SU817941A1 - Трехфазный инвертор тока - Google Patents

Description

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА

I

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может найти применение в низковольтных преобразовател х посто нного напр жени  в переменное.

Дл  преобразовани  низкого посто нного напр жени  (например, менее 100 В) в трехфазное переменное напр жение стабильной частоты примен ютс  трехфазные автономные инверторы тока, выполненные на основе двух вентильных обмоток и шести тиристоров, работающих в параллель по инвертируемому току. Это обеспечивает им пониженные коммутационные потери и повышенный КПД.

Известные инверторы тока выполнены на основе трехфазных трансформаторов, две вентильные обмотки которых соединены в пр мые звезды, нулевые точки которых подключены к входным зажимам инвертора, а концы одной из них св заны со смежными по фазе двум  концами другой обмотки через тиристоры, включенные в пр мом направлении . Эти схемы обеспечивают шеститактный режим инвертировани  разности фазных напр жений вентильных, обмоток трансформатора (в режиме ведомого сетью

инвертора) с проводимостью каждого- из тиристоров по 60 эл. град 1.

Дл  обеспечени  такому инвертору условий работы в режиме .автономного, независимого инвертора тока, в них устанавливают коммутирующие конденсаторы либо на вентильной, либо на сетевой стороне трансформатора и Соедин ют их между собой в звезду или,,; треугольник. Установка коммутирующих конденсаторов позвол ет реализовать в них емкостную ускусствен0 ную коммутацию тиристоров 2.

Дл  стабилизации и неглубокого регулировани  выходного напр жени  инвертора в них устанавливают дополнительные обратные вентили-диоды или тиристоры, подключенные между концами входных дросселей

5 и концами противолежащих вентильных обмоток трансформатора. Эти вентили обеспечивают сброс избыточной реактивной энергии коммутирующих конденсаторов в посто нную сеть.

Claims (3)

1. Недостатком известных инверторов тока  вл ютс  м гка  внешн   характеристика, ограниченные регулировочные возможности и. пониженный КПД в широком диапазоне регулировани . Наиболее близким  вл етс  трехфазный инвертор тока, содержащий трехобмоточный трансформатор с сетевой и двум  вентильными обмотками, соединенными в пр мые звезды, нулевые точки которых подключены через секции дросселей к его входным зажимам, а концы одной обмотки св заны с двум  смежными по фазе концами другой обмотки через инвертирующие тиристоры , а также коммутирующие конденсаторы и дополнительные выпр мительные тиристоры , св зывающие свободные выводы дросселей с концами противолежащих вентильных обмоток трансформатора 3. В этом инверторе инвертирующие тиристоры переключаютс  поочередно через каждые 60 эл. град, с длительностью их провод щего состо ни  по 60 эл. град. Запирание проводивщего ток тиристора происходит за счет энергии коммутирующих конденсаторов при отпирании очередного тиристора. При уменьщении тока нагрузки происходит увеличение реактивной энергии, накапливаемой в конденсаторах, а, соответственно, и увеличение выходного напр жени  инвертора . Однако, выпр мительные обратные вентили , например диоды, обеспечивают стабилизацию выходного напр жени  за счет отвода избыточной энергии от коммутирующих конденсаторов в цепь источника питани . Применение же в качестве вентилей тиристоров позвол ет даже регулировать выходное напр жение в ограниченном диапазоне . Недостатком известного устройства  вл ютс  ограниченные регулировочные возможности , а также пониженный КПД при щироком диапазоне изменени  параметров нагрузки и входного напр жени  за счет циркул ции избыточной энергии в цеп х инвертора . Цель изобретени  - повыщени  КПД и расщирение диапазона регулировани . Дл  достижени  поставленной цели в инверторе, содержащем трансформатор с сетевой и двум  вентильными обмотками, соединенными в две звезды, нулевые точки каждой из которых подключены к одним концам фильтровых дросселей, выполненных каждый с отпайкой, подключенной к соответствующему входному выводу, а выводы каждой фазы вентильных обмоток через дополнительные вентили соединены с другими концами соответствующих фильтровых дросселей, причем выводы каждой фазы первой вентильной обмотки св заны через силовые тиристоры, включенные в пр мом направлении, с выводами двух разноименных фаз второй вентильной обмотки, а также коммутирующие конденсаторы, подключенные к сетевой обмотке, в качестве допол .нительных вентилей использованы дополнительные тиристоры, а выводы фаз вентильных обмоток подключены через указанные дополнительные тиристоры к другому концу прилежащего фильтрового дроссел . На фиг. 1 приведена принципиальна  схема инвертора; на фиг. 2а, б, в, г - диаграммы его работы. Инвертор содержит трансформатор 1, фильтровые дроссели 2 и 3, силовые тиристоры 4-9, дополнительные тиристоры 10- 15 и конденсаторы 16-18. Две вентильные обмотки трехфазного трехобмоточного трансформатора 1 соединены в пр мые звезды. Их нулевые точки подключены, соответственно, к началу и к концу фильтровых дросселей 2 и 3, выполненных с промежуточными отпайками, образующими входные вьшоды инвертора. Свободные концы одной из них подключены к двум смежным по фазе концам другой обмотки через тиристоры 4-9, включенные в пр мом направлении. Свободные концы и начало дросселей 2 и 3 подключены к концам прилежащих вентильных обмоток трансформатора 1 через группы тиристоров 10, 12, 14 и 11, 13, 15, включенных в обратном направлении. Коммутирующие конденсаторы 16-18 соединены в треугольник и подключены со стороны третьей (сетевой) обмотки трансформатора 1, соединенной, например, в треугольник. В установивщемс  режиме работы инвертора на тиристоры 4-9 подают в пор дке их нумерации через 60 эл. град, одиночное управл ющие импульсы. Тиристоры 4-9 переключаютс  поочередно, соответственно, через 60 эл. град, и с длительностью провод щего состо ни  по 60 эл. град. Запирание проводивщего ток тиристора происходит за счет энергии коммутирующих конденсаторов при отпирании очередного тиристора (как во всех автономных инверторах тока с междуфазовой емкостной коммутацией ) (фиг. 2а). Вентильные обмотки трансформатора 1 работают в однотактном режиме с длительностью импульсов тока по 120 эл. град., формиру  результирующий трехфазный маг нитный поток (результирующий ампервитки ), образованный положительными и отрицательными импульсами по 120 эл. град., разделенными паузами по 60 эл. град, (фиг. 26). Соответственно, на сетевой обмотке трансформатора 1 формируетс  трехфазна  система напр жений, улучшение гармонического состава которого до требуемого уровн  обеспечиваетс  фильтрующим эффектом коммутирующих конденсаторов и индуктивностей инвертора (фиг. 2в). / При снижении наУрузки или увеличении входного напр жени  происходит возрастание - накопление реактивной энергии в коммутирующих конденсаторах, а, соответственно , и возрастание выходного напр жени  инвертора. Дл  снижени  (стабилизации или регулировани ), выходного напр жени  инвертора необходимо либо сбросить избыточную реактивную энергию коммутирующих конденсаторов в питающую сеть (как в прототипе ), либо закомпенсировать ее реактивной энергией индуктивного характера. При подключении тиристоров 10, 12, 14 и 11, 13, 15 между свободными концами входных дросселей и прилежащих вентильных обмоток как раз и получаютс  два трехфазных нулевых компенсационных выпр мител , работающих каждый в трехфазном режиме под фазовыми напр жени ми вентильных обмоток трансформатора 1 на дросселе 2 и 3 с большой индуктивностью в зарегулированном режиме, т. е. с низким коэффициентом мощности индуктивного характера . Поскольку эти выпр мители работают в дважды трехфазном режиме с проводимостью тиристоров 10-15 по 120 эл. град. и очередностью включени  в пор дке их нумерации через каждые 60 эл. град., на стержн х магнитопровода (и на сетевой обмотке трансформатора) формируетс  результирующий коменсационный трехфазный поток (и ток), и обеспечивающий компенсацию избыточной реактивной энергии емкостного характера (фиг. 2 г и б). Регулирование фазового угла включени  выпр мительных тиристоров 10-15, причем в небольшом Диапазоне, обеспечивает большой диапазон изменени  индуктивногокомпенсационного тока, а, соответственно, и выходного напр жени  инвертора. Ограничени  по минимально возможному напр жению определ ютс  только коммутационными свойствами силовых тиристоров и в идеальном случае оно может быть близким к нулевому значению. Дл  снижени  габаритов дросселей 2 и 3 их обмотки могут быть выполненными на общем магнитопроводе (фиг. I). Поскольку автономные инверторы тока должны иметь большую индуктивность инверторных секций входных дросселей (подключенных к нулевым точкам вентильных обмоток трансформатора 1 - в пределе- -00), их индуктивность в р де случаев может оказатьс  вполне достаточной, дл  работы выпр мительных тиристоров 10, 12, 14 и 11, 13, 15 в зарегулированном режиме с обеспечением требуемого диапазона изменени , индуктивного тока. В этом случае индуктивность секций дросселей 2 и 3 со стороны выпр мительных тиристоров может быть вз та равной нулю, т. е. выпр мительные тиристоры могут быть подключены непосредственно к прилежащим входным выводам инвертора, а соответствующие секции входных дросселей отсутствуют, что, естественно, упростит конструкцию и снизит массогабаритные показатели дроссельного оборудовани  инвертора . За счет того, что максимальна  токова  загрузка дросселей компенсационным током тиристоров 10-15 соответствует режиму короткого хода инвертора с малым входным током и (наоборот), и при этом выпр мительный компенсационный и инверторный токи в секци х дросселей, подключенных к нулевым точкам вентильных обмоток, протекают во встречном направлении, обеспечиваетс  дополнительное снижение установленной мощности и массогабаритных показателей дроссельного оборудовани  (фиг. 1), Повышение КПД инвертора обеспечиваетс  за счет снижени  токовой загрузки инверторных секций входных дросселей (за счет протекани  в них разностного тока), а гакже за счет снижени  коммутационных потерь, поскольку компенсирующий ток протекает только через дополнительные тиристоры , мину  силовые тиристоры (а в известном трехфазном инверторе тока происходит циркул ци  избыточной реактивной энергии по контурам, содержашим последовательно между собой соединенные дополнительные и силовые тиристоры). Формула изобретени  Трехфазный инвертор тока, содержащий трансформатор с сетевой и двум  вентильными o6MOTKaivfH, соединенными в две звезды , нулевые точки каждой из которых подключены к одним, концам фильтровых дросселей , выполненных каждый с отпайкой. подключеннои к соответствующему входному выводу, а выводы каждой фазы вентильных обмоток через дополнительные вентили соединены с другими концами соответствующих фильтровых дросселей, причем выводы каждой фазы первой вентильной обмотки св заны через силовые тиристоры, включенные в пр мом направлении с выводами двух разноименных фаз второй вентильной обмотки, а также ком.мутирующие конденсаторы , подключенные к сетевой обмотке, отличающийс  тем, что, с целью повыше и  КПД и расширени  диапазона регулировани , в качестве дополнительных вентилей использованы дополнительные тиристоры, а выводы фаз вентильных обмоток подключены через указанные дополнительные тиристоры к другому концу прилежащего фильтрового дроссел . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 265254, кл. Н 02 М 7/12, 1966.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 529532, кл. Н 02 М 7/515, 1972.
3. 3.Авторское свидетельство СССР JNfo 650187, кл. Н 02 М 7/515, 1975.

   V

   I

   Фиг.1

   ti

   nn

   --7

   UUU

   i10

   U