SU873358A1

SU873358A1 - Three phase autonomous inverter

Info

Publication number: SU873358A1
Application number: SU792845481A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Азаров
Original assignee: Красноярский Политехнический Институт
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1979-12-03
Publication date: 1981-10-15

Description

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР(54) THREE-PHASE AUTONOMOUS INVERTER

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может использоватьс в системах элек троснабжени и электропривода промышленных установок и транспортных средств. Известен трехфазный преобразователь частоты, в котором питание инвертора осуществ1шетс от нескольких источников. Он содержит электромаши1шый генератор переменного тока с несколь кими выходными обмотками, выпр мители с выходными напр жени ми, равными по величине уровн м ступеней выходного напр жени , входы каждого из которых подключены k обмоткам генератора, а выходы - через сглаживающие фильтры и пр мой и обратный мосты к выходным 1выводам. Преобразователь формирует относительно общей нулевой точки источников трехступенчатое напр жение путем подаслючени выходнь1Х выводов к различным уровн м посто шюго напр жени 1. Известен также инвертор со ступенчатой формой кривой выходного напр жени . Он ссдержит два источника посто нного напр жени , подключенные к выводам посто нного тока мостовых переключателей, соедине шых выводами переменного тока по каскадной схеме, и дополнительные ключи, через которые выходные выводы св заны с выводами переменного тока мостовых переключателей. С помощью этих переключателей на интервале каждой ступени источники соедин ютс последовательно в необходимой пол рности и с помощью дополнительных ключей подключаютс к вьшодам трехфазной нагрузки. В результате на выходе инвертора формируетс трехфазное трехступенчатое напр жение (2. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс трехфазный инвертор, который питаетс от двух источников посто нного тока и содержит ключи переменного тока, соединенные в два трехфазных моста, выводы посто 1шого тока каждого из которых образуют пару входных выводов инвертора дл подключени одного из упом нутых источников питани , а выводы переменного тока соединены непосредственно с выходными выводами инвертора . С помощью ключей этих мостов на интервале каждой ступени источники соедин ютс последовательно в необходимой пол рности и с помощью ключей этих же мостов подключа-.The invention relates to converter equipment and can be used in power supply and electric drive systems of industrial plants and vehicles. A three-phase frequency converter is known, in which the inverter is powered from several sources. It contains electromash alternator with multiple output windings, rectifiers with output voltages equal to the levels of output voltage levels, the inputs of each of which are connected to the generator windings, and the outputs through smoothing filters and direct and reverse bridges to the output 1 output. With respect to the common zero point of the sources, the converter forms a three-stage voltage by connecting output terminals to different levels of constant voltage 1. An inverter is also known with a stepped output voltage curve. It will hold two DC voltage sources connected to the DC terminals of the bridge switches, connected by AC terminals in a cascade circuit, and additional keys through which the output terminals are connected to the AC terminals of the bridge switches. Using these switches in the interval of each stage, the sources are connected in series in the required polarity and connected to the three-phase load terminals with the help of additional switches. As a result, a three-phase three-stage voltage is formed at the output of the inverter (2. The closest to the technical essence of the invention is a three-phase inverter that is powered from two DC sources and contains alternating current switches connected to two three-phase bridges. of which form a pair of input pins of the inverter for connecting one of the mentioned power sources, and the AC pins are connected directly to the output pins of the inverter. these bridges the interval of each step sources are connected in series to the necessary polarity and using the same key podklyucha- bridges.

387387

ютс к выходным выводам. В результате на выходе инвертора формируетс трехфазное трехступенчатое напр жение 3.to output pins. As a result, a three-phase three-stage voltage 3 is generated at the output of the inverter.

Недостатком такого инвертора вл етс значительный процент высших гармоник, содержащихс в выходном напр жении. Кроме основной гармоники, в нем присутствует гармоники с пор дковыми номерами К - 11, 13, ... 23, 25, ..., 35, 37, .., а коэффициент гармоник напр жени К - 15,2%.The disadvantage of such an inverter is a significant percentage of higher harmonics contained in the output voltage. In addition to the main harmonic, it contains harmonics with sequence numbers K - 11, 13, ... 23, 25, ..., 35, 37, .., and the voltage harmonic coefficient K is 15.2%.

Целью изобретени вл етс улучшение формы кривой выходного напр жени .The aim of the invention is to improve the shape of the output voltage curve.

Поставленна цель достигаетс тем, что трехфазный автономный инвертор, содержащий два трехфазных моста на управл емых ключахThe goal is achieved by the fact that a three-phase self-contained inverter containing two three-phase bridges on controlled keys

переменного тока, причем выводы переменного тока мостов соединены с соответствующими выходными выводами, а выводы посто нного ток мостов св заны с соответствующими входщыми выводами, снабжен дополнительными входными выводами и управл емыми ключами переменного тока по числу входных выводов, причем выводы посто нного тока мостов соединеныС соответствующими входнь{ми выводами через упом нутые дополнительные ключи переменного тока.AC bridges are connected to the corresponding output pins, while DC bridges are connected to the corresponding input pins, provided with additional input pins and AC controlled switches according to the number of input pins, and the corresponding DC bridges are connected to Input pins via the aforementioned additional AC switches.

На фиг. 1 представлена схема трехфазного автономного инвертора; на фиг. 2 - временны диаграммы импульсов управлени ключами и крива выходного напр жени инвертора дл случа , когда к инвертору подключено четыре источника питани , а крива выходного напр жени имеет щесть уровней.FIG. 1 shows a three-phase autonomous inverter circuit; in fig. 2 shows timing diagrams of key control pulses and an inverter output voltage curve for the case when four power sources are connected to the inverter, and the output voltage curve has voltage levels.

Трехфазный инвертор содержит ключи переменного тока 1-12 (например симисторы, встречно-параллельно включенные транзисторы с диодами, транзисторы, включешсые в диагонали посто нного тока диодных мостов или тиристоры с принудительной коммутацией), соединенные в два трехфазных моста с общим выводом, ключи переменного тока 13, 14, 15 и 16, через которые входные вьшоды 17-20 подключены к выводам посто нного тока мостов . Свободные выводь посто нного тока мостов соединены с общими входными выводами 21 и 22. При большем количестве уровней используютс дополнительные ключи 23 и 24 и входные выводы 25 и 26.A three-phase inverter contains alternating current switches 1-12 (for example, triacs, anti-parallel transistors with diodes, transistors included in the diagonal of direct current of diode bridges, or thyristors with forced switching) connected in two three-phase bridges with a common output, alternating current keys 13, 14, 15, and 16, through which the input boards 17–20 are connected to the DC terminals of the bridges. Free DC bridges are connected to common input pins 21 and 22. With more levels, additional keys 23 and 24 and input pins 25 and 26 are used.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Управление ключами осуществл етс импульсами напр жени , диаграмма которых представлена на фиг. 2, где номера диаграмм соответствуют номерам ключей. Дл получени напр жени , близкого по форме к синусоидальному , амплитуды его ступеней выбираютс из услови исключени гармоник, близких к основной. При этом напр жени подключенных к выводам 17-20 источников, равные соответственно амплитудам ступеней линейного напр жени , определ ютс по величине аппроксимирующей синусоиды, проход щей через середины горизонтальга и участков ступеней.The keys are controlled by voltage pulses, the diagram of which is shown in FIG. 2, where the chart numbers correspond to the key numbers. To obtain a voltage that is close in shape to sinusoidal, the amplitudes of its steps are chosen from the condition of excluding harmonics that are close to the fundamental. In this case, the voltages of the sources connected to the terminals 17-20, equal respectively to the amplitudes of the linear voltage steps, are determined by the value of the approximating sinusoid passing through the centers of the horizontal and the portions of the steps.

Рассмотрим работу схемы при формировании выходного напр жени , имеющего щесть уровней. Крива этого напр жени представлена на фиг. 2. Дл этого случа требуетс четыре источника посто нного напр жезш подключаемые к выводам 17-20. П та и щеста ступени линейных напр жений формируютс путем суммировани напр жений источников, подключешшх к выводам 17 и 20, 18 и 19. Полупериод выходного напр жени можно разбить на двенадцать равных интервалов.Consider the operation of the circuit during the formation of the output voltage, which has a wide range of levels. The curve of this voltage is shown in FIG. 2. For this case, four sources of constant voltage connected to pins 17-20 are required. The first and second steps of a linear voltage are formed by summing the voltages of the sources connected to pins 17 and 20, 18 and 19. The output voltage half-period can be divided into twelve equal intervals.

На первом интервале замыкаютс ключи 1, 6, 10, И, 14 и 15. С помощью ключей 14 и 15 источники с выводами 17 и 20 подключаютс к выводам посто нного тока трехфазных мостов, а ключи 1 и 10 соедин ют эти источники последовательно и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 6 и 11 соедин ют зажимы фаз В и С с выводами 21 и 20 соответственно. В результате формируютс перва положительна , п та отрицательна и четверта положительна ступени трехлинейных выходных напр жений;In the first interval, the keys 1, 6, 10, I, 14 and 15 are closed. With the help of keys 14 and 15, sources with leads 17 and 20 are connected to the DC terminals of three-phase bridges, and keys 1 and 10 connect these sources in series and to their common point is connected to the terminal of phase A. The closed switches 6 and 11 connect the terminals of phases B and C to terminals 21 and 20, respectively. As a result, the first positive, the fifth are negative and the fourth positive steps of the three-line output voltages are formed;

На втором интервале замыкаютс ключи 4,On the second interval, the keys 4 are closed,

5,7, 12, 13 и 16. Ключи 13 и 16 подключают выводы 18 и 19 источников к выводам посто нного тока мостов, а ключи 4 и 7 соедин ю эти источники последовательно и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 12 и 5 соедин ют зажимы фаз В и С5.7, 12, 13, and 16. The keys 13 and 16 connect the leads 18 and 19 of the sources to the DC terminals of the bridges, and the keys 4 and 7 connect these sources in series and to their common point to connect the phase A clamp. The closed keys 12 and 5 connect the terminals of phases B and C

с выводами 22 и 18 соответственно. На выходе HimepTopa формируютс втора положительна , щеста отрицательна и треть положительна ступени линейных напр жений.with conclusions 22 and 18 respectively. At the output of HimepTopa, the second is formed positive, the brush is negative, and the third is positive line voltage levels.

Натретьем интервале замыкаютс ключи 1,On the third interval, the keys 1 are closed,

6,10, 11, 13 и 16. С помощью ключей. 13 и 16 к выводам посто нного тока мостов остаютс подключены выводы 18 и 19 источников, а ключи 1 и 10 соедин ют эти источники последовательно , но другими равноименными зажимами6,10, 11, 13 and 16. With the help of keys. 13 and 16, the terminals 18 and 19 of the sources remain connected to the DC terminals of the bridges, and the keys 1 and 10 connect these sources in series, but with other equal terminals

и к их общей точке подключают зажим фазы А. Замкнутые ключи 6 и И соедин ет зажимы фаз В и С с вь вoдaми 21 и 19 соответствё1шо . При зтом формируютс треть ,по ложительна , шеста отрицательна и втора положительна ступени линейных напр же1шй.and connect the phase A to their common point. The closed keys 6 and I connect the terminals B and C with water 21 and 19 respectively. With this, a third is formed, positive, the pole is negative and the second positive linear steps are straight.

На следующих интервалах процессов г в ин- верторе происход т аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управлени ключами. В результате работы инвертора на его выходе формируетс трехфазное напр жение , форма которого представлена на фиг. 2. Аналогичную форму имеют и фазные напр жени .At the following intervals, the processes r in the inverter occur in the same way as described in accordance with the key control pulse diagram. As a result of the operation of the inverter, a three-phase voltage is generated at its output, the form of which is shown in FIG. 2. Phase voltages have a similar form.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождени тока в двух направле(ш х и посто нство потенциалов фаз в teueiffle каждого интервала. Это обуславливает работоспособность схемы при любом коэффицнеите мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напр жени .Connecting any branch of the circuit using AC switches allows current to flow in two directions (w x and the constancy of the phase potential in the teueiffle of each interval. This causes the circuit to work at any load power ratio with a constant output voltage curve.

В рассмотренном случае в выходном напр жении присутствуют высшие гармоники с пор дковыми номерами К 23, 25, ..., 47, 49, ..., а KT - 7,57%.In the considered case, in the output voltage there are higher harmonics with the order numbers K 23, 25, ..., 47, 49, ..., and KT - 7.57%.

Предлагаемый инвертор позвол ет улучишть форму кривой выходного напр жени без су- щественного усложнени схемы.The proposed inverter allows to improve the shape of the output voltage curve without significantly complicating the circuit.

I I

Это обусловлено тем, что основна часть схемы (два трехфазных моста) остаетс неизменной при любом числе ступеней напр жени При добавле1шн одного источника пнташ и одного ключа переменного Тока пор дковые номера высших гармоник, присутствующих в выходном напр жении, увеличиваютс на шесть Увеличива число нсточшков питани , можно сформнровать трехфазное напр жение с любым числом ступеней и получить без выходных фильтров практически синусоидальную форму кривой напр жени .This is due to the fact that the main part of the circuit (two three-phase bridges) remains unchanged for any number of voltage levels. When adding one source and one variable AC key, the sequence numbers of the higher harmonics present in the output voltage increase by six. It is possible to match a three-phase voltage with any number of stages and to obtain, without output filters, an almost sinusoidal form of the voltage curve.

Claims

Invention Formula

A three-phase stand-alone inverter, containing the 1st two three-phase bridges on controlled AC switches, the AC outputs of the bridges are connected to the corresponding output pins, and the DC outputs of the bridges are associated with the corresponding input pins, characterized in that the output voltage curve, it is equipped with additional input pins and controlled AC switches according to the number of input pins, and the output 1 of the constant current of the bridges is connected to the corresponding input These steps are through the aforementioned AC keys.

Information sources taken into account in the examination 1. USSR author's certificate N575746, cl. H 02 M 5/27, 1977.

2. USSR author's certificate number 525212, cl. H 02 M 7/44, 1977.

3. USSR author's certificate for application number 2722791, class H 02 M 7/44, 1979.

//

f {/g./

r-l MS t-1

5 6

7 8 S Yu

11 / L

n n

13 f4

rn G - 1 rn

r-1 r-1 r-i

n n

r-1 r-1 m r-1

r-i m r-1 f-i

I-I-1

U,

AB