Преобразователь постоянного напряжения в переменное

 

Союз Советсиих

Социалистических

Республик

ОП ИСАЙИ Е

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii936295

1

Л г, (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 21.05.80 (21) 2928023/24-07 .с присоединением заявки М (23 ) П риоритет (53)M. Кл.

Н 02 М 7/48

9кудлрственнм11 кеинтет

CCCP но дллли нзейретеннй н етнрытлй

Опубликовано 15. Об. 82 Бюллетень М 22 (53) УДК 621 З14. . 572 (088. 8) Дата опубликования описания 1 5 . 06 . 82 (72) Авторы изобретения с

Н.Н. Левин, С.И. Шеленок, В.И.1Никулин

i-;. нов

ti (t

l

1 (7l ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПЕРЕМЕННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к статическим преобразователям электрической энергии, применяемым в установках бесперебойного питания.

Известны статические преобразователи, содержащие несколько инверторов, работающих синхронно и синфазно и подключенных к нагрузке через переключающие устройства (lj.

Недостатком таких преобразователей является сложность обеспечения равномерной загрузки инверторов по мощности.

Известен многоячейковый инвертор, который состоит из нескольких ячеек с выходными трансформаторами. Ячейки включены параллельно по входу и последовательно по выходу. Каждая ячейка подключена к своему датчику состояния ячейки. Выходы датчиков состояния ячеек подключены ко входам дешифратора, выходы которого подключены к цепям управления ключей переменного тока, подсоединенных к выво-, дам вторичных обмоток трансформато" ров ячеек. Такой инвертор позволяет

5 осуществлять компенсацию изменения параметров выходного напряжения при возникновении устойчивого внутреннего короткого замыкания в одной из ячеек (2).

Однако многоячейковый инвертор не защищен от таких типов неисправностей, как обрыв в вентильных блоках ячеек.

При обрыве в вентильном блоке од ной из ячеек первичная обмотка трансформатора этой ячейки оказывается разомкнутой,а вторичная обмотка трансформатора, включенная последовательно с сопротивлением нагрузки, zo характеризуется в этом случае большим индуктивным сопротивлением. В результате напряжение на приемниках электрической энергии резко уиеньша936295 4

5а

55 ется, несмотря на меры, принимаемые по компенсации изменения этого напряжения. Причем величина выходного напряжения инвертора при указанном типе аварии в ячейке тем меньше,чем больше нагрузки инвертора.

Целью изобретения является повышение надежности статического преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем инверторы и трансформаторный узел, составленный из отдельных магнитопроводов, каждый из которых в отдельности охватывается первичными обмотками, связанными с выходами соответствующих инверторов и блок управления, между каждой парой отдельных магнитопроводов введена дополнительная трансформаторная связь, осуществляемая посредством двух дополнительных одинаковых обмоток., расположенных на стержнях связываемых магнитопроводов и включенных встречно через согласующее устройство, упомянутые первичные обмотки подключены к выходам инверторов через бесконтактные быстродействующие ключи, причем выходная обмотка охватывает одновременно все магнитопроводы и образует выходную цепь преобразователя.

Согласующее устройство может быть выполнено в виде управляемого ключа переменного тока (два встречно-параллельно включенных тиристора, симистор и т.п.) ипи в виде индуктивной катушки. Бесконтактные быстродействующие ключи представляют собой управляемые ключи переменного тока с искусственной или естественной коммутацией.

Количество указанных трансформаторных связей определяется числом магнитопроводов и выбирается в каждом конкретном случае, исходя из требования к надежности и технико-экономическим показателям преобразовате1 ля.

На чертеже представлен один из возможных вариантов схемы преобразователя с трансформаторным узлом, составленным из двух отдельных магнитопроводов.

Статический преобразователь содержит блок управления 1, инверторы 2 и 3, два отдельных магнитопровода 4

1а

25 за

35 и 5, на которых намотаны первичные обмотки 6 и 7, выходная обмотка 8, охватывающая одновременно оба магнитопровода и подключенная к приемникам электрической энергии 9, две дополнительные обмотки 10 и 11, расположенные соответственно на магнитопроводах 4 и 5 и соединенные между собой встречно-последовательно через согласующее устройство 12, выполненное в виде ключа. Выходные зажимы инверторов 2 и 3 подключены к соответствующим первичным обмоткам 6 и 7 трансформаторного узла через бесконтактные быстродействующие ключи 13 и 1 4.

Статический преобразователь питается от источника постоянного тока

15. Инверторы могут быть выполнены по любой известной схеме. Блок управления 1 вырабатывает импульсы управпения инверторами 2 и 3, i3 также сиг" налы на замыкание или размыкание ключей 12- 14. Первичные обмотки 6 и 7 имеют одинаковое число витков. Числа витков дополнительных обмоток 10 и ll также равны между собой.

Преобразователь работает. следующим образом.

Переменное напряжение с выходов инверторов 2 и 3 через ключи 13 и

14 поступает на первичные обмотки 6 и 7, расположенные на отдельных магнитопроводах 4 и 5 трансформаторного узла. При этом согласующее устройство 12 ослабляет, если это индуктивная катушка, или исключает, если это управляемый ключ, трансформаторную связь между магнитопроводами. Каждый из инверторов принимает на себя 503 мощности нагрузки, работая практически независимо от другого.

В случае аварийного отключения, например инвертора 2, блок управле" ния 1 размыкает ключ 13 и замыкает ключ 12. При этом обмотка 6 отключается от инвертора 2, а между магнитопроводами 4 и 5 образуется дополнительная трансформаторная связь посредством встречного включения обмоток l0 и 11 через ключ 12. Указанная дополнительная трансформаторная связь обеспечивает передачу 504 мощности от интервала 3 в нагрузку через сердечник магнитопровода 4. Остальные

504 мощности передаются в нагрузку непосредственно через сердечник маг" нитопровода 5.Напряжение на зажимах

9362 приемников электрической энергии 9 остается близким к номинальному, а инвертор 3 принимает на себя 1004 мощности нагрузки.

Аналогичным образом схема работает и при исправном инверторе 2 и неисправном инверторе 3. с

В тех случаях, когда инверторы, входящие в состав преобразователя,являются резервными друг по отношению к другу или предназначены для наращивания мощности (параллельная работа) и работают синхронно и синфаэно, в качестве согласующего-устройства используется индуктивная катушка. При 1 совместной работе инверторов трансформаторная связь, обусловленная включением дополнительных обмоток через катушку индуктивности, практически не проявляется, а при отключе- 20 нии отдельных инверторов укаэанная дополнительная трансформаторная связь поддерживает напряжение на выходе преобразователя неизменным.

В подавляющем большинстве практических реализаций коэффициенты трансформации отдельных трансформаторов инверторов, входящих в преобразователь, выбираются одинаковыми, поскольку при этом кривая выходного напря- 30

В жения обладает симметрией рода. Поэтому трансформаторный узел такого преобразователя, с целью улучшения массогабаритных показателй, целесообразно выполнять с общей выходной (вторичной) обмоткой, охватывающей одновременно все магнитопроводы.

Анализ работы преобразователя показывает, что по сравнению с известным, состояние схемы неисправного ин- ео вертора не оказывает влияния íà последующий режим работы преобразователя, т.е. тип неисправности в инверторе не вызывает дополнительного ухудшения качества напряжения на приемниках электрической энергии. Следовательно, предлагаемый преобразователь обладает более высокой надежностью при обеспечении электроэнергии потребителя. 50

Блок управления 1 предлагаемого преобразователя отличается от традиционных устройств управления многоячейковыми преобразователями тем, что оно дополнено несложным логическим блоком, который при возникновении

95 6 неисправности в инверторе 2(3) снимает управляющее напряжение с ключа !

3(14) и подает управляющее напряжение на ключ 12. Техническая реализация такого логического блока не представляет затруднений.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий инверторы, трансформаторный узел,составленный иэ отдельных магнитопроводов, каждый из которых в отдельности охвачен первичными обмотками, связанными с выходами соответствующих инверторов, и блок управления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности в аварийных режимах, между каждой парой отдельных магнитопроводов введена дополнительная трансформаторная связь, осуществляемая посредством двух дополнительных одинаковых обмоток, расположенных на стержнях связываемых магнитопроводов и включенных встречно через согласующее устройство, а первичные обмотки подключены к выходам инверторов, через вве" денные бесконтактные быстродействующие ключи.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что согласующее устройство выполнено в виде управляемого ключа переменного тока.

3. Преобразователь по и. 1, о т1 л и ч а ю шийся тем, что согласующее устройство выполнено в виде катушки индуктивности.

4. Преобразователь по пп. 1-3, отличающийся тем, что его выходная цепь образована одной общей обмоткой, охватывающей все упомянутые магнитопроводы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Адамия Т.Г. и др. Агрегаты бесперебойного питания со статическими полупроводниковыми преобразователями. M., Информэлектро, 1978, с. 15-16, рис. 6.

2. Авторское свидетельство СССР 52687, кл. Н 02 И 7/48 (заявка и 2409734/07), 08. 10 76 (прототип).

Составитель Г. Мыцык

Редактор И.Иитровка Техред К.Мыцьо Корректор А.Дзятко

Заказ 4244/69 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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