Трехфазный автономный инвертор

Союз СоеетскихСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и 1873358(51)М. Кл.Н 02 М 7/48 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(71) Заявитель Красноярский политехнический институт(54) ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к преобразовательнойтехнике и может использоваться в системах электроснабжения и электропривода промышленныхустановок и транспортных средств.Известен трехфазный преобразователь частоты,5в котором питание инвертора осуществляетсяот нескольких источников, Он содержит электромашинный генератор переменного тока с несколькими выходными обмотками, выпрямители свыходными напряжениями, равными по величинеОуровням ступеней выходного напряжения, входыкаждого из которых подключены к обмоткамгенератора, а выходы - через сглаживающиефильтры и прямой и обратный мосты к выходным выводам, Преобразователь формирует отно.15сительно общей нулевой точки источниковтрехступенчатое напряжение путем подключениявыходных выводов к различным уровням постоянного напряжения 11,Известен также инвертор со ступенчатой фор.мой кривой выходного напряжения, Он содержитдва источника постоянного напряжения, подключенные к выводам постоянного тока мостовыхпереключателей, соединенных выводами перемен. ноготока по каскадной схеме, и дополнительные ключи, через которые выходные выводы связаны с выводами переменного тока мостовых переключателей. С помощью этих переключателейГна интервалекаждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярности и с помощью дополнительных ключей подключаются к выводам трехфазной нагрузки. В результате на выходе инвертора формируется трехфазное трехступенчатое напряжение (21.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трехфазный инвертор, который питается от двух источников постоян. ного тока и содержит ключи переменного тока, соединенные в два трехфазных моста, выводы постоянного тока каждого из которых образуют пару входных выводов инвертора для подключения одного из упомянутых источников пита. ния, а выводы переменного тока соединены не. посредственно с выходными выводами инвер. тора, С помощью ключей этих мостов на интервале каждой ступени источники соединяются последовательно в необходимой полярности и с помощью ключей этих же мостов подключа.,3 873358ются к выходным выводам, В результате навыходе инвертора формируется трехфазноетрехступенчатое напряжение 31,Недостатком такого инвертора является зна.чительный процент высших гармоник, содержа.шихся в выходном напряжении. Кроме основнойгармоники, в нем присутствует гармоники спорядковыми номерами К - 11, 13,23,25, ., 35, 37 а коэффициент гармоник напряжения К - 15,2%.оЦелью изобретения является улучшение формы кривой выходного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что трехфазный автономный инвертор, содержащий дватрехфазных моста на управляемых ключахпеременного тока, причем выводы переменноготока мостов соединены с соответствующими выходными выводами, а выводы постоянного токамостов связаны с соответствующими входнымивыводами, снабжен дополнительными входнымивыводами и управляемыми. ключами переменно.го тока по числу входных выводов, причемвыводы постоянного тока мостов соединены ссоответствующими входнь 1 ми выводами черезупомянутые дополнительные ключи переменного 25тока,На фиг, 1 представлена схема трехфазногоавтономного инвестора; на фиг, 2 - временныедиаграммы импульсов управления ключами икривая выходного напряжения инвертора для З 1случая, когда к инвертору подключено четыреисточника питания, а кривая выходного напряжения имеет шесть уровней.Трехфазный инвертор содержит ключи переменного тока 1 - 12 (например симисторы,встречно-параллельно включенные транзисторыс диодами,. транзисторы, включенные в диагонали постоянного тока диодных мостов или ти.ристоры с принудительной коммутацией), соединенные в два трехфазных моста с общим 4 Овыводом, ключи переменного тока 13, 14, 15и 16, через которые входные выводы 17 - 20подключены к выводам постоянного тока мостов, Свободные выводы, постоянного тока мостов соединены с общими входными выводами 4521 и 22. При большем копичестве уровнейиспользуются дополнительные ключи 23 и 24и входные выводы 25 и 26.устройство работает следующим образом,Управление ключами осуществляется импуль.сами напряжения диаграмма которых представлена на фиг. 2, где номера диаграмм соответствуют номерам ключей. Для получениянапряжения, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбираютсяиэ условия исключения гармоник, близких косновной. При этом напряжения подключенныхк выводам 17 - 20 источников, равные соответственно амплитудам ступеней линейного напря. женил, определяются по величине аппроксими.рующей синусоиды, проходящей через середи.ны горизонтальных участков ступеней,Рассмотрим работу схемы при формирова.нии выходного напряжения, имеющего шестьуровней, Кривая этого напряжения представле.на на фиг. 2. Для этого случая требуется четы.ре источника постоянного напряжения подклю.чаемые к выводам 17 - 20. Пятая и шестая ступени линейных напряжений формируются путемсуммирования напряжений источников, подклю.ченных к выводам 17 и 20, 18 и 19. Полупе.риод выходного напряжения можно разбитьна двенадцать равных интервалов,На первом интервале замыкаются ключи 1,6, 10, 11, 14 и 15, С помощью ключей 14и 15 источники с выводами 17 и 20 подключа.1ются к выводам постоянного тока трехфазныхмостов, а ключи 1 и 10 соединяют эти источ.ники последовательно и к их общей точкеподключают зажим фазы А, Замкнутые ключи6 и 11 соединяют зажимы фаэ В и С с выво.дами 21 и 20 соответственно. В результатеформируются первая положительная, пятая от.рицательная и четвертая положительная ступенитрехлинейных выходных напряжений;На втором интервале замыкаются ключи 4,5, 7, 12, 13 и 16. Ключи 13 и 16 подключаютвыводы 18 и 19 источников к выводам посто.янного тока мостов, а ключи 4 и 7 соединяютэти источники последовательно и к их общейточке подключают зажим фазы А, Замкнутыеключи 12 и 5 соединяют зажимы фаз В и Сс выводами 22 и 18 соответственно. На выходеинвертора формируются вторая положительная,шестая отрицательная и третья положительнаяступени линейных напряжений.Натретьем интервале замыкаются ключи 1,6, 10, 11, 13 и 16, С помощью ключей. 13 и 16к выводам постоянного тока мостов остаютсяподключены выводы 18 и 19 источников, а ключи 1 и 10 соединяют эти источники последовательно, но другими равноименными зажимамии к их общей точке подключают зажим фазы А, Замкнутые ключи 6 и 11 соединя 1 отзажимы фаз В и С с вьродами 21 и 19 соответственно, При этом формируются третья,по.ложительная, шестая отрицательная и втораяположйтельная ступени линейных напряжений.На следующих интервалах процессов,в инверторе происходят аналогично описанному всоответствии с диаграммой импульсов управления ключами, В результате работы инверторана его выходе формируется трехфазное напряжение, форма которого представлена на фиг. 2.Аналогичную форму имеют и фазные напря.жения.Подключение любой ветви схемы с помощьюключей переменного тока обеспечивает возмож.873358 5ность прохождения тока в двух направлениях и постоянство потенциалов фаз в течение каж. дого интервала, Это обуславливает работоспо собность схемы при любом коэффициенте мощ. ности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.В рассмотренном случае в выходном напря. женки присутствуют высшие гармоники с порядковыми номерами К: 23, 25, , 47, 49, , а К - 7,57%.Предлагаемыи инвертор позволяет улучшить форму кривой выходного напряжения без существенного усложненйя схемы.1Это обусловлено тем, что основная часть схемы (два трехфазных моста) остается неиз. менной при любом числе ступеней напряжения. При добавлении одного источника питания и одного ключа переменного тока порядковые номера высших гармоник, присутствующих в выходном напряжении, увеличиваются на шесть. Увеличивая число источников питания, можно сформировать трехфазное напряжение с любымчислом ступеней и получить без выходных фильтров практически синусоидальную форму кривой напряжения. 6 Формула изобретенияТрехфазный автономный инвертор, содержа.щий два трехфазных моста на управляемых ключах переменного тока, причем выводы переменного тока мостов соединены с соответствующими выходными выводами, а выводы посто.янного тока мостов связаны с соответствующи.ми входными выводами, о т л и ч а ю щ и й 1 О с я тем, что, с целью улучшения формы кри.вой выходного напряжения, он снабжен допол.ннтельными входными выводами и управляемы.ми ключами переменного тока по числу входных выводов, причем выводы постоянного токамостов соединены с соответствующими входными выводами через упомянутые ключи переменного тока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР И 575746,кл, Н 02 М 5/27, 1977,2. Авторское свидетельство СССР Ю 525212,кл, Н 02 М 7/44, 1977.3. Авторское свидетельство СССР по заявкеИо 2722791, кл Н 02 М 7/44, 1979.873358 оставитель А. Сыехред Л, Пекарь Редактор Е, Дорошен Корректор Ю аказ 9067/8 Тираж 733 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытии 113035, Москва, Ж, Раушская наб