Инвертор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 961077(3) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(531 УДК 621. 314. .572(088.8) Опубликовано 23. 09, 82, Бюллетень Йо 35 Дата опубликования описания 23.09.82(72) Авторы изобретения И.И. Кантер, Н.П. Митяшин, И.И. Артюхов и С.Ф. Степанов Саратовский ордена Трудового Красного Знамени: политехнический институт(54) ИНВЕРТОР ми 1 и 2 . Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для централизованного снабжения потребителей на повышенных частотах при высоком качестве электроэнергии.Известны автономные инверторы, состоящие из двух тиристорных мостов с конденсаторной коммутацией, выходные напряжения которых складываются геометрически, причем к выводам переменного тока каждого моста подключено устройство регулирования реактивной мощности, выполненное по схеме с линейными дросселями, последовательно соединенными с встречно- параллельными управляющими вентиляОНедостатком укаэанных устройств является их сложность в силу значительного количества управляемых вентилей.Известен также автономный инвертор5 включающий мост основных тиристоров с коммутирующими конденсаторами и мост возвратных диодов, выводы постоянного тока котораго соединены с входными выводами инвертора через дополнительные тиристоры3.30 Однако он устойчиво работает в узком диапазоне частот и при небольшихизменениях параметров нагрузки, не обеспечивая при этом высокого качества кривой выходного напряжения.Известны также автономные инверторы, состоящие иэ двух мостовых инверторов с конденсаторной коммутацией, выходные выводы которых подключены к первичным обмоткам трехфазного трансформатора, причем одни иэ первичных обмоток соединены звездой, другие - треугольником 4.укаэанные инверторы, наряду с решением задачи увеличения мощности в единице оборудования, позволяют получить значительное улучшение формы кривой выходного напряжения.Недостатками инвертора являются зависимость выходного напряжения от параметров нагрузки, неравномерность деления тока между тиристорными мостами при возможной асимметрии входящих в систему инвертора элементов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автономный инвертор, содержащий два трехфазных тиристорных моста, выводы постоянного тока которых связаны с входными выводами, причем сНа фиг. 1 представлена схема предлагаемого инвертора; на Фиг. 2 - гра-. . Фики, поясняющие работу инвертора.Автономный инвертор включает два 60 трехфаэцых тиристорных моста 1б и 7 - 12 выводы постоянного тока ко" торых связаны с входными выводами через дроссели 13 и 14 фильтра. Выводы переменного тока моста 1 - б соедй одним иэ них - через соответствующиедроссели фильтра, а вйводы переменного тока каждого моста соединены через конденсаторы цежду собой ичерез дроссели - с выводами переменного тока соответствующего моста об.ратных диодов, выводыгпостоянноготока которого подключены к выводам,постоянного тока данного тиристорногомоста, а также трехфазный трансформатор с шестью первичными обмотками,.10три иэ которых соединены звездойи подключены к выводам переменноготока одного моста, а три других -треугольником и подключены к выводам переменного тока другого моста 5. 5 Известный инвертор обладает жесткой внешней характеристикой и устойчивостью при работе на двигательную нагрузку. 20Недостатком его схемы является завышенная величина установленной мощности коммутирующих конденсаторов и вентильного комплекта, которая является следствием импульсного харак тера процессов, протекающих в контурах компенсации реактивной мощности. Целью изобретения является улучшение масса-габаритных показателей.Укаэанная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий два трехфазных тиристорных.моста, выводы постоянного тока которых связаны с входными выводами, причем с одним из них через соответствующие дроссели Фильтра, а выводы переменного тока каждого моста соединены через конденсаторы между собой и через дроссели с выводами переменного тока соответствующего моста обратных 40 диодов, а также трехфазный трансформатор с шестью первичными обмотками, три из которых соединены звездой и подключены к выводам переменного тока одного тиристорного моста, а три 45 других - треугольником и подключены к выводам переменного тока другого моста, снабжен дополнительными тиристорами, один иэ которых включен между положительным. входным выводом 50 и общей очкой соединения катодных групп мостов обратных диодов, а два других включены между катодной группойтиристорного моста и анодной группой соответствующего моста обратных диодов иены через конденсаторы 15 - 17 между собой и через дроссели 18 - 20с выводами переменного тока мостаобратных диодов 21 - 26. Выводы пере-менного тока моста 7 - 12 соединенымежду собой через конденсаторы 2729 и через дроссели 30 - 32 с выводами переменного тока моста обратныхдиодов 33 - 38,Инвертор содержит также трехфазный трансформатор 39, одни первичные обмотки 40 которого соединенызвездой, другие 41 - треугольникомпричем обмотки 40 подключены к выводам переменного тока тиристорногсмоста 1 - б, обмотки 41 - к выводампеременного тока моста 2 - 7. Инвертор снабжен дополнительными тиристорами 42 - 44, причем тиристор 42включен в соответствующей полярностимежду положительным входным выводоми общей точкой соединения катодов диодов 21, 23, 25, 33, 35 и 37, тиристор 43 включен между катодной группой 2, 4 и б тиристорного моста ианодной группой 22, 24 и 26 диодногомоста, а тиристор 44 включен междукатодной группой 8, 10 и 12 тиристорного моста и анодной группой 34,36 и 38 диодного моста.Автономный инвертор работает следующим образом.Тиристорные мосты 1 - б и 7 - 12осуществляют преобразование постоянного напряжения в переменное трех -фазное напряжение. Так как одни первичные обмотки 40 трансформатора 39соединены звездой, а другие 41 - треугольником, то между соответствующими линейными напряжениями долженбыть обеспечен сдвиг фаз, равный30 эл. град., что достигается сдвигом во времени управляющих импульсов,подаваемых на управляющие электроды тиристоров мостов 1 - б и 7 - 12.Кроме того, число витков первичной обмотки 40 трансформатора 39 должно быть в ГУ раз меньше, чем числовитков обмотки 41. Чем точнее выполняются эти условия, тем ближе к синусоидальной форма выходного напряжения инвертора.Жесткость внешней характеристикиинвертора обеспечивается системойкомпенсации реактивной мощности,включающей тиристоры 42 - 44, мосты обратных диодов 21 - 26, 33 - 38,и дроссели 18 в . 20 и 30 - 32.Для пояснения механизма стабилизации выходного напряжения рассмотримв начале процессы в одном из мостов,например 1 - б. При очередной коммутации рабочего тиристора, например,6, напряжение на нем отрицательнонекоторое время, отвечающее углу эапирания. Так как обратный диод26 и дроссель 20, подключенные ксоответствующему выводу тиристорного моста, соединены с катодной груп-.пой этого моста через тиристор 43,то диод 26 открывается лишь в томслучае, если на тиристор 43 будет подан управляющий импульс в;момент вре.мени,соответствующий углу ас (аотсчитывается с момента коммутации тиристора. 6) (фиг.2).Включение диода 26 приводит квозникновению импульса тока, имеющего длительность 2( -а (при Ы с 3) .Импульсы токов дросселей 18-20 и 3032 ускоряют перезаряд коммутирующихконденсаторов 15 - 17, 27 - 29 и могут быть использованы для компенсации их реактивной мощности. Введенные в схемч автономного инвертора ти,ристоры 42 - 44 позволяют задержатьвключение обратного моста на угол(если о(р) и вовсе не подключить обратный мост (если о/5). С помощью 2 Оавтоматического регулирования можнотак изменять углы задержки а( (дпяобратного моста 21 - 26) и а (дляобратного моста 33 - 38), чтобы вноминальном режиме с(.== и обНоюратные мосты не включались.На холостом ходу углы задержки(1 но(2 делаются равными нулю и происходит максимально возможная компенсация реактивной мощности. Для такого изменения углов с,(, в зависимости от нагрузки инвертора достаточно в системе управления организовать обратную связь, при которой задержка сl о пропорциональна токунагрузки.В схеме известного инвертора диоды обратных мостов открывают непосредственно в момент выключения соответствующего рабочего тиристора,при этом длительность импульсов тока, протекающих через дроссели системы компенсации составляет 2). В результате этого в схеме (5) в номинальном режиме неизбежно возникаютимпульсы тока, ускоряющие перезаряд 45коммутирующих конденсаторов и, следовательно, часть реактивной мощностибатареи коммутирующих конденсаторовЬЯ требуется для компенсации этоготока. 50Так как в предлагаемой схеме имеется возможность изменять моментвключения обратного моста, то установленная мощность ее конденсаторной батареи на величину ЬЯ меньше 55таковой, чем в схеме (5), Кромеэтого, при заданной нестабильностивыходного напряжения, вызванной из-менением нагрузки, установленная мощность тиристоров и диодов меньше, рчем и схеме (5). Это объясняетсятем, что на холостом ходу в схемеВ(фиг. 1) требуется компенсировать меньшую емкостную мощность и, следовательно; требуются импульсы тока меньшей амплитуды.Наличие раздельного управления обратными мостами позволяет испольэовать их также для балансировки токов, потребляемых рабочими мостами. Управляемйй межмостовой разбаланс углов О 1, ( приводит,к разбалансу токов обратных мостов, что,благодаря рассеянию трансформатора, приводит к межмостовому разбалансу углов запирания, что, в свою очередь, вызывает желаемое изменение токов в цепях питания.Формула изобретенияИнвертор, содержащий два трехфаэных тиристорных моста, выводы постоянного тока которых связаны с входными выводами, причем с одним из нихчерез соответствующие дроссели фильтра, а выводы переменного тока каждо"го моста соединены через конденса 1торы между собой и через дросселис выводами переменного тока соответ-,,ствующего моста обратных диодов, атакже трехфазный трансформатор сшестью первичными обмотками, три иэкоторых соединены звездой и подклю-,чены к выводам переменного,:ока одного тиристорного моста, а три других - треугольником и подключены квыводам переменного тока другого моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью улучшения массо-габаритных показателей, он снабжен дополнительными тиристорами, один из которыхвключен между положительным входнымвыводом и общей точкой соединениякатодных групп мостов обратных диодов, а два других включены между катодной группой тиристорного моста ианодной группой соответствующего мос.та обратных диодов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 183269, кл. Н 02 М 7/515, 1966.2. Авторское свидетельство СССРР 497693, кл. Н 02 М 7/515, 1975.3. Авторское свидетельство СССР9 432643, кл. Н 02 М 7/48, 1974.4. Кайтер И.И. Статические преобразователи частоты. Иэд-во Саратовского университета. Саратов, 1966,а. 98, рис. 2-36 а, 2-36 б.5. Применение ЭВМ для анализа ипроектирования вентильных преобразователей. Тезисы докладов научнотехнического семинара. Саратов, 1977,с. 13, рис. 1.