Трехфазный инвертор

ОП ИСАНИЕ 81787 ЗИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СОюз СоветскикСоциапистическикРеспублик(53) УДК 621.314. .572 (088,8) ае делам изобретений н открытий(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательной полупроводниковой технике, в частности к трехфазным инверторам напряжения с широтно-импульсным управлением, не требующим предварительного перезаряда коммутирующего конденсатора перед очередным выключением тиристоров.Такие инверторы широко применяются в системах электроприводов с двигателями переменного тока при питании от аккумуляторной батареи, Последняя, как правило, 1 о . в процессе эксплуатации требует периодического заряда от сети переменного тока.Известен инвертор, содержащий прямой тиристорный и обратный диодный трехфазные мосты, общий узел коммутации с одним конденсатором и два дросселя 1. Недостатки такого инвертора заключают- ся в том, что необходимы дополнительные два дросселя и два диода для сброса избытка энергии, накопленной в основных дрос 20 селях инвертора за время разряда конденсатора, что в свою очередь приводит к увеличению коммутационных потерь энергии; нет возможности управлять величиной напряжения конденсатора при изменении нагрузки.При работе инвертора от аккумуляторной батареи он не может использоваться в качестве управляемого выпрямителя для ее заряда от сети переменного тока.Известен также инвертор с общим узлом коммутации, содержащий восемь коммутирующих тиристоров, пять конденсаторов и пять дросселей, участвующих в коммутационном процессе 2.Недостатки этого инвертора состоят в том, что относительно большое число тиристоров, конденсаторов и дросселей усложняет коммутационный узел и увеличивает его массу и габариты. Вместе с тем конденсаторы инвертора требуют перед очередной коммутацией подготовительного перезаряда, в связи с чем возрастают коммутационные потери энергии. Наряду с указанными недостатками следует отметить, что обратный мост инвертора соединен с источником питания через конденсатор, что ограничивает сферу использования инвертора.Инвертор напряжения имеет общий узел коммутации, состоящий из вентильного переключателя, конденсатора, последовательно соединенного с переключателем, и дросселя в цепи источника питания 3.Такому инвертору свойственны повышенные коммутационные потери энергии, вызванные необходимостью подготовительного перезаряда конденсатора и одновременным выключением всех шести тиристоров прямого моста при разряде конденсатора. Вместе с тем высокая частота напряжения конденсатора приводит к значительному увеличению его мощности, массы и габаритов.Известен еще инвертор, который имеет коммутирующий узел, содержащий 1 О тиристоров, два конденсатора и дроссели 4.Недостатки данного инвертора состоят в большом количестве тиристоров и конденсаторов, необходимости подготовительного перезаряда конденсаторов, и в рассеивании части энергии коммутирующих дросселей на специально включенных резисторах, с целью ограничения напряжения на конденсаторе, При этом увеличиваются масса и габариты инвертора, возрастают потери энергии в его силовых элементах, усложняется процесс управления и снижается надежность инвертора,Наиболее близким к предлагаемому является инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам тиристорный мост, между тиристорами каждой фазы которого включен соответствующий дроссель, соединенный концами с одними электродами диодов соответствующей фазы обратного диод- ного моста, причем другие одноименные электроды диодов, объединенные соответственно в анодную и катодную группы, подключены анодной группой через вентиль к отрицательному входному выводу, а катодной группой через другой вентиль - к положительному входному выводу, и соединены между собой через два согласно-последовательно включенных коммутирующих тиристора, общая точка которых соединена с одной обкладкой коммутирующего конденса гора, подключенного другой своей обкладкой к общей точке двух других коммутирующих тиристоров, соединенных со входными выводами.Известное .устройство не требует подготовительного перезаряда конденсатора, имеет автоматическое ограничение напряжения конденсатора на уровне, близком к напряжению источника, обладает относительно ма лым числом коммутирующих элементов и не имеет перенапряжений на тиристоре прямого моста 5.Основной недостаток этого устройствазаключается в том, что в процессе перезаряда конденсатора ток коммутации протекает по трем ветвям, одновременно через все фазные дроссели, что приводит к необходимости увеличения их индуктивности, массы и габаритов. В период коммутации возникают повышенные потери энергии. Наряду с этим следует отметить, что ононе может использоваться в режиме управляемого выпрямителя и не позволяет регулировать величину напряжения конденсатора.Цель изобретения - улучшение энергетических и массо-габаритных показателей за счет уменьшения индуктивности дросселей и коммутационных потерь энергии, а также расширение функциональных возможностей 1 Оинвертора в результате использования его в качестве управляемого выпрямителя для заряда аккумуляторной батареи от сети переменного тока.Указанная цель достигается тем, что соединение анодной и катодной шин обратного 1 Б моста с источником питания выполнено посредством управляемых вентилей, причем направление проводимости последних противоположно ЭДС батареи.На фиг. 1 представлена схема инвертора;на фиг. 2 - пример диаграммы импульсов управления тиристорами и форма напряжения фазы; на фиг. 3 - диаграмма импульсов управления тиристорами и форма выходного напряжения при работе инвертора в качестве выпрямителя.2 Принципиальная схема инвертора, содержит мост на тиристорах 1 - 6, обратный диодный мост на тиристорах 7 - 12, коммутирующий узел в составе тиристоров 13 - 16 и конденсатора 17, два тиристора 18 и 19 и фазные дроссели 20 - 22.30Инвертор работает следующим образом.Перед начальным подключением инвертора к нагрузке конденсатор заряжают, для чего необходимо включать тиристоры 13 и 15 совместно с любым из тиристоров катодной группы моста тиристоров 2, 4, 6, или тиристоры 14 и 16 одновременно с любым из тиристоров анодной группы моста тиристоров 1, 3, 5. Выключение тиристоров 1, 3 и 5 происходит в процессе разряда конденсато 4 о ра после включения тиристоров 13 и 15.Конденсатор разряжается через один из фазных дросселей и открытый тиристор из группы 2, 4 и 6. При этом напряжение конденсатора прикладывается к тиристорам 1, 3 и 5 в направлении, противоположном 4 их проводимости что приводит к эффективному восстановлению вентильных свойств.По окончании разряда конденсатора включается тиристор 18, через который разряжается энергия фаз активно-индуктивной нагрузки (23, 24 и 25).Изменение задержки включения тиристора 18 позволяет управлять величиной напряжения конденсатора,Для выключения тир исторов катоднойгруппы включают тиристоры 14 и 16, а после разряда конденсатора включают тиристор 19, назначение которого аналогично тиристору 18.817873 Формула изобретения 12 Таким образом, производится разряд конденсатора через один дроссель и создаетсявозможность управления напряжением конденсатора в зоне значений, превосходящихнапряжение батареи.Пример диаграммы импульсов управления тиристорами 1 - 12 инвертора и форманапряжения фазы приведены на фиг. 2, где1 - относительное значение времени,11" - относительная длительность импульсов напряжения,Ц - напряжение источника питания.Для заряда батареи необходимо отсоединить две фазы нагрузки и на освободившиеся зажимы подключить источник переменного тока,Регулирование тока заряда производится изменением задержки включения тиристоров 18 и 19 относительно момента времени, при котором переменное напряжение заряда 13 становится равным напряжениюСаккумуляторной батареи 11. При достижении соотношения 13 (Ц тиристоры 18 и19 выключаются.Диаграмма импульсов управления тиристоров 18 и 19 и форма выходного напряжении при работе инвертора в качестве управляемого выпрямителя дана на фиг. 3, гдеПИ - первичные импульсы, УЗ - управляемая задержка, ИТ - импульсы управления вентилями, ПСТ - интервалы проводящего состояния вентилей, ИН - импульс силового напряжения. Трехфазный инвертор, содержащий подключенный ко входным выводам тиристорный мост, между тиристорами каждой фазы которого включен соответствующий дроссель, соединенный концами с одними электродами диодов соответствующей фазы обратного диодного моста, причем другие одноименные электроды диодов, объединенныесоответственно в анодную и катодную группы, подключены анодной группой черезвентиль к отрицательному входному выводу, а катодной группой через другой вентиль - к положительному входному выводу,и соединены между собой через два соглас 10 но-последовательно включенных коммути. -рующих тиристора, общая точка которыхсоединена с одной обкладкой коммутирующего конденсатора, подключенного другойсвоей обкладкой к общей точке двух других коммутирующих тиристоров, соединенных со входными выводами, отличающийсятем, что, с целью улучшения энергетических и массо-габаритных показателей, в качестве вентилей использованы тиристоры.Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе1, Ситник Н. Х., Некрасов Л. Т Беркович Е. И., Ягупов С. М. Автономные инверторы напряжения с отделенными от нагрузки конденсаторами. М. Энергия, 968,с. 26.2. Патент Англии1174118,кл, Н 02 гп 7/52, 1969,3. Патент Англии1288866,кл. Н 02 в 7/52, 1971.4. Повышение эффективности устройствпреобразовательной техники. Материалынаучно-технической информации, ч. 4. К.,Наукова думка, 1973, с, 167.5, Павлушков Б. Э, Расчетные соотношения в системе Источник-инвертор-двигатель при формировании трехфазного напряЗ 5 жения методом синхронизированной модуляции. Депонированная рукопись в Информэлектро.118 - Д/77, 1977.еб ом Редактор Н. БезроднаяЗаказ 933/73 ВНИИПИпо113035, Милиал ППП Составитель И. ЖТехред А. БойкасТираж 730Государственного комиелам изобретений и отсква, Ж - 35, РаушскаяПатент, г. Ужгород, у Корректор Подписное ета СССР рытийнаб., д. 4/5 Проектная, 4