Трехфазный автономный инвертор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 621.314. .572 (088.8) Опубликовано 15.08.82. Бюллетень30Дата опубликования описания 25.08.82 по делам лэебретений и аткрмткй(54) ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР 1Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания потребителей стабилизированным (регулируемым) напряжением заданной частоты в широком диапазоне изменения параметров нагрузки.Известен трехфазный автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с параллельно подключенным обратным диодным мостом, при этом между выходными выводами инвертора включены последовательные 1.С-цепочки 1.Данный инвертор обладает узким частотным диапазоном за счет наличия резонансных контуров, высоким коэффициентом несинусоидальности, зависимым от характера нагрузки, большим количеством реактивных элементов и полупроводниковых вентилей. Известен также автономный инвертор, в котором для поддержания выходного напряжения в заданных пределах применен короткозамкнутый выпрямитель, выводы переменного тока которого содинены с выходными выводами инвертора через дроссели 2. 2Известен также автономный инвертор, содержащий тиристорный мост, связанный со входными выводами через сглаживающий дроссель, и блок компенсации реактивной мощности, выполненный в виде вертикально-конденсаторного моста, замкнутого на дроссель 3) . Такое устройство обладает улучшенными массо-габаритными показателями, одна Око сокращение количества электромагнитных аппаратов и образование новых связей между элементами схемы сопровождается снижением надежности в работе, так как случайное перекрытие интервалов токопротекания регулирующих тиристоров приводит к короткому замыканию выходных выходов инвертора и, следовательно, к срыву инвертирования. Подключение вентильно конденсаторного моста к выводам переменного тока инверторного моста через дополнительные конденсаторы повышает надежность устройства, однако сопровождается ухудшением его массо-габаритных показателей 4).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является трехфаз 951606второй дроссель, подключенный между точкой соединения вентилей этой цепочки и нулевой точкой звезды коммутирующих конденсаторов, снабжен диодом и вспомогательными конденсаторами, а вентили указанной выше цепочки выполнены управляемыми, причем катод одного вентиля соединен с анодом дополнительно введенного диода и через вспомогательный конденсатор - с анодной группой тиристорного моста, а анод другого вентиля соеди 3540 нен с катодом указанного диода и через другой вспомогательный конденсатор с катодной группой тиристорного моста,На чертеже показана схема предлагаемого инвертора.Трехфазный автономный инвертор содержит тиристорный мост 1 - 6, дроссель фильтра 7, коммутирующие конденсаторы 8 - 10, второй (компенсирующий) дроссель 11, управляемые вентили 12 и 13, вспомогательные конденсаторы 14, 15 и диод 16.Инвертор работает следующим образом.В режиме полной нагрузки тиристоры 12 и 13 не включаются и устройство работает как классический инвертор тока. На каждом из конденсаторов 14 и 15 напряжение равно половине амплитудного значения линейного напряжения на выходе инвертора.С разгрузкой инвертора высвобождается реактивная мощность коммутирующих кон 50 55 45 ый автономный инвертор, содержащий тиристорный мост с дросселем фильтра в цепи питания, звезду коммутирующих конденсаторов, подключенную к выводам переменного тока тиристорного моста, а также цепочку из последовательно соединен ных вентилей, включенную между выводами постоянного тока тиристорного моста в обратной полярности, и дроссель, подключенный между точкой соединения вен; тилей этой цепочки и нулевой точкой звезды коммутирующих конденсаторов 15).Данный инвертор отличается простотой силовой схемы, отсутствием системы управления цепей компенсации реактивной мощности, однако при достаточно низкой частоте и значительной загрузке, когда угол за пирания не превышает 30 эл. град система компенсации не функционирует. В результате в диапазоне угла запирания 0 - 30 эл. град указанный инвертор обладает всеми недостатками, присущими параллельному инвертору тока.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и улучшение энергетических характеристик инвертора.Указанная цель достигается тем, что трехфазный автономный инвертор, содержа- р 5 щий мост с катодной и анодной группами тиристоров дроссель фильтра в цепи питания, звезду коммутирующих конденсаторов, подключенную к выводам переменного тока тиристорного моста, а также цепочку из30 последовательно соединенных вентилеи и денсаторов 8 - 10, что ведет к увеличению угла запирания тиристоров 1 - 6 и к росту выходного напряжения. Для компенсации этой избыточной мощности и стабилизации выходного напряжения служит блок, состоящий из дросселя 11, тиристоров 12 и 13, конденсаторов 14 и 15, диода 16.Рассмотрим интервал работы инвертора, в начале которого открывается тиристор 2, а закрывается тиристор 6. Угол запирания тиристора 6 определяется промежутком времени, в течение которого разность напряжений на конденсаторах 8 и 10 остается отрицательной. Уменьшение длительности этого промежутка достигается тем, что через некоторое время с после включения тиристора 2, подается управляющий импульс на тиристор 13, который открывается, образуя цепь, состоящую из тиристора 2, конденсатора 8, дросселя 11, тиристора 13 и конденсатора 15. Развивающийся под действием напряжения на конденсаторах 8 и 15 ток дросселя 11 ускоряет перезаряд конденсатора 8 и тем самым уменьшает угол запирания. Роль конденсатора 15 состоит в обеспечении открывающей полярности напряжения на тиристоре 13 при любой полярности напряжения на конденсаторе 8, Ток дросселя 11 имеет импульсный характер, так как при перезаряде конденсатора 8 и частотном разряде конденсатора 15 этот ток начинает убывать и спадает до нуля, выключая тиристор 13. Потеря заряда конденсатором 15 восполняется зарядкой по цепи: источник, дроссель 7, конденсаторы 14 и 15 и диод 16, которая образуется включением последнего при достижении линейного напряжения на конденсаторах 8 и 9 суммарного значения напряжения на конденсаторах 14 и 15. Роль диода 16 состоит в том, чтобы избежать короткого замыкания в момент включения очередного тиристора.Изменяя задержкувключения тиристоря 13 относительно момента включения тиристора 2, возможно регулировать величину угла запирания.Тиристор 2 включается на тех интервалах, в начале которых выключаются нечетные тиристоры 1, 3, 5, а тиристор 13 - на тех интервалах, в начале которых выключаются четные тиристоры 2, 4, 6.Преимущество предлагаемого инвертора перед прототипом состоит в том, что компенсация реактивной мощности, и, следовательно, стабилизация выходного напряжения возможна при любом угле запирания. Таким образом, инвертор может применяться в более широких диапазонах изменения частоты и нагрузки. Помимо этого в предлагаемом инверторе выходное напряжение может регулироваться посредством изменения моментов включения тиристоров 12 и 13. В результате функциональные возможности предлагаемого инвертора951606 15 Формула изобретения Составитель Г.Техред А. БойкасТираж 721Государственного комлам изобретении иква, Ж - 35, РаушскаПатент, г. Ужгород,МыцыкКорректор В. БутяПодписноеитета СССРоткрытийя на 6., д. 4/5ул. Проектная, 4 едактор А. Долиничаказ 5715/70ВНИИПИпо де113035, МоеФилиал ППП соответствуют таковым аналогов 2 и 3, что достигается, однако, при меньшем количестве силовых элементов и более прос том законе управления и схемной реализации системы управления. По сравнению с прототипом в предлагаемой схеме имеет место лучшее использование вентилей по току, так как одинаковое значение первой гармоники компенсирующего тока в ней может быть достигнуто при большей длительности импульса тока дросселя 11 и, следовательно, при его меньшей амплитуде.Кроме того, в предлагаемой схеме вспомогательные конденсаторы 14 и 15 работают на постоянном токе, поэтому они могут быть выполнены однополярными. Трехфазный автономный инвертор, содержащий мост с катодной и анодной группами тиристоров, дроссель фильтра в цепи питания, звезду коммутирующих конден саторов, подключенную к выводам переменного тока тиристорного моста, а также цепочку из последовательно соединенных вентилей, и второй дроссель, подключенный между точкой соединения вентилей этой25 цепочек и нулевой точкой звезды коммутирующих конденсаторов, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения диапазонов изменения частоты и нагрузки и улучшения энергетических характеристик, он снабжен диодом и вспомогательными конденсаторами, а вентили указанной выше цепочки выполнены управляемыми, причем катод одного вентиля соединен с. анодом введенного диода и через вспомогательный конденсатор - с анодной группой тиристорного моста, а анод другого вентиля соединен с катодом указанного диода и через другой вспомогательный конденсатор - с катодной группой тиристорного моста. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР251079, кл. Н 02 М 7/515, 1969,2. Преобразовательные устройства вэлектроэнергетике, МНаука, 1964, с. 40,рис. 1.3. Авторское свидетельство СССР412660, кл. Н 02 М 5,/42, 1971.4, Авторское свидетельство СССР522537, кл. Н 02 М 7/515, 1976.5, Авторское свидетельство СССР788309, кл. Н 02 М 7/515, 1979 (прототип).