Автономный инвертор

(22) Заявлено 05. 03. 81 (21) 3257342/24 51)М. К рисоелинением заявки М М 7 Гкумрстееккье кфактвт СССР Ю закво кзфретекка и вткрытий.02.83, Бюллетень Мания описания 0 1,03 дфь, ГЗабровский, Г.Б, Лазарев, Е.М. ярошенко":и ф.ф. Чуру) Авторы изобретен ской СО тдел энергетической кибернетики АН Молд 7) Заявите НВЕРТОР(54) АВТОНО ый рабилях,олюсаабочег ент юстью ком ных ка ован ограни неупра зистор Нед а явлловле части ,ностя резис тотныи личени ний, б колеба близок к предлагаем нвертор, содержит в 1Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетбыть использовано в преобразователях,работающих на индуктивную нагрузку,например на асинхронный двигатель.Известны технические решения, 5обеспечивающие утилизацию избыточнойэнергии, накапливаемой в индуктивностях рассеяния асинхронного двигателя ( АД ), в которых избыточная энер"гия переводится вначале в специально устанавливаемый накопительный конденсатор, а затем через вспомогательный инвертор передается обратнов сеть 11 33.Основными недостатками таких решений являются необходимость применения специального накопительногоконденсатора большой емкости, а также наличие ведомого сетью инвертора20со своей системой управления и ре. гулирования.Наиболее омуавтономный и -фазочии мост на управляемых вена-фазный неуправляемый мост, которого соединены с полюсами о моста через коммутирующиевключенные согласно с поляруправляемого выпрямителя, и тирующих конденсаторов, вклюмежду выводами переменного тоанных двух мостов, Для демпфи; колебательных процессов и ения перенапряжений к выходу ляемого моста подключен рестатками известного инвертоются пониженный КПД, что обус рассеянием при коммутациях нергии, запасенной в индуктив нагрузки, на демпфирующем ре, а также ограниченный часдиапазон, поскольку при увечастоты коммутаций до значеизких к собственным частотам ельных контуров, образован 3 100 ных коммутирующими конденсаторами и индуктивностями нагрузки, в инверторе развиваются резонансные явления, что приводит к нарушению работоспособности инвертора.Цель изобретения - повышение КПД инвертора и расширение его частотного диапазона.Поставленная цель достигается тем, что автономный инвертор, содержащий а-образный рабочий мост йа управляемых вентилях, в-фазный неуправляемый мост, полюса постоянного тока которого соединены с одноименными полюсами рабочего моста через коммутирующие вентили, включенные согласно с полярностью неуправляемого моста, и в коммутирующих конденсаторов, включенных между выводами переменного тока укаэанных двух мостов, снабжен вспомогательным неуправляемым в-фазным выпрямителем и п 1-фазным трансформатором, первичная обмотка которого подключена к входу неуправляемого моста, а вторичная обмотка - к входу вспомогательного выпрямителя, включенного последовательно с рабочим мостом.Введение вспомогательного выпрямителя и трансформатора позволяет передать в источник питания часть энергии, запасенной в индуктивностях нагрузки. При коммутации эта энергия передается в коммутирующие конденсаторы, которые в межкоммутационные интервалы частично разряжаются через трансформатор и вспомогательный выпрямитель, передавая, тем самым, часть накопленной ими энергии в источник питания, Последнее обеспечивает эффективное демпфирование коммутационных колебательных процессов без потерь энергии, что позволяет повысить КПД и расширить частотный диапазон инвертора.На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого автономного инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство включает управляемые вентили 1-6, образующие рабочий мост 7, коммутирующие управляемые вентили 8 и 9, неуправляемый мост 10, собранный на вентилях 11-16, коммутирующие конденсаторы 17-19, включенные между входом рабочего моста и входом неуправляемого моста 10. Полюса неуправляемого моста соединены с одноименными полюсами рабочего152030 35 40 45 50 55 дующим образом, Пусть в начальный момент времениоткрыты вентили 1 и 2 рабочего моста7 и ток протекает по цепи: вентиль 1 - обмотка 30 - обмотка 32 - вентиль 2. Коммутирующие. конденсаторы17-19 заряжены с полярностью, показанной на чертеже. Величина напряжения на каждом конденсаторе 17-19 равна сумме соответствующего фазного напряжения двигателя 29 и постоянной составляющей, сформированной в процессе предыдущей коммутации. Постоянные составляющие напряжение на конденсаторах 17-19 равны. При этом напряжение на входе неуправляемого моста 10 и на первичных обмотках 20-22 трансформатора 23 равно нулю.Очередная коммутация начинается включением коммутирующего вентиля 8. Под действием предкоммутационного напряжения конденсатора 17 происходит выключение вентиля 1 и начинается перезаряд конденсаторов через вентили 8, 11, 13 и 15,обмотки двигателя 30-32 и вентиль 2. Процесс перезаряда конденсаторов 17-19 продолжается до тех пор, пока полярность напряжения на них не изменит знак, а постоянная составляющая этих напряжений будет достаточной для обеспечения последующей коммутации.В этот момент времени включается вентиль 3 и начинается переход тока с коммутирующего вентиля 8 в рабочий вентиль 3. Этот переход осуществляется колебательными процессами обмена энергией между индуктивностями обмоток 30-32 двигателя 29 и коммутирующими конденсаторами 17-19. В момент времени, соответствующий полному переходу тока в рабочий вентиль 3, коммутирующий вентиль 8 отключается и ток протекает далее по 138/ 4моста через коммутирующие вентили 8 и 9, включенные согласно с полярностью неуправляемого моста, К входу неуправляемого моста подключены также первичные обмотки 20-22 трансформатора 23. Его вторичные обмотки 21-26 подключены к входу вспомогательного неуправляемого выпрямителя 27, вход которого соединен последовательно и согласно с источником 28 питания. Нагрузкой автономного инвертора является .асинхронный двигатель 29 с обмотками 30-32.Автономный инвертор работает сле5 1001 цепи: вент иль 3 - обмот ки 31, 32 - вентиль 2.Напряжение на коммутирующих конден- .саторах в этот момент времени отличается от суммы постоянной составляющей и фазного напряжения на величину, определяемую энергией, запасенной ранее, индуктивностями двигателя 29, Вследствие этого на первичных обмотках 20-22 и вторичных обмотках 24-26 трансформатора 23 появ фляется напряжение. Под действиемэтого напряжения происходит переключение вентилей вспомогательного неуправляемого выпрямителя 27 таким образом, то ток источника 28 пита" ния с учетом трансформации. протекаетпо коммутирующим конденсаторам17-19, выравнивая напряжение на них.В момент времени, когда напряжение на конденсаторах станет. равно . 20аумме соответствующего фазного напряжения и одинаковой для всех конденсаторов постоянной составляющей,процесс разряда прекращается, таккак напряжение на первичных обмотках 1трансформатора 23 становится. равным нулю. На этом коммутация заканчивается.В процессе выравнивания напряжения на коммутирующих конденсаторах щ в контуре обмена энергией, образованные индуктивностями двигателя и коммутирующими конденсаторами, вносится индуктивность намагничивания трансформатора, имеющая большое значение, превышающеезначение индуктивности обмоток двигателя более чем в 1 О раз. Это приводит к тому, что колебательные контуры практически размыкаются, а колебательные процессы прекращаются, т.е; ,происхОдит эффективное демпфирование колебаний с передачей части энергии в источник питания.На фиг. 2 приведены диаграммы напряжения на коммутирующем конденсаторе О, фазной ЭДС нагрузки 1 и тока через фазную обмотку трансформатора Как видно из диаграмм, трансформатор работает с частотами, близкими к собственным частотам обмена энергией между индуктивностями нагрузки и конденсаторами, которые не зависят от частоты коммутации и имеют существенно более высокие значения. Поэтому применение трансформатора не ограничивает снизу диапазон выходных частот инвертора.Мощность введенного трансформатора составляет 5-10 от мощности основного вентильного оборудования.Применение предлагаемого изобретения позволяет повысить КПД инвертора на 2-33 и расширить частотный диапазон на 5-103.формула изобретенияАвтономный инвертор, содержащийщ-фазный рабочий мост на управляемыхвентилях, щ-фазный неуправляемыймост, полюса постоянного тока которого соединены с одноименными полюсами рабочего моста через коммутирующие вентили, включенные согласнос полярностью неуправляемого моста;и в коммутирующих конденсаторов,включенных между выводами переменного тока указанных двух мостов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения КПД и расширениячастотного диапазона, он снабженвспомогательным в-фазным неуправляемым выпрямителем и в-фазным трансформатором, первичная обмотка которогоподключена к входу неуправляемогомоста, а вторичная обмотка - к входувспомогательного выпрямителя, включенного последовательно с рабочиммостом,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Автоматизированный электропривод в промышленности. Сборник. М.,"Штиинца", 1979, с. 35-36.3, Преобразовательная техника.Сборник, М., 1976, й 10 (81), с. 20.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке Н 2766533/07,кл. Н 02 М 7/515, 1979ыцыквич КоП Редактор Л. ПчелинскаЗаказ 1439/70ВНИИПИ Государствпо делам изобр11305 Москва Жв а Под ное Про тная филиал ППП "Патен Составите я Техое 8 Ж,Тираж 685 енного комитета С етений и открытий