Параллельный инвертор

ОП ИСАНИЕИЗОЬРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. Н 02 М 7/757 Государственный комитет ло делам изобретений и открытий(54) ПАРАЛЛЕЛЬНЪЙ ИНВЕРТОР и о Изобретение относится к силовои зовательной технике, в частносв км гарантированного электроснабжения.Известны инверторы тока, содержащие различные компенсирующие устройства, например иттвертор с компенсирующим устройством, выполненным в виде дросселей, соединенных последовательно с встречно-параллельно включенными тиристорами (1).Недостатки этого инвертора состоят в боль 10 шом количестве дросселей, равном количеству фаз инвертора и значительных добавочных потерях, вызванных протеканием через эти дроссели несинусоидальных токов.Известен также инвертор тока, так называе 15 мый инвертор с обратным выпрямителем, Этот инвертор содержит два встречно-параллельно включенных моста, причем включение мостов выполнено через дроссели, один из мостов ис. пользуется в качестве компенсирующего устройства 121 .Однако и этот инвертор обладает рядом недостатков. Через его вентильный мост, осуществляющий преобразование постоянного тока в 2переменный, протекает практически одинаковыйток во всех режимах работы как при номинальной нагрузке, так и в режиме холостогохода, что вызывает дополнительные потери винверторе при его работе в режимах, отличных от номинального. Помимо. этого, инвертор с обратным выпрямителем имеет большуюсуммарную типовую мощность трансформатораи дросселей,Наиболее близким к предложенному является инвертор с последовательным и согласным включением двух вентильных ячеек, каждая из которых подключена к отдельной груп.пе обмоток трансформатора, и дросселем 13.Однако этот инвертор может использоватьсятолько при малых изменениях нагрузки. В ре.жиме холостого хода или в режиме., близкомк нему, инвертор становится неработоспособным,Цель изобретения ранальных возможностей. Для достижения поставленнои цели паралельный инвертор, содержащий связанный со ходными выводами через входной дроссель3 83 две преобразовательные ячейки на управляе. мых вентилях с первичными обмотками транс. форматора на выходе, снабжен дополнительным дросселем и вентилем, а преобразовательные ячейки и дополнительный дроссель соединены последовательно, причем цепочка, состоящая из дополнительного дросселя и одной из ячеек, шунтирована дополнительным вентилем, включенным в обратном направлении; На чертеже представлена схема инвертора.Инвертор содержит выходной трансформатор 1 с первичными обмотками 2,3 и вторичной обмоткой 4, блок 5 коммутируюших кон.денсаторов, две преобразовательные вентильные ячейки 6,7, выполненные в виде трехфаз.ных мостов, дополнительный вентиль 8, дополнительный дроссель 9 и дроссель 10, ис.точник 11 питания, нагрузку 12. Индуктивность дросселя 10 должна быть большей илиравной значению, необходимому для обеспечения непрерывности тока и сглаживания пуль.саций при минимальном утле регулированияячейки 6, равном 0 П 1 п, Индуктивность дросселя 9 должна иметь величину, обеспечиваюшую протекание через ячейку 7 тока, необходимого для компенсации избыточной реактивной мощности конденсаторной батареи врежиме холостого хода.1 абота схемы рассматривается с учетомедуюших допущений; принимаются во внимание только первые гармоники тока и напряжения; угол коммутации вентилей равеннулю; углы регулирования вентильных ячеекР 2 и Рз равны углам сдвига тока относительно напряжения; намагничиваюший ток трансформатора равен нулю.При рассмотрении схемы принимают, чтосистема управления инвертором позволяетустановить любые требуемые значения угловрегулирования Р 2, Рз и количество. витков обмоток 2 - 4 трансформатора 1 одинаковыми,Сечение обмоток 2 трансформатора 1 примернов два раза меньше сечения обмоток 4. Количество витков обмоток 2-4 может быть и разным,что позволяет в ряде случаев получить болеегибкое управление инвертором.Различают два режима работы схемы - принагрузках на выходе инвертора, близких к но.минальной; и при нагрузках, близких к холостому ходу,Инвертор работает следующим образом.Постоянный ток от источника 11, черездроссели 9 и 10 протекает через две вентиль.ные ячейки 6 и 7 и, поскольку они соединены,последовательно, величины постоянного токана входе каждой ячейки одинаковы. В результате абсолютные величины токов в обмотках2 и 3 трансформатора равны токи 12 и 1 з)8982 ф и соответственно модули векторов токов 12и 1, равны. Ток через вентиль 8 в рассматриваемом режиме не протекает. При указанныхусловиях в обмотке 4 трансформатора устанавливается значение тока 1, связанное с токами12, 1 з следующим равенством 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 13 123Приведенное равенство выполняется при разных соотношениях углов 112 и 133. Соотноше.ние углов 112 и Рз определяет уровень напряжения на выходе инвертора в соответствиис равенствомЕКсх Со 42 + ЕКсх Созе = Од, (1)где Е - эдс обмоток трансформатора,или равенством, вытекающим из предьщушегоЕ( Соз Я, + Соз Рз)И(2)Ксхгде Ое - напряжение источника, питающегоинвертор;Ксх - коэффициент схемы.Поскольку все обмотки 2 - 4 трансформатора 1 расположены на общем сердечнике иимеют одинаковое количество витков, то иЭДС переменного тока Е на них одинаковы.Электродвижушие силы постоянного тока ввентильных ячейках могут иметь разную величину, однако их сумма всегда равна напРЯженив питаниЯ Ое 1, ЭДС постоЯнного токана вентильной ячейке 6 характеризуется первым слагаемым, а на вентильной ячейке 7 -вторым слагаемым равенства (1). СуммаСозр 2 + Созрз определяет значение ЭДСпеременного тока Е на обмотках трансформатора 1. При постоянном значении этойсуммы и неизменном значении Ое 1,величина Е,как это следует из равенства (2), остаетсянеизменной. Вентиль 8 и дроссель 9 служитдля поддержания выходного напряжения инвертора на заданном уровне в режиме холостого хода и при малых нагрузках. При на -грузке, близкой к номинальной, когда уголменьше 60, ток через вентиль 8 не протекает. В этом режиме среднее и мгновенноезначение потенциала общей точки катодов вен.тилей ячейки 7 ниже потенциала обшей точкианодов вентилей. этой ячейки и в связи с этимток через вентиль 8 протекать не может,Когда угол Щ равен 90, напряжение наячейке 7 знакопеременное, при этом его среднее значение равно нулю. В результате черезэлементы 8 и 9 протекает пульсирующий ток.Этот ток вызывает в обмотках 3 трансформатора протекание составляющей тока 13, отстаюшей от ЭДС Е на угол 90.Значение реактивной мощности на выходеобмоток 3 трансформатора в этом режиме равно Ятр = г 3 Е 13. Это значение соответствует типовой мощности обмоток 3 трансформа.ВНИИПИ Заказ 447 аж 730 Подписное ал ППП "Патент", г од, ул. Проектная,5 8389 тора 1. В рассматриваемом режиме работы вся энергия из обмоток 3 трансформатора передается в дроссель 9 и затем вновь возвраща.ется в обмотки трансформатора, В связи с этим и мощность, передаваемая в дроссель от трансформатора, равна Ятр. При угле Д, равном 90, и среднем значении напряжения на вентильной ячейке 7, равном нулю, напряжение источника питащя 11 прикладывается только к ячейке 6, а уровень выходной ЭДС 1 О инвертора определяется величиной угла Р,.Угол 3 з в данном случае близок к своему минимальному значению, т.е. к углу восстановления запирающих свойств вентилей, Пульса.ции напряжения на вентильной ячейке 6 в 15 этом случае минимальны, в связи с чем и нн. дуктивность для обеспечения непрерывности то. ка и сглаживания пульсаций тока в этом режиме требуется меньшей величины.Инвертор работает в широком диапазоне 20 изменения нагрузок и в режиме холостого хода, При этом дополнительный дроссель не вызывает увеличения типовой мощности ин.вертора, так как дополнительный дроссель используется и для сглаживания тока и для р компенсацьи избыточной реактивной мощности,4Формула изобретения Параллельный инвертор, содержащий связан. ные со входными выводами через дроссель две преобразовательные ячейки на управляемых вентилях с первичными обмотками трансформатора на выходе, о т л и ч а ю ш и Й с я тем, что, с целью расширения функцио. нальных возможностей, он снабжен дополни. тельным дросселем и вентилем, причем преобразовательные ячейки и распределительный дроссель соединены последовательно, а це пощса, состоящая из дополнительного дросселя н одной из ячеек, шунтирована венти. лем, включенным в обратном направлении. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ф. И. Ковалев н др. Стабилизированныеавтономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением. "Энергия", 1972 с. 152. Там же, с. 14,3. А. А. Абдулаев, Б. А. Бирюков. Аиа.лпз работы автономного инвертора с дополнительным мостом. - "Известия ВУЗов" Мф 4