Автономный инвертор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 М, Кл,с присоелинением заявки Эй Н 02 М 7/515 1 ввударствонвд квинтет ееср ав авяан нзайрвтенн 11 н Фтнритна(53) УДК 621,314, .572(088,8) Дата опубликования описания 15.06,82 И.И, Кантер и И.Я. Артюхов(72) Авторы изобретения Саратовский политехнический институт(54) АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано. при создании тиристорных комплексов, обеспечивающих электроснабжение .цехов на повышенных5 частотах при высоком качестве энергии. Известен автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфазных тиристорных моста с отсекающими диодами и коммутирующими конденсаторами, при этом вцепь питайия тиристорных мостов включены тиристоры и вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка которого соединена с выходом дополнительного однофазного инвертора, соб-. ранного по схеме с отсекающими диодами. К выводам переменного тока трехфазных тиристорных мостов подключены выводы первичный обмоток выходныхтрансформаторов, вторичные обмотки,которых включены последовательно, Приэтом между выходными выводами вторич"ных обмоток и нагрузкой включенфильтр Г 13. Однако распределение мощности между инверторными мостами с помощью двух трансформаторов, вторичные об".;", мотки которых соединены последовательно, не является оптимальнымс точки зрения массогабаритных, стоимостных и энергетических соображений. последовательное соединение вторичных обмоток трансформаторов решает проблему равномерной нагрузки тиристорных мостов по току лишь в ограниченном частотном диапазоне. В указанной схеме коммути" рующие конденсаторы включены параллельно первичным обмоткам трансформаторов через отсекающие диоды. На относительно низких частотах, когда время, в течение которого конденсаторы подключены к трансформатору, мало9362 ных батарей, несимметрией управления, оразличием динамических и статическиххарактеристик тиристоров, Кроме того,20 каждого моста соединены через конден- З 5 4 О 45 по сравнению с шестой частью периода (интервалом), оба моста загруженыравномерно. С ростом частоты времяпереэаряда конденсаторов становится сравнимым с интервалом. При этом воэникает разбаланс токов, потребляемыхмостами от источника постоянного на"пряжения, определяемый межфаэным имежмостовым разбалансом конденсаторналичие последовательных элементов ввыходных фильтрах последовательноевключение вторичных обмоток приводитк смягчению внешней характеристики,ч являющеися к этому же частотозависимой.,Указанная схема сложна. Она содержит значительное количество вентилей, конденсаторов и три трансформатора. Способ включения трансформаторов исключает использование одного моста в автономном режиме на половинную мощность в тех случаях, когдаэто возможно (при пониженной нагрузке) или необходимо (ремонтно-профилактические работы). Известен также автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходногонапряжения, содержащий два трехфаз"ных тиристорных моста, выводы постоянного тока которых связаны со входными выводами через сглаживающиедроссели, а выводы переменного тока саторы между собой и через трехфазный трансформатор с выходными выводами инвертора, причем трансформаторимеет шесть первичных обмоток, трииэ которых соединены звездой и подключены к выводам переменного токаодного тиристорного моста, а три других - треугольником и подключены квыводам переменного тока другогомоста21.Недостатками указанного инвертора являбтся зависимость выходного напряжения от параметров нагрузки и невоэможность реализовать симметриюсекций инвертора, что приводит к неравномерному распределению потребляемого тока между мостами и следовательно к уменьшению выходной мощности инвертора и .ухудшению качества кривой его выходного напряжения.Введение в схему автономного ин-. вертора мостов обратных диодов, связанных с выводами переменного тока 50 55 98 4тиристорных мостов через дроссели, позволяет получить жесткость внешней характеристики, пригодную для работы инвертора на резко переменную нагрузку3 Однако импульсный характер токов, протекающих в контурах компенсации реактивной мощности, приво" дит к ухудшению использования вентилей схемы по току и повышению установленной мощности электромагнитных элементов.Наиболее близким к предлагаемому является автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфазных тиристорных моста, выводы постоянного тока которых связаны со входными выводами через дроссели фильтра, а выводы переменного тока соединены через конденсаторы между собой и подключены к выводам первичных обмоток выходных трансформаторов, вторичные обмотки которых включены последователь" но. При этом к выводам переменного тока каждого тиристорного моста подключено устройство регулирования 1 реактивной мощности, выполненное по схеме с линейными дросселями, последовательно соединенными со встречно-параллельными тиристорами 1.Данному инвертору в равной степени присущи те же недостатки, которые отмечены для схемы инвертора 11. Кроме того, существенным недостатком схемы является большое количество дросселей (по три в каждом регулирующем устройстве)., массы и габариты которых составляют до 20 массы и габаритов всего инвертора.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов инвертора.Указанная цель достигается тем, что автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения, содержащий два трехфазных тиристор" ных моста, выводы постоянного тока которых связаны со входными выводами, причем с одним иэ них - через соответствующие дроссели фильтра, а выводы переменного тока соединены через .конденсаторы между собой и через многообмоточный индуктивный элемент с выходом иивертора, а также регулирующие тиристоры и дроссели, снабжен разделительными диодами, которые .вместе с регулирующими тиристорами и дросселями соединены в три индуктивно-вентильные группы, каждая из кото5 936 рых включает в себя четыре тиристо ра, два диода и дроссель, включенный между точкой соединения катодов тиристоров и точкой соединения анодов, причем катод диода и аноды двух 5 тиристоров каждой группы подключены к соответствующим выводам переменного сока одного тиристорного моста,а катод другого диода и аноды двух других тиристоров данной группы подключены к соответствующим выводам переменного тока другого моста, при этом многообмоточный индуктивный элемент выполнен на одном магнитопроводе и имеет вторичную и две первичные обмотки, одна из которых соединена в звезду и подключена к выводам переменного тока одного тиристорного моста, а другая соединена в треугольник и подключена к выводам переменного 20 тока другого тиристорного моста. 298 6 При работе инвертора на номинальную нагрузку тиристоры 22-33 закрыты, поэтому реактивная мощность конденсаторов 15-17 и 18-20 расходуется только на создание требуемого угла запиранияи компенсацию реактивной мощности нагрузки,При отключении части нагрузки высвобождающаяся реактивная мощность емкоствого характера компенсируется На чертеже показана схема автономного инвертора.Автономный инвертор с улучшенной формой кривой выходного напряжения содержит трехфазные тиристорные мосты 1-6 и 7-12, выводы постоянного тока которых связаны со входными выводами через дроссели фильтра 13 и 14, а выводы переменного тока соединены через конденсаторы 15-17 и 13- 20 между собой и через многообмоточный индуктивный элемент 21 с выходом инвертора. Инвертор содержит также35 регулирующие тиристоры 22-23,дроссели 34-36 и снабжен разделительными диодами 37-42, которые вместе с регулирующими тиристорами 22-23 и дросселями 34-36 соединены в три индуктивно-вентильные группы, первая из которых включает в себя тиристоры 22, 25, 30 и 33, диоды 39 и 40 и дроссель 34, включенный между точкой соединения катодов тиристоров 22, 2530 и 33 и точкой соединения анодов диодов 39 и 40, причем катод диода 39 и аноды тиристоров 22 и 25 подклюцены к выводам переменного тока С А 81 моста 1-6, а катод диода 40 и аноды тиристоров 30 и 33 - к выводам переменного тока А 8,2 Смоста 7-12 соответственно. Другая индуктивно-вентильная группа образована тиристорами 24, 27, 29 и 32 диодами 37 и 41 и дросселем55 35 включенным между катодами тирис" торов 24, 27,29 и 32 и анодами диодов 37 и 41, причем катод диода 37 и аноды тиристоров 24 и 27 присоединены к выводам переменного тока А В Смоста 1-6, а катод диода 41 и аноды41 1тиристоров 29 и 32 - к выводам переменного тока В С А моста 7-12.Третьяиндуктивно-вентильная группа включает в себя тиристоры 23, 26, 28 и 31,диоды 38 и 42 и дроссель 36, включенный между катодами тиристоров 23, 26,28 и 31 и анодами диодов 38 и 42,причем катод диода 38 и аноды тиристоров 23 и 26 присоединены к выводамВСА моста 1-6, а катод диода 42 ианоды тиристоров 28 и 31 - к выводамС АВ моста 7-12 соответственно.Иногообмоточный индуктивный элемент 21 имеет вторичную обмотку 43и первичные 44 и 45, причем обмотка44 соединена в звезду и подключенак выводам переменного тока тиристорного моста 1-6, обмотка 45 соединенав треугольник и подключена к выводампеременного тока моста 7-12.Автономный инвертор работает следующим образом.Тиристорные мосты 1-6 и 7-12 осуществляют преобразование постоянногонапряжения в переменное трехфазноенапряжение. Так как первичная обмотка 44 трансформатора 21 соединеназвездой, а обмотка 45 - треугольником, то между соответствующими линей"ными напряжениями должен быть обеспечен сдвиг фаз, равный 30 эл.градчто достигается сдвигом во времениуправляющих импульсов, подаваемыхна мосты тиристоров 1-6 и 7-12. Крометого, число витков первичной обмотки44 должно быть в -1 Г 3 раз меньше, чемчисло витков обмотки 45. Чем точнеевыполняются указанные условия, темвыше качество выходного напряженияинвертора,Стабилизация выходного напряжения инвертора осуществляется блокомрегулирования реактивной мощности,который включает в себя регуЛирующиетиристоры 22-33, дроссели 34-36 иразделительные диоды 37-42.7 9362 индуктивной составляющей тока, который протекает по дросселям 34-36 и распределяется по фазам инвертора с помощью тиристоров 22-33 и диодов 37-42. Каждый из дросселей 34-36поочередно подключается на соответствующие линейные напряжения сначала одного моста, затем другого, Например, дроссель 34 после открывания тиристора 30 и диода 40 .подключается 1 в на линейное напряжение Од р мостас2-7 и через 60 с помощью тиристора 33 и диода 40 - на напряжение Ос, затем с помощью тиристоров 22-25 и диода 39 подключается последовательно на линейные напряжения ОАи О, моста 1-6.1"1т:Предлагаемое устройство наиболее целесообразно применять как источник питания групповой двигательной нагрузки на повышенных частотах. Такие устройства должны удовлетворять следующим требованиям; значительная мощность в единице оборудования, вы-. сокое качество кривой выходного напряжения, стабильность величины выходного напряжения в широком диапазоне нагрузки (от номинальной загрузки до холостого хода инвертора), Зф удобство перехода на новую выходную частоту, простота ремонта и обслуживания.Описанная схема автономного инвер" 3 тора удовлетворяет этим требованиям. Высокое качество кривой выходного напряжения обеспечивается путем геометрического сложения в трансформаторе магнитных потоков, наводимых Ю выходными токами тиристорных мостов, а также благодаря внутренней фильтрации за счет включения коммутирующей батареи параллельно обмоткам трансформатора. улучшение кривой выходно го напряжения достигается без применения выходных фильтров, при этом кривая выходного напряжения имеет коэффициент несинусоидальности, не превышающий 5-7 Ф в широком диапазоне фф частоты и нагрузки.Наиболее существенным является уменьшение количества электромагнитных элементов (три регулирующихдросселя вместо шести в схемах инвертоРов3 1 иа ) . это дает аоамомность, кроме уменьшения массы и габаритов инвертора, повысить степень унификации и снизить трудоемкость изготовления инвертора за счет уменьшения количества нестандартных элементов.формула изобретенияАвтономный инвертор с улучшеннойформой кривой выходного напряжения,содержащий два тиристорных трехфаэных моста, выводы постоянного токакоторых связаны с входными выводами,причем с одним из них - через соответствующие дроссели фильтра, а выводы переменного тока соединены черезконденсаторы между собой и через многообмоточный индуктивный элемент свыходом инвертора, а также регулирующие тиристоры и дроссели, о т л и "ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения массы и габаритов инвертора, он снабжен разделительными диодами, которые вместе с регулирующимитиристорами и дросселями соединеныв три индуктивно-вентильные группы,каждая иэ которых включает в себячетыре тиристора, два диода и дрос-.сель, включенный между точкой соединения катодов этих тиристоров и точкой соединения анодов диодов, причемкатод диода и аноды двух тиристоровкаждой группы подключены к соответствующим выводам переменного токаодного тиристорного моста, а катоддругого диода и аноды двух другихтиристоров данной группы подключенык соответствующим выводам переменного тока другого тиристорного моста,причем многообмоточный индуктивнымиэлемент выполнен на одном магнитопроводе и имеет вторичную обмотку и двепервичные, одна из которых соединенав звезду и подключена к выводам переменного тока одного тиристорного моста, а другая соединена в треугольники подключена к выводам переменного тока другого тиристорногомоста,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники, ч. 4, Киев, "Наукова думканР 1973 1 с. 168.9 936298 102. Кантер И.И. Статические преоб- вателей. Тезисы докладов научно-техразователи частоты, Изд-во Саратовс- нического семинара. Саратов, 1977,кого университета, Саратов, 1966, с. 13, рис. 1.с. 98, рис. 2-36 а,3. Применение ЭВМ для анализа и 5 4, Авторское свидетельство СССРпроек ирования вентильных преобразо 183269, кл. Н 02 М 7/48, 1966. г 1 Составитель Г. МыцыкРедактор И. Митровка Техред К,Мыцьо Корректор А.Дзятк илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аказ 4244/69 Тираж 721 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРи открытийаушская наб д. 4/