn .э п Я P - /2) подключен параллельно выходным выводам инвертора через управляемые ключи с двухсторонней проводимостью, а к выводам постоянного тока многофазного моста подключены выходы второй инверторной ячейки дополнительной группы, симметричные относительно л ординаты, проходящей через точку к/2, а величины ступеней выходного напряжения которой задают соотношением:

))„=ОЬЬ Ощд в)п(к)Ъ") )2+)Ь) . р где k= (n/6+1)+n/2.

Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе

1. Константинов В.Г. Многофазные. преобразователи напряжения, М., "Энер-, гия", 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 739697, кл. Н 02 М 7/48, 17.10.77.

819913

Составитель Г. Няцык

Редактор H. Петрова ТехредЕ.Гаврылешкойорректор Н. Стед

Заказ 1386/33 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,