Трехфазный последовательный инвертор

Союз Советских Социалистицесиих РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Н 02 М 7/515 Государстеенный комитет СССР ео делам изобретений и открытийОпубликовано 25.03.79,бюллетень11 Дата опубликования описания 30. 03. 79(72) Авторьу изобретения Урапьский ордена Трудового Красного Знамени попитехнический институт(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 цагрузочного 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. Одноименнье по фазностц выводы псрсмснцого тока этих мостов связаны между собой, между точками объединения анодов анодных групп и точками объединения катодов катодных групп мостов включены соответц ствующие конденсаторы, обкладки каждогоиз 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 схема способна работать в узком диапазоне изменения нагрузки, поскольку при снижении эквивалентного сопротивления нагрузки возрастает653703 35 4 О 45 50 55 коэффициент раскачки коммутирующегоконтура, 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 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 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 1 О - 20 раз) выше выходной частоты. При отпирании тиристоров 7, 17, 20, 9 импульс высокочастотного тока протекает по контуру: 5 в 7 в 35 в 17 в 37 в 2,. - 2 - 40 - 20 - 36 - 9 - 6 - 5. В момент пере- заряда 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 - 2 а - 2 В - 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 - 2 - 2 - 40 - 14 - 36 - 10 - 6 - 5,15 го 25 30 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 - 20 - 2 - 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 - 20, - 2 в - 40 - 20 - 36 - 9 - 6 - 5, а затем при возрастании напряжения на нагрузке до величины питающего по контурам: 2 25- - 5 - 6 - 28 - 2 - 2 С, 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 трехфазпых мостов работают аналогичноно. 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 11Т Составитель Г. МыцыкТехред О. Луговая Корректор А. Гриценко Тираж 856 Подписное Редактор А. СадомодЗаказ 1303/40 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 3035, Москва, Ж, Раугцская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4в) получить оптимальную форму выходного тока путем осуществления частотно- импульсной модуляции;г) обеспечить надежную работу инвертора при широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки. 10Трехфазный 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 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 це 20 пи питания, отличающийся 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 экспертизе1. Лабунцов В. А. и др, Автономные тиристорные инверторы, М., Энергия, 1967, с. 37, рис. 19.2. Авторское свидетельство, СССР329641, кл. Н 02 М 7/515, 1970.