Преобразователь постоянного напряжения в многофазное переменное

, , ", - ,в1.4 788309 Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кд,з Н 02 М 7/515 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(71) Заявитель Саратовский политехнический институт(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников повышенной частоты и для частотного управления асинхронным электродвигателем.Известен преобразователь частоты, содержащий трехфазный тиристорный мост, выводы (теременного напряжения которого соединены с коммутирующими конденсаторами и выводами переменного напряжения трехфазного диодного моста обратного тока и образуют выход преобразователя, а выводы постоянного напряжения трехфазного диодного моста через дроссели соединены с выводами постоянного напряжения трехфазного тиристорного моста, которые через катодный дроссель соединены с источником постоянного напряжения 11.20Недостатком схемы является периодическое возникновение короткозамкнутых цепей, содержащих дроссели и последовательно соединенные диоды и тиристоры. Для нормальной работы преобразователя необходимо, чтобы энергия, периодически поступающая в дроссели, успевала рассеиваться на активных сопротивлениях до начала следующего момента накопления. В противном случае энергия, поступающая в дроссели, окажется больше той, которая во время их закорачивания диодом и тиристором расходуется в активных сопротивлениях,а это приводит к непрерывному накоплению энергии в дросселях, уменьшению угла запирания и, как следствие, к срыву инвертирования.Известен инвертор с конденсаторной коммутацией, содержащий источник постоянного напряжения, соединенный через катодный дроссель с выводами постоянного тока трехфазного тиристорного моста, к выходам переменного тока которого подключены коммутирующие конденсаторы.Недостатком схемы является круто- падающая внешняя характеристика.Известен автономный инвертор, содержащий подключенную к входным зажимам через дроссель Фильтра последовательную цепь из нагрузки и конденсатора Фильтра, параллельно которой через коммутирующий дроссель подключен многофазный вентильный мост, а также включенные в звезду коммутирующие конденсаторы, присоединенные к выходным зажимам мостг, а к входным зажимам моста присоединены две цепочки из последовательно соединенних инцуктивности и диодов, причем общаяточка этих цепей соединена с общейточкой включенных в звезду коммутирующих конденсаторов (2Недостатки схемы состоят в том,что, избавляясь от потерь при включе.нии тиристоров, вводятся потери вдвух дросселях, к тому же, так какиндуктивность дросселей значительнопревышает индуктивность коммутирующего дросселя, зто приводит к сильной зависимости напряжения на комму"тирующих конденсаторах от величинызагрузки инвертора.Наиболее близким к изобретению потехническому решению является преобразователь, в котором источник постоянного напряжения подключен черезкатодный дроссель к выводам постоянного тока трехфазного тиристорыогомоста, выводы перменного тока указанного моста соединены с выводами коммутирующих конденсаторов и черездроссели с выводами переменного токатрехфазного диодного моста, выводыпостоянного тока которого соединеныв обратной полярности с выводамипостояннОго тока трехфазного тиристорного моста 3.Недостаток укаэанной схемы заключается в том, что при работе преобразователя частоты на повышенных частотах, при которых угол, соответствующий минимально допустимому временизапирания для данного типа тиристоров, превышает 30 эл.град., значительная часть установленной мощностиконденоаторной батареи тратится наустановление баланса мощностей в цепях импульсной обратной связи статической системы стабилизации выходного напряжения.Цель изобретения - упрощение преобразователя и уменьшение его массыи габаритов при работе преобразователя.на повышенных частотах.Поставленная цель достигается тем,что преобразователь, содержащий тиристорный мост, шинми питания подключаемый к источнику постоянного тока, а,также подключенную к выходнымвыводам тиристорного моста звездукоммутирующих конденсаторов, снабженцепочкой иэ последовательно соединенных вентилей, включенной между шинами питания инвертора, а также дросселя, подклЮченным между точкой соеди.нения .вентилей этой цепочки и нуле-,вой точкой звезды коммутирующих конденсаторов,На Фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; наФиг. 2 и 3 - временные диаграммы,поясняющие работу схемы.Схема содержит источник 1 постоянного напряжения, соединенный черезкатодный дроссель 2 с выводами постоянного тока трехфазного тиристорного моста 3-8, к выводам переменного тока которого подключена звездакоммутирующих конденсаторов 9-11,нулевая точка которой через дроссель12 соединена со средней точкой цепочки, состоящей из двух последовательно соединенных диодов 13 и 14 и подключенных в обратной полярности квыводам постоянного тока трехфазноготиристорного моста 3-8.В предлагаемой схеме импульснаяобратная связь работает лишь при уг лах запирания Ь больших,чем 30 ал.град,Так диод 13 срабатывает в том случае,если открыт вентиль анодной группы инапряжение на конденсаторе соответствующей Фазы (О, диод 14 сработает в 15,том случае, если открыт вентиль катодной группы и напряжение на конденсаторе соответствующей фазы 0. Режим работы, при котором угол запирания( 30 эл. град. бывает в двух случаях: при разгрузке преобразователя (рехим холостого хода или б 1;изкий к холостому ходу)и в номинальном режиме, когда схема работает на частотах,при которых угол соответствующий минимально допустимому времени запирания для данного типа тиристора, превышает 30 эл. град. При этом через дроссель протекает импульс тока длительностью 2-30 эл.град. Этот ток ускоряет перезаряд конденсатора тем интенсивнее, чем больше уголпревосходит 30 эл,град. Тем самым осуществляется стабилизация выходногонапряжения и углапри Р 730 эл.град,При 1 6 30 эл.град. работа схемыЗ 5 полностью аналогична работе обычногоинвертора.На фиг, 2 представлены графикинапря кений конденсаторов 9-11 напряжения на вентиле 8 08 и тока дроссе,ЮО ля 12на интервале времени, ког-.да включены вентили 5 и 4, при различных значениях угла запирания /.На Фиг. 3 представлены графикифазных токов и напряжений при углезапирания Я Ъ 30 эл.град,Пусть выходная частота преобразователя такова, что при номинальнойнагрузке минимальное значение углазапирания составляет 29.В этом случае в известной схемебаланс мощности коммутирующей батареиа,.+ с. + С , (1)где 0 - мощйость коммутирующейбатареи, затрачиваемая на55 создание угла запирания.- мощность коммутирующей"батареи, затрачиваемаяна компенсацию реактивной мощности нагрузки,0, Ы - мощность, компенсирующая реактивную мощностьдросселей и зависящаяот ф следующим образом:0 ,р ) (2- 5 и 2)3)р (2)ЫЯц ).сгце О - напряжение на емкости.Эта величина уже при =29 эл,град.имеет большое значение,В предлагаемой схеме в номинальном режиме угол =29 эл.град. 30 эл.град. и, следовательно, составляющаядля компенсации реактивной мощностидросселей равна нулю. Для углов30 эл.град. в Формуле (2) вместоЪ необходимо подставить )-30 эл.град.Кроме того, кривая выходного напряжения в номинальном режиме в предлагаемой схеме лучше, так как известно, что импульсная силовая связь,осуществляемая диодами и дросселями,ухудшает гармонический состав.Таким образом, предложенный преобразователь повышенной. частоты характеризуется в сравнении с известным значительно меньшей установленной мощностью конденсаторной батареи,значительно меньшими пиковыми токамидиодов, тиристоров и дросселей засчет сокращения времени работы обратного моста. Время работы обратного моста в известном равно 2 Р, а впредлагаемом устройстве 2 -30 зл,град.где р - угол эапирания.Предлагаемое решение позволяеттакже сократить количество диодов идросселей, при этом резко уменьшают-ся параметры дросселя в цепи обратного моста, что приводит к уменьшению его габаритов и массогабаритныхпоказателей всего преобразователя.Изобретение может быть использовано, например при создании источников питания цеховой двигательной нагрузки на повышенной частоте (более1500 Гц), для электроприводов турбокомпрессорных установок микрокриогенной техники, работающих на частоте выше 1500 Гц и других многофаэных потребителей. формула изобретенияОПреобразователь постоянного напряжения в многофазное переменное, содержащий тиристорный мост, шинамипитания подключаемый к источнику постоянного тока, а также подключеннуюк выходным выводам тиристорного мос-та звезду коммутирующих конденсаторов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения и уменьшения массы игабаритов при получении повышенных20 выходных частот, он снабжен цепочкойиз последовательно соединенных вентилей включенной между шинами питанияинвертора, а также дросселем, подключенным между точкой соединения венти 2 лей этой цепочки и нулевой точкойзвезды коммутирующих конденсаторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. КантеИ.И. Статические преобЗО разователи частоты. Издательство Саратовского университета, 1966, с.295.2. Авторское свидетельство СССРР 489186, кл. Н 02 М 7/52, 1975.3. Авторское свидетельство СССРР 156230, кл. Н 02 М 7/00, 1965кКорре Редак ор М.Ша Заказ В 371/ббВНИИПИ 1130 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектна ираж 783 осударственногоелам изобретенийсква, Ж, Рау Подписное омитета СССР открытий кая наб., д, 4/5