Трехфазный автономный инвертор

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и1873358 (6l ) Дополнительное к авт. спид-ву— (22) Заи алеко 03.12.79 (21) 2845481/24 — 07 с присоединением заявки %в (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Н 02 М 7/48

Гооударотввнный комитат

СССР

ll0 делам изобретений и открытий

ОпУбликовано 15.10.81, Бюллетень J% 38

Дата опубликования описания 15.10.81 (53) УДК 621,314, .572 (088.8) (72) Автор, изобретения

А. М. Азаров (71) Заявитель

Красноярский политехнический институт (54) ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах электроснабжения и электропривода промышленных установок и транспортных средств.

Известен трехфазный преобразователь частоты, т в котором питание инвертора осуществляется от нескольких источников. Он содержит электромашинный генератор переменного тока с несколькими выходными обмотками, выпрямители с выходными напряжениями, равными по величине о уровням ступеней выходного напряжения, входы каждого- из которых подключены к обмоткам генератора, а выходы — через сглаживающие фильтры и прямой и обратный мосты к выходным выводам. Преобразователь формирует отно15 сительно общей нулевой точки источников трехступенчатое напряжение путем подключения выходных выводов к различным уровням постоянного напряжения (11.

Известен также инвертор со ступенчатой формой кривой выходного напряжения. Он содержит два источника постоянного напряжения, подключенные к выводам постоянного тока мостовых переключателей, соединенных выводами переменного тока по каскадной схеме, и дополнительные ключи, через которые выходные выводы связаны с выводами переменного тока мостовых переключателей. С помощью этих переключателей

Г на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярности и с помощью дополнительных ключей подключаются к выводам трехфазной нагрузки. В результате на выходе инвертора формируется трехфазное трехступенчатое напряжение (2) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трехфазный инвертор, который питается от двух источников постоянного тока и содержит ключи переменного тока, соединенные в два трехфазных моста, выводы постоянного тока каждого из которых образуют пару входных выводов инвертора для подключения одного из упомянутых источников питания, а выводы переменного тока соединены непосредственно с выходными выводами инвертора. С помощью ключей этих мостов на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярности и с помощью ключей этих же мостов подключа-.

3 873358 ются к выходным выводам. В результате на выходе инвертора формируется трехфазное трехступенчатое напряжение (3) .

Недостатком такого инвертора является значительный процент высших гармоник, содержащихся в выходном напряжении. Кроме основной гармоники, в нем присутствует гармоники с порядковыми номерами К вЂ” 11, 13, ... 23, 25, ..., 35, 37,, а коэффициент гармоник напряжения К вЂ” 15,2%.

ro

Целью изобретения является улучшение формы кривой выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что трехфазный автономный инвертор, содержащий два трехфазных моста на управляемых ключах переменного тока, причем выводы переменного тока мостов соединены с соответствующими выходными выводами, а выводы постоянного тока мостов связаны с соответствующими входными выводами, снабжен дополнительными входными выводами и управляемыми ключами переменного тока по числу входных выводов, причем выводы постоянного тока мостов соединены с соответствующими входнь1ми выводами через упомянутые дополнительные ключи переменного 25 тока.

На фиг. 1 представлена схема трехфазного автономного инвестора; на фиг. 2 — временные диаграммы импульсов управления ключами и кривая выходного напряжения инвертора для случая, когда к инвертору подключено четыре источника питания, а кривая выходного напряжения имеет шесть уровней.

Трехфазный инвертор содержит ключи переменного тока 1 — 12 (например симисторы, встречно-параллельно включенные транзисторы с диодами,. транзисторы, включенные в диагонали постоянного тока диодных мостов или тиристоры с принудительной коммутацией), соединенные в два трехфазных моста с общим 4О выводом, ключи переменного тока 13, 14, 15 и 16, через которые входные выводы 17 — 20 подключены к выводам постоянного тока мостов. Свободные выводы, постоянного тока мостов соединены с общими входными выводами 45

21 и 22. При большем копичестве уровней используются дополнительные ключи 23 и 24 и входные выводы 25 и 26. устройство работает следующим образом, Управление ключами осуществляется импульсами напряжения диаграмма которых представлена на фиг. 2, где номера диаграмм соответствуют номерам ключей. Для получения напряжения, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбираются иэ условия исключения гармоник, близких к основной. При этом напряжения подключенных к выводам 17 — 20 источников, равные соответственно амплитудам ступеней линейного напряженил, определяются по величине аппроксимирующей синусоиды, проходящей через середины горизонтальных участков ступеней, Рассмотрим работу схемы при формировании выходного напряжения, имеющего шесть уровней. Кривая этого напряжения представлена на фиг. 2. Для этого случая требуется четыре источника постоянного напряжения подключаемые к выводам 17 — 20. Пятая и шестая ступени линейных напряжений формируются путем суммирования напряжений источников, подключенных к выводам 17 и 20, 18 и 19. Полупериод выходного напряжения можно разбить на двенадцать равных интервалов.

На первом интервале замыкаются ключи 1, 6, 10, 11, 14 и 15. С помощью ключей 14 и 15 источники с выводами 17 и 20 подключа-i ются к выводам постоянного тока трехфазных мостов, а ключи 1 и 10 соединяют эти источники последовательно и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи

6 и 11 соединяют зажимы фаэ В и С с выводами 21 и 20 соответственно. В результате формируются первая положительная, пятая отрицательная и четвертая положительная ступени трехлинейных выходных напряжений;

На втором интервале замыкаются ключи 4, 5, 7, 12, 13 и 16. Ключи 13 и 16 подключают выводы 18 и 19 источников к выводам постоянного тока мостов, а ключи 4 и 7 соединяют эти источники последовательно и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 12 и S соединяют зажимы фаз В и С с выводами 22 и 18 соответственно. На выходе инвертора формируются вторая положительная, шестая отрицательная и третья положительная ступени линейных напряжений.

На третьем интервале замыкаются ключи 1, 6, 10, 11, 13 и 16. С помощью ключей. 13 и 16 к выводам постоянного тока мостов остаются подключены выводы 18 и 19 источников, а ключи 1 и 10 соединяют эти источники последовательно, но другими равноименными зажимами и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 6 и 11 соединя1от зажимы фаз В и С с вьродами 21 и 19 соответственно. При этом формируются третья,положительная, шестая отрицательная и вторая положйтельная ступени линейных напряжений.

На следующих интервалах процессов,в инверторе происходят аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами. В результате работы инвертора на его выходе формируется трехфазное напряжение, форма которого представлена на фиг. 2.

Аналогичную форму имеют и фазные напряжения.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возмож873358

5 ность прохождения тока в двух направлениях и постоянство потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспо. собность схемы при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

В рассмотренном случае в выходном напряженки присутствуют высшие гармоники с порядковыми номерами К = 23, 25, ..., 47, 49, ..., а К вЂ” 7,57%.

Предлагаемыи инвертор позволяет улучшить форму кривой выходного напряжения без су-. щественного усложненйя схемы.

Это обусловлено тем, что основная часть схемы (два трехфазных моста) остается неизменной при любом числе ступеней напряжения.

При добавлении одного источника питания и одного ключа переменного тока порядковые номера высших гармоник, присутствующих в выходном напряжении, увеличиваются на шесть.

Увеличивая число источников питания, можно сформировать трехфазное напряжение с любым числом ступеней и получить без выходных фильтров практически синусоидальную форму кривой напряжения.

Формула изобретения

Трехфазный автономный инвертор, содержащий два трехфазных моста на управляемых ключах переменного тока, причем выводы переменного тока мостов соединены с соответствующими выходными выводами, а выводы постоянного тока мостов связаны с соответствующими входными выводами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, он снабжен дополнительными входными выводами и управляемыми ключами переменного тока по числу входных выводов, причем выводы постоянного тока мостов соединены с соответствующими входными выводами через упомянутые ключи переменного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР No 575746, кл. Н 02 М 5/27, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР И 525212, кл. Н 02 М 7 44, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке

Р 2722791, кл Н 02 М 7 44, 1979.

873358

Составитель А. Сытин

Техред Л. Пекарь

Корректор Ю. Макаренко

Редактор Е. Дорошенко

Тираж 733

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9067/81

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4