Трехфазный инвертор

О П И С А-Н И Е 1 и 477508 Союэ Советских Социалистицеских Рестгублик(22 М. Кл, Н 02 пт 7/5211 02 р 13/1 б сударстеенный комитетавета Министров ССРпо делам изобретенийи открытий(5 Изобретение относится к преобразоватсльпым устройствам и может быть использовано в системах электроснабжения и электропривода промышленных установок и транопор гных средств.Известны трехфазные инверторы с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения иа несущей частоте, в несколько раз,превышающей выходную частоту, содержащие трехфазный мост силовых транзисторов, трп управляющих двухтактных транзисторных усилителя с трансформаторным выходом, трехфазный,генератор импульсов выходной частоты, задающий генератор имглульсов песущец частоты и моду.чятор ширины этих импульсов, имеющий на каждую фазу две пары выходов основных и дополняющих импульсов регулируемой акважпости. Предлагаемыи инвертор отличается от известных тем, что зажимы одной полярности каждой пары выходов основных и доно;шяющих импульсов модулятора ширины импульсов несущей частоты соединены с базой каждого транзистора управляющих усилителей, зажимы другой,полярности - с разноименными зажимами той же полярности другой пары выходов и через коммутирующие ключи с эмиттерамц этих транзисторов, а вход коммутирующих ключей соединен с выходом трехфазпого генератора импульсов вь 1 ходпой частоты.Такое выполпснпс пнвсртора позволяет повысить его к. п.,д5 Для уменьшения динамических потерь мощности в силовых транзисторах последовательно и согласно включенные обмотки выходныхтрансформаторов первой и третьей, первой цвторой, второй и третьей фаз трехфазного гс 10 нератора подключены через резисторы и диоды к входам транзисторов управляющих усплитслсц одноименных фаз,11 а фиг, 1 дана схема описываемого цнвертора; ца фиг. 2 - эшоры напряжсний цнвер 15 тора; на фпг. 3 - вариант схемы пнвертора соднополярной формой импульсов несущей частоты в течспцс полупериода выходного напряжения; на фпг. 4 - эпюры напряженийэтого пнвертора.20 Инвертор (см. фпг, 1) содержит трехфазный мост силовых транзисторов Т, - Тв, триуправляющих двухтактных транзисторныхусилителя с трансформаторным выходом (поодному ца каясдую фазу), выполненных на25 транзисторах Т, и Т 8 с трансформатором Тр,транзисторах Т 9 ц Ты с трансформатором Тр,и транзисторах Т, и Тд с трацсформаторомТр трехфазный генератор импульсов О, - Узвыходной частоты АГ - АГ задающий генез 0 ратор ЗГ импульсов 1/ несущей частоты, в477508 30 40 50 55 60 несколько ряз превышающей выходную часто. ту, модулятор ШИЧ ширины импульсов несущей частоты, имеющий на каждую фазу две пары выходов основных У, и дополняющих Е 31 - у импульсов регулируемой сква)кности. Например, в фазе А первую пару состаВляют выходы выпрямителей Д, Д и Да, Да, а вторую - выходы выпрямителей Дт, Да и Да, Д 4. С выходов выпрямителей Дч Да н Д Да снимаются основные, а с выходов выпрямителей Д, Д. и Да, Д 4 - дополняющие 1 м 3 ульсы. Зажимы одной полярности (напрпмер, отрицатель- НОЙ) гкаждой П 21 эы ВыхОЛОВ ИОдслочены 1 ерез резисторы к базам транзисторов предарительного усилителя. Анодныс 13 Воды дно- дОВ Д, Да, Д Н Даэ Обраэу)ОщиЕ ЗажНМЫ Отрицательной полярности, подсоединены через резисторы к базе транзистора Ть а аноды дно- дОВ Д 7, Да, ДИ Д 4 - К баЗЕ трЯНЗНСтОра Та. Общие выводы обмоток 14"-, и Ра, В, и Фо образуют зажимы положительной полярности выходов основных импульсов, а общие выводы обмоток 151 и Р;, Фа и 1354 - зажимы положительной полярности выходов дополняощих импульсов. Зажимы положительной полярности каждой пары выходов подключены к разноименньи зажимам той же полярности другой пары выходов и через комхутируОщие ключи к эмиттерам транзисторов предварителыого у;сл)тел: В фазе А зажимы,Выходов осногвных импульсов подклочены к зажимам выходов дополняющих импульсов и к коллекторам транзисторов Та и Ткоммутирующих клочей. Входы коммутнруощнх к,ючей подсоединены к Выходам трехфазного генератора, например фазс А базы транзнсп)рных лючсй Тга и Т 4.подсоединены к Выходным обмоткам т 1 ЭсПСф 01)х 1 сторс 1 1 э:. Схсэы у прсьлсэп Э с 3 л нтсг 51 м н 1) я 3 В н С ь 1 и:О, 11 с н ь с 1 я,1 01ч н О схеме фязь,"с. 11 нвсртОр ряООГсс с.0,1 у 0 цнм оорязОм,Выхс;1 нс)е напряжение Е у Гнрс)тно-нхнульСНОГО ЭОдЛ 5110 Э;1 (СХ. С 1)Г. 2) 31 р 5 ХГсСС 5днодами Д.Да, В рсзультягс чего с)сазуогс 5 ОснОВ 11 с импульсы Е 3. СкВяжностэ этихнхпульсс)в 3 = - Т./1, где 1 - - длительность5 ХПЭльсаэ 1 - НЕ 1 ЭНОД НЯНРЯССП НССУПСЙас"от . Д . )щ .: у; Е/1-3фОРХЦ)013 асГЬС 51 РЯЗ.11 спы:11 О 1 ОСООс 1 М 1, 3 Я 11)ХС), 1 СРСЧ.ЫМ Вл,осСНПСХ С)ОМ 010 э 111- -1 1 с-- 5.1 ЫХОДПОГО Т)Янсс)с)рМ сТор 1 ЗЯ;с 10 ЩСсгенератора н обмоток 11,"а, 11"а, 15 1 335 широтно.нмпмчьсного модгл 5 т 01 эс 1. (.,1)ОРЭн)01)снНОЕ ГЯКНМ ООрс 1 ЗОХ Нсанря)ССНС Е;-у ВЫПр 5 Мляется днодамн Д, - Д, В рсзультагс чего Об,)ЯЗОТС 5 ДООЛН 51 ОЩНС МНУГЬСЬ Со С 14 сЖгостью 1 - у,Осю 1)ныс и ДО 10;1 П 51 ощнс нхПэсгьсь ПсНОЛЗ 1 ОТС 51 ДЛЯ М 31)2 ЛЕ 1 НЯ Т,)ЯНЗИС 1 ОРсс М УСПЛПтСЛСй ПР 1 ПОМОЩН СОХМУПРУЮНХ КЛО 5 10 15 20 2,5 чей, которые нереклочаются сыходпой частотой синс)азно с напряжениями соотпетст. вующих автогеператоров АГ, - -АГа (ПЯТр 51- жениЯ Е/а и Е/.1), Если, напРлмеР, откРыт транзистор Та (транзистор Т. закрыт), то в течение полупернода Т/2 напряжения ьыход. ной частоты через резисторы на базу транзистора Т подаются осовныс 1 ипульсы Отри. цательпой полярности, а на базу транзистора 1 а - дополняющие импульсы также отрицательной полярности. В следуощий полунсри. ОД НаПРЯжСНПЯ ОСНОВНОЙ сяаСТОтЫ ОтКРЫВаЕтСЯ транзистор Т 4 (транзистор 1 а закрывается), вследствие чего на базу транзистора Т, поступают осноьные, а на базу транзистора Т 7 - дополняющие иипульсь. В паузах между импульсамн транзисторы Т и Т, как обычно запираются через рсзпсторы от источника смещения Е/сэ, в результате чего на переходах база - эмпттер этих транзисторов формируются няпряэсенн 51 Е 07 и Еэба, скважносгь пынуасов отрицательной пол 5 рностн которых олпом полуперподс напряжения основной частоты равна у, а в другом - 1 - у. КоллесторЫе напряжения Е/к, н ЕЛка также предсталяк)т собой последовательности пмнульсо 3 чередуя)щсйс СС 32)СНОСТП: В ОДПОМ ПОЛУНЕРПОДС У, ;Ц)У- гс)м 1 - 1. 1 ранзнсторы Т, н Тп Т, и Га гслГсэгсй, пр)шадлежащнх другим фазам, Герес;Очаотся апалогнчно, но со сдвигом по гпсриоду Т ыходпого начряжсния, как во всякой трехфазной системе напр 5)кения Ек 9 и Е/к,. В той половине периода 1, В которой транзистор Т 7 открывастся со скважностыо у, левая первичная полуобмотка трансформатора Тр подключается к напряжению питания так. же со скьажностыо у, а правая - со скваж. ностью 1 - у, В следующий полунерпод Т/2, НЯОООРОТ Н)Я)с 51 1 О.ХобэОТСЯ ПОДК;1 осЯСТСЯ и НСТОЧН 1 ИСУ ПНТЯННЯ СО ОКВЯ)КНОСТЫО ), Я ЛЕ вая со скважиостью 1 - у. Аналогично работают трансформаторы других фаз, поэтому режимы работы трансформаторов усилителей В полупсрнодах симметричны и подмагничнвапнс нх сердечников отсутстуст. Транзнс)оры каждого усп.ел 51, например транзисторы Т- и Т псреключаОтся поочередно (анапряжопн Е/с, и Ока), поэтому в лобой момент времени одна пз полуобхОтос трапсформаторо 1 р - Тра нодклоченя к нсточнп- КУ ННТсиН 51 1 Со ВОРНЧПЫХ ООХ 10 ОК ПЯ ОЯЗЬ силовых транзисторов, например транзнсторо 3 Т, н Т, поступают напряжения, имеющие такую жс форму, как напряэкснп Е/б; н Е/ба, При этом амплитуды трансформпруемых КО- ложнтельных и с)грпцательпых импульсов Одинаковы. 11 рн нзмснс;нни ск 32 жнОсГ 1 О О ДО 1 ам. Л,1 ТУДЬ СЯК ПО,1 ОЖИТЕЛЫЫХ, 1 с КОТРНЦЯ- тельных импульсов остаоС 5;с;стонымиБлагодар этому может быть уменьшена величина сопротивления в базовой пс:ш.Форма напряжений коллектор-эмцтгер силовых транзисторов, например напряжений Гк, - Г, повторяет форму а 1 лалогпчцых цапряжеций управляющего усилителя. Вследствие этого, цапрцмер, прц сосдицецип цагрузки в треугольник выходные напр)ке 1 Ия Г.л, Ги Гс трехфазцого моста силовых трацзцсторов имеют вид пачек импульсов с длцтельцостью пачки 2 ЗТ, Поэтому среднее за время 2(ЗТ зцачецие Гор выходных цапряжеций Г.1, Гв и Г (ца фиг. 2 показано пуцктиром) опредслястс 1 соотцошеццем длптельцостей положитсльцых ц отрицательных импульсов, т. е, скважцостью у.Прц у=0,5 Гор=0, при у=1 Гср=Ги Велич 1 ша скважцостц импульсов широтноимцульспого модулятора определяется спгцалом Г,. уцравлецця, поступающим ца еговход, .1 Оэтому средцес за полуперцод выходцое цапряжсццс и ток в нагрузке определяются величиной сигнала Г,. управления.Дл умецьшсцця дццамическпх потерь мощности, возшгка 1 ощих прп процессах персключецця силовых трацзцсторо, предлагается вариацт схсзи трсхфазцого ццвертора с одцополярцой формой иъилульсов цесущей частотыв течение полупериода выходцого цапряжецця(см, фцг. 8). Соглас,чи включенные обмоткиК ц Из трансформаторов Тр, ц Трз трехфазного гсцсратора перв 11 и третьей фаз черсзРсзпстоРы и дпды Д Д, и До, Д 13 подключецы к базам грапзцсгоров Т., Тз ц Ти, Т 13 одцоцмсццых предварительных усилителей, т. с.к транзисторам управляющих усилителей первой и третьей фаз.Ацалогичцо, согласно включсццыс обмоткиаз и К 1, 1 Г 1 и 1 Г 2 т 1)ацсформаторов Тр и Тр 2трехфазцого гсцс 1 ратора первой и третьей фазчерез рсзцсторы ц диоды Дь Дл и Дч Д 7 подключены к базам транзисторов Т, Т, и Т Т;оодцоцмеццых усилителей. Согласно вк;иочсццыс оомоткц В 3 и Жл трансформаторв Трз иТр, второй и трстьсй фаз через рсзцсторы цдиоды Д, Дз и До, Ди подкл 10 чепы к базамтРацзцстоРов Т Тго и Ти, Т 13 о 1 цоцмсццыхусилителей.Пяз 1 Обмот 01, 0;1 цого и того жс п 1)едвя 1)ительного усилителя включены встречно п отцошецию друг к другу. 1-1 апримср, пара обмоток Г тряцсформаторов Тр и 1 рз подк;иочсця 1 л диодам Дз и До кццом Оомотки а паряобмоток 1 Гз тех же трансформаторов подключена к диодам Д, и Д 12 началом обмотки.Каждая цара согласно вклюяеццых обмоток подсосдццеца к эмцттерам транзисторовпредварцтсльцых усилителей. Точки соедпцеция анодов диодов Д, ц Д 2, Д и Дл, Д. и Д,Д 7 и Дз, До и Д 1 о, Д ц Д 1 г, соответств ццо,через резисторы К и ЕЬ Кз ц Е, 1 з ц К подключсцы к базам транзисторов Т 13 и 11 Т 13 иТ 16, Т 7 ц Т 13 коммутцру 1 ощлх ключей,С трансформаторов Тр - Трз (см. фцг. 4) сццмаются сдвшвть;с ца 120 эл. град. И 11 р- жецця Г, - ,Г,. В результате суммированияэтих цапряжеций ца каждой паре согласновкгиочеццых обмоток формируются цацряже 5 ция Г 1+.3, Гз+3.,Г 1+Г 2. Тяк кяк пары ООМОТОК Ч И Вз Вз 1 л В 1, %4 и У 2, Тз И Й 1:включены встречно, то напряжения, сцимаемые с лшх, сдвццуты ца 180. Диоды Д; - Д 13пропускают на базы транзисторов усилителей10 п коммутирующих кгцочсй только отрицательцые импульсы,Таким образом, ца базы транзисторов лредвярительцых усилителей .поступают трц видаотрицательцых импульсов: основные, дополня 15 ющце ц согласно включеццых обмотокГ - 1 ГВ первы полупериОд цяпряке 111 Г ця Оазу трацзистора Т 13 со вторлчцол обмоткитрансформатора Тр, поступает отрццатель 20 цый импульс. Транзистор Тзаперт положительным пхпульсом. Прц открытом транзисторе Т,з ца базу транзистора Т 7 поступают осцовцые, а ца базу транзистора Тз - дополцяющцс импульсы. При возццкцовеццц цмнуль 25 са Г,+Г, отрицательной полярности транзистор Т 1, запирается. Следовательно, ца базытрацзпсторов Т, и Тз це постугдают цц основные, ци дополняющие импульсы. ТрацзпсторТз при этом заперт внешним смен;ецием, такЗ 0 как импульс цапряжеция ца обмотках 1 Г,трансформаторов Тр, и Тр, имеет положительнУю по от 1 лоше 111110 к катодУ диода Дз иолярцость и запирает его.Трацзистор Т, открывается импульсом ца 05 пряжепця Г,+Гз ца время Т 16 (напорлсцияГб, ц Гбз). В следующий ицтериал врсмсп;Т/б цацряжеппя Г,+Гоп Г,+Го имеют паузу, атрацзцсторы Т, и Тз управляются осповцымцц дополняющими импульсами цссущсй часто 40 ты. На третьем интервале Т/6 транзисторыТ-, и Тгз управляются импульсом напр 1 КенияГ 1+Гз, поступающим ца цх азы через диодД,. Во втором полупериоде 1 роцссс спммстрцчец.45 Два других предварительцых ус 1 кштсл работают ацалогичцо, цо со сдвигом ифазе ца120 эл. град,В любой момепт времени дц 11 цз илуобмоток выходных трансформагоров ш)дключс 50 ца к напряжению питания, поэтому эти трансформаторы передают цапряжсцпя с псрв 101- цых обмоток ца вторичные без искажецця, врезультатс чего напряжения ца азовых обмотках силовых транзисторов Т - Тимеют55 такуо же форму, как, соответсп 1 еццо, иапряке 1 лля Гб, - Гб 13 ца базах транзисторов усилителей,На нагрузке, включенной в трсу 1 ольи 11 к,ца выходе ицвертора формируются цапряжсция Г,л, Гв и Гс с однополярной в течениеполупериода выходного напряжения формойимпульсов несущей частоты.В отличие от схемы 1 ла фиг. 1, в которой и;любом интервале периода переключаются с65 высокой несущей частотой все трц нары сцловых транзисторов Тг и Т,1 и Т, Т.- и Т;, в схеме 11 а фиг. 3 на любом интервале периода длительиостыо Т/6, переключается с Несущей частотой только одна дара транзисторов, Так как основные динамические потери и силовом мосту возникают именио из-за переключенпи транзисторов с несущей частотой, то эти потери в схеме иа фиг. 3 примерно в три раза меньпге, чем в схеме па фиг, 1.Предмет изобрстсния1. Трехфазный иивертор с широпо-импульсным регулированием выходного иаиряи(ения иа несущей частоте, в несколько раз превышающей выходную частоту, содержащий трехфазный мост силовых траизистороь, три управляющих двухтактных трагпзпсторных усилителя с трансформаторным выходом, трехфазный генератор импульсов выходной частоты, задающий генератор импульсов несущей частоты и модулятор ширины этих импульсов, имеющий иа ка)кгду 10 Ч)азу дьс пары выходоВ Осиоииых и дополияющпх имгпульсоВ регулируемой скважиости, отличаюи 1 ггйся тем, что, с цельо повышения к. и. д., зажимы од НОЙ иол 51 риости каи(дой пары ВыхОЛОВ ОснОВиых и дополняющих импульсов модулятора соединены с оазой каждого из транзисторов управляющего усилителя, за)кимы другой по ляриости -- с разиоимеииыми зажимами той 10 же полярности другой пары выходов и черезкоммутирующие к,гючи с эмиттера(ми этих транзисторов, а вход коммутиругощих клиочей соединен с выходом трехфазного генератора.2. Иивертор ио гь 1, отгичаюгггигСя тем, 15 что, с целпо уменьшения динамических потерьмоцппгсти в силовых транзисторах, иослеловательш 1 и согласно гислгочепиые Обмотки вы.ходиых трансформаторов периои и третьей, первой и Вгорогг, второй и третьей фаз трех фазиого генератора иодклгочены через резисторы и диодьг к входа)1 траизисторов уиравлягощих усилителей одноименных фаз.1+Я ГОЛЛ ГГЮГЮГГ ГЮЛ." РРРРРРсРииРР Рт сРРд -л л пп и ппцлгпппп ц по ы л сл,р и й. п,рр и а а. й й а,а, фйЛйй 1 йОЛРЛХЙйПППйЮЛйЮМ-, " ЦТЛЛУППЮОПО ПП 1 ПЛББП И ПЫ ОП П ППОПЛТП Б Ьк, О, 0;Д ЯЦ Ц Ц Ц"Ц Ц ЦЦ Ц Д Ц, Д Д Д Ц Щ Г Ц Д Щ Ц Д Д , .ддцд.щгд ц Оц цццц уцд.цт дд.дддцтудцццд.- ,р 0,ц -ц ц ц- гд-дц щудд ЦД ГЦДЦЦДЦЦ ЯЦ Т=Н 31 ЩЫ - ЧИН:ОЮ -- ЮБКОЙЯР -"НйУН 6- %ВМБР -%3 А14775 ОВ пппллп гм. Рппт)(тЛПЛГ 1.ПППЛ.П П пг.ппСос(ави(ес(ь В. Моннактор А, Пе)соченко Текред 3, Тараиенко 1)орре 1;тор Р. Юсипова 11, и пса О(О". Р а(Зп д 82) Цо;ь,о 11)37 Ц 1 П 11111 И Государст Свпо ПО ДСГМ ИЗ 113035, Москва,О