Инвертор

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик иЗТ 336 О К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 15,10,81, Бюллетень38 Дата опубликования описания 15.10.81 но делам изобретений н открытий(71) Заявитель Саратовский политехнический институт(54) ИНВЕРТОР Изобретение относится к силовой преобразовательной технике н может быть использованодля электроснабжения цехов на повышеннойчастоте, для электроприводов турбокомпрессорных установок микрокриогенной техники, работающих на частотах выше 1500 Гц и для питания других многофазных потребителей привысоком качестве электроэнергии,Известен преобразователь повышенной частоты, содержащий подключенную к входным;зажимам через дроссель фильтра последовательную цепь из нагрузки и конденсатора фильтра,параллельно которой через коммутирующийдроссель подключен многофазный вентильныймост, а также включение в звезду коммутирую.щне конденсаторы, присоединенные к выходнымзажимам моста, и подключенные к входнымзажимам моста две цепочки из последовательносоединенных индуктивности и диода, причемобщая точка этих цепей соединена с общей точ.кой включенных в звезду коммутирующих кон.денсаторов 1.Недостатком данного преобразователя является сильная зависимость напряжения на коммутирующнх конденсаторах от величинынагрузки.Известен также преобразователь частоты,содержащий тиристорный мост с коммутирую.щнми конденсаторами, соединенными в звезду,общая точка которых подключена к входнымзажимам преобразователя через диоды 22.Недостаток данной схемы состоит в наличиипотерь в дросселях и диодах обратного тока,а также в высоком содержании высших гармоник в кривой выходного напряжения.Известны преобразователи частоты, выполнен.ные по многомостовым схемам, обеспечивающиеполучение выходного напряжения высокогокачества 32, 42, Я и 62Однако они сложны н обладают ограниченнымчастотным диапазоном.Известен также преобразователь частоты,содержащий два инверторных блока, каждый. из которых включает в себя тиристорный мост 20с катодным дросселем в цепи питания, и с коммутирующими конденсаторами в диагоналяхпеременного тока, мост обратных диодов, вы.водами переменного тока подключенный черездроссели к выводам переменного тока тиристорного моста, а также трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмоткакоторого соединена звездой, другая - треугольником, причем каждая из обмоток подключенак выводам переменного тока соответствующегоинвертора блока 71Данный преобразователь обладает жесткойвнешней характеристикой, высоким КПД иобеспечивает получение выходного напряжениявысокого качества. Основной недостаток схемысостоит в том, что при работе преобразователяна повышенных частотах, когда угол, соответ.ствующий минимально допустимому временизапирания для данного типа тиристоров, превы.шает 30 эл, град., значительная часть установленной мощности конденсаторной батареи расходуется на установление баланса мощностейв цепях импульсной обратной связи статическойсистемы стабилизации выходного напряжения.На частотах, при которых угол восстановлениязапирания приближается к 60 эл, град., режимработы преобразователя становится энергетичес.ки невыгодным,Наиболее близким по технической сущностик предлагаемому является инвертор, содержащий два тиристорных моста с коммутирующими конденсаторами в диагоналях переменноготока, причем анодные группы мостов черездве полуобмотки дросселя подключены к по.ложительному входному выводу, а катодныегруппы мостов соединены между собой и черездругой дроссель подключены к отрицательному входному выводу, и трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная обмоткакоторого соединена звездой, другая - треугольником, причем каждая из обмоток. подключена к выводам переменного тока соответствующего тиристорного моста Г 83Данный инвертор наряду с решением задачиувеличения мощности в единице оборудованияпозволяет получить значительное улучшениеформы кривой выходного напряжения, Основ.ным недостатком устройства является то, чтопри работе на повышенных частотах, когдатребуется иметь величины углов восстановления,достигающие 40 - 50 эл. град. и более), небольшие изменения параметров нагрузки приводятк значительным колебаниям выходного напря.жения, В частности, оказывается невозможнойработа преобразователя на холостом ходу.Кроме того, невозможность реализовать идеальную симметрию секций преобразователя приводит к неравномерному распределению потребляемого тока между мостами и, следовательно,к уменьшению выходной мощности преобразователя. Указанные недостатки приводят к сни.жению надежности устройства, и, следовательно, к сужению области его применения. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 Целью изобретения является повышениефункциональной надежности инвертора. Указанная цель достигается тем, что инвер.тор, содержащий два трехфазных тиристорныхмоста, анодные группы которых подключенык положительному входному выводу через полуобмотки первого дросселя, а катодныегруппы соединены между собой и подключенык одному из выводов другого дросселя, двегруппы коммутирующих, конденсаторов, подключенных к выводам переменного тока ти.ристорныхмостов, а также трехфазный трехобмоточный трансформатор, одна первичная об.мотка которого соединена в звезду, другая -в треугольник, причем каждая из обмоток под.ключена к выводам переменного тока соответ.ствующего тиристорного моста, снабжен двумядиодами, соединенными последовательно-встречно, причем катоды указанных диодов подключены к анодным группам тиристорных мостов,аноды через другой дроссель соединены с катодными группами тиристорных мостов, общаяточка соединения которых образует отрицатель.ный входной вывод преобразователя.На фиг. 1 изображена схема инвертора;на фиг, 2 - графики напряжений и токов, поясняющие его работу.Инвертор содержит два трехфазных тиристор.ных моста 1 и 2, анодные группы которыхподключены к положительному входному вы.воду через полуобмотки 3 и 4 дросселя 5, акатодные группы соединены между собой иподключены к одному из выводов дросселя 6,две группы коммутирующих конденсаторов 7и 8, подключенные к выводам переменного тока тиристорных мостов 1 и 2 соответственно,а также трехфазный трехобмоточный трансформатор 9, первичная обмотка 10 которого сое.динена в звезду и подключена к выводампеременного тока моста 1, обмотка 11 соеди.иена в треугольник и подключена к выводампеременного тока моста 2,Инвертор снабжен диодами 12 и 13, соединенными последовательно-встречно, причем катод диода 12 подключен к анодной группемоста 1, катод диода 13 - к анодной группемоста 2, аноды диодов 12 и 13 через дроссель6 соединены с катодными группами тиристорных мостов 1 и 2 общая точка соединениякоторых образует отрицательный входной вывод.Инвертор работает следующим образом.Диоды 12 и 13 и дроссель 6 образуют силовую отрицательную обратную связь, котораяработает при углах запирания 9 больших,чем 60 эл. град, Такой режим работы можетиметь место в двух случаях: при разгрузкеинвертора (режим холостого хода или близ.кий к нему) и в номинальном режиме, когда73360 5 8схема работает на частотах, при которых угол,соответствующий минимально допустимомувремени запирания для данного типа тиристо.ра, превышает 60 эл.град, При этом через дрос.сель 6 протекают с двенадцатикратной часто.той импульсы тока с ллителыюстью 2 (Ъ).Эти импульсы ускоряют перезаряд конденсато.ров 7 и 8 тем интенсивнее, чем больше уголпревосходит 60 эл,град, Тем самым осуществляется стабилизация выходного напряжения инвертора,При углах эапирания 960 эл.град, рабо.та схемы полностью аналогична работе извест.ного инвертора.Предложенное устройство выгодно отличаетсяот известного жесткой внешней характеристикой, способностью работать на холостом ходу,более равномерным распределением потребляемого тока между тиристорными мостами, устойчивостью при работе на двигательную нагрузку,что достигается за счет организации силовойобратной связи, причем простейшим образом,без специальным автоматических управляющихустройств.Немаловажным является и тот факт, чтовведение новых элементов не снижает КПД уст.ройства, так как силовая обратная связь образована таким образом, что исключена возможность накопления электромагнитной энергиив элементах схемьь Формула изобретения Инвертор, содержащий два трехфазных тиристорных моста, анодные группы которых подключены к положительному входному выводу через полуобмотки первого дросселя, а катодные группы соединены между собой и подключены к одному из выводов друтого дрос.селя, две группы коммутирующих конденсаторов, подключенных к выводам переменноготока тиристорных мостов, а также трехфазныйтрехобмоточный трансформатор, одна первич.ная обмотка которого соединена в звезду, дру.гая - в треугольник, причем каждая из обмоток подключена к выводам переменного токасоответствующего тиристорного моста, о т .10 лича ющий ся тем,что, сцельюповышения функциональной надежности, он снабжендвумя диодами,.соединенными последовательно.встречно, причем катоды указанных диодовподключены к анодным группам птристорных1 . мостов, аноды через друтой дроссель соеднненыс катодными группами тиристорных мостов,общая точка соединения которых образует отрицательный входной вывод преобразователя,Источники информации,принятые во внимап 1 е при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР У 489186, .кл. Н 02 М 7/52, 1975.2. Авторское свидетельство СССР У 615577,кл. Н 02 М 7/515, 1978.3. Патент США У 3775662, кл, Н 02 М 7(48,1973,4. Заявка Велнкобриташш У 1364995,кл, Н 02 М 1/18, 1974,5. Заявка ФРГ И 2257264, кл. Н 02 Р 13/20,19 /5,6, Патент США У 3876922, кл. Н 02 Р 13/00,1975,7, Применение ЗВМ для анализа и проектиро.ваиия вентильных преобразователей, (Тезисыдокладов научно. технического. семинара), Сара-тов, 1977, с, 13, рис; 1,8, Кантер И. И. Статические преобразователичастоты. Изд-во СГУ, Саратов, 1966, с, 98,рис. 2 - Зб,б.873360 сэ К оставитель Г,ехред СМигуио Ю. Макаренк Кор дактор Е, Дорошенко аказ 906 атент", г. ал ППП ул, Проектная Тираж 733 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5