SU995235A1 - Трехфазный инвертор - Google Patents

Description

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах и источниках гарантированного питани .

Известны схемы автономных инверторов напр жени  с узлами последовательной конденсаторной коммутации основных тиристоров . Последовательна  коммутаци  в отличие от коммутаций параллельного типа обеспечивает более быстрое отключение фаз нагрузки от источника питающего напр жени  инвертора, что позвол ет улучшить внешнюю и регулировочную характеристики инвертора 1 и 2. Существенным недостатком узлов последовательной коммутации  вл етс  про вление эффекта накоплени  энергии в коммутирующем конденсаторе в процессе работы инвертора 2, которое приводит к значительному повышению напр жени  на конденсаторе, тиристорах и других элементах инвертора. Другим недостатком  вл етс  большое отношение времени перезар да конденсатора к времени, предоставл емому схемой дл  выключени  тиристоров , что ухудшает р д показателей инвертора; уменьшаетс  диапазон регулировани  выходного напр жени , растут потери

в вентильных контурах, ухудшаетс  использование питающего напр жени .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  трехфазный инвертор, содержащий трехфазный мост ключевых элементов и трехфазный мост обратных диодов, подключенный к входным выводам, коммутирующий и форсирующий дроссели анодной группы трехфазного моста ключевых элементов, подключенные средними выводами своих обмоток к положительному входному выводу , первые крайние выводы этих обмоток через тиристоры подключены к первому выводу коммутирующего конденсатора, а вторые крайние выводы - через встречные диоды подключены к точке соединени  среднего входного вывода инвертора и второго вывода коммутирующего конденсатора, анодна  группа трехфазного моста ключевых элементов подключена к первому крайнему выводу коммутирующего дроссел , а также коммутирующий и форсирующий дроссели катодной группы трехфазного моста ключевых элементов, подключенные средними выводами своих обмоток к отрицательному входному выводу, причем первые крайние выводы этих обмоток подключены к кагодам других тиристоров, соединенных своими анодами с первым выводом коммутирующего конденсатора, вторые крайние выводы этих обмоток - к анодам других встречных диодов, катоды которых подключены к второму выводу коммутирующего конденсатора, а катодна  группа трехфазного моста ключевых элементов подключена -к первому выводу обмотки коммутирующего дроссел  катодной группы 3. Однако в известном инверторе недостаточно быстрое выключение ключевых элементов .инвертора, что ограничивает верхний предел его рабочих частот. Цель изобретени  - улучшение гармонического состава выходного напр жени  и массогабаритных показателей за счет повышени  верхнего предела рабочих частот широтно-импульсного модул тора инвертора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в трехфазном инверторе, содержащем трехфазный мост ключевых элементов и трехфазный мост обратных диодов, подключенный к входным выводам, коммутирующий и форсирующий дроссели анодной группы трехфазного моста ключевых элементов, подключенные средними выводами своих обмоток к положительному входному выводу , первые крайние выводы этих обмоток через тиристоры подключены к первому выводу коммутирующего конденсатора, а вторые крайние выводы через встречные диоды подключены к точке соединени  среднего входнрго вывода инвертора и второго вывода коммутирующего конденсатора, анодна  группа трехфазного моста ключевых элементов подключена к первому крайнему выводу коммутирующего дроссел , а также коммутирующий и форсирующий дроссели катодной группы трехфазного моста ключевых элементов, подключенные средними выводами своих обмоток к отрицательному входному выводу, причем первые крайние выводы этих обмоток подключены к катодам других тиристоров, соединенных своими анодами с первым выводом коммутирующего конденсатора , вторые крайние выводы этих обмоток - к анодам других встречных диодов, катоды которых подключены к второму выводу коммутирующего конденсатора, а катодна  группа трехфазного моста ключевых элементов подключена к первому выводу обмотки коммутирующего дроссел  катодной группы, трехфазный мост ключевых элементов выполнен на комбинированно выключаемых тиристорах, а коммутирующий дроссель катодной группы снабжен дополнительной обмоткой, подключенной одним выводом к катодам, а другим выводом через соответствующие цепочки из диода и резистора - к управл ющим электродам тиристоров катодной группы, коммутирующий дроссель анодной группы снабжен дополнительным индуктивным элементом, выполненным, в одном случае, в виде дополнительной обмотки коммутирующего дроссел  анодной группы, подключенной одним выводом к первому входному выводу инвертора, а другим выводом через соответствующие цепочки из диода и резистора - к управл ющим электродам каждого из комбинированно выключаемых тиристоров анодной группы, а в другом случае в виде трех дополнительных обмоток коммутирующего дроссел , подключенных одними выводами к катодам, а другими выводами через цепочки из диода и резистора к управл ющему электроду соответствующих комбинированно выключаемых тиристоров анодной группы. На фиг. 1 и 2 представлены варианты схем трехфазного инвертора; на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства. Инвертор (фиг. 1) содержит трехфазные мосты комбинированно выключаемых силовых тиристоров 1-6 и обратных диодов 7- 12,а также коммутирующий конденсатор 13,включенный между двум  узлами, один из-которых образован соединением коммутирующих 14, 15 и формирующих 16,17 тиристоров , а другой образован соединением диодов 18-21 сброса и подключен к среднему выводу источника питани . Тиристоры 14-17 соединены с выводами основных обмоток 22-25 коммутирующих 26, 27 и формирующих 28, 29 дросселей, которые имеют также обмотки 30-33 сброса, подключенные к диодам 18-21 сброса. Коммутирующие дроссели 26 и 27 снабжены также дополнительными обмотками 34 и 35, которые подключены к катодам дополнительных полупроводниковых диодов 36-41. Эти диоды через резисторы 42-47 подключены к управл ющим электродам силовых тиристоров 1-6. При нестабильном напр жении источника питани  или его регулировании целесообразно использовать схему на фиг. 2. В этой схеме коммутирующий дроссель анодной группы вентилей имеет не одну, а три дополнительных обмотки 48-50, один вывод каждой из которых подключен через диод и резистор к управл ющему электро.д,у соответствующего силового тиристора, а другой вывод - к катоду того же силового тиристора. Устройство (фиг. 1), работает следующим образом. Предположим, что в провод щем состо нии наход тс  силовые комбинированно выключаемые тиристоры 3-5; коммутирующий конденсатор 13 зар жен с положительным потенциалом на правой обкладке. С целью запирани  силовых тиристоров 4 и 5 катодной группы трехфазного моста на коммутирующий тиристор 15 в момент времени tj подают отпирающий импульс управлени  (фиг. За). При отпирании последнего образуетс  колебательный контур 13-15- 23-Е/2-13. В этом контуре происходит процесс колебательного перезар да конденсатора 13, в начале которого ко всем силовым тиристорам катодной группы (т. е. к тиристорам 4-6) прикладываетс  обратное анодное напр жение . (фиг. Зе) по трем контурам 13-15-4 (два других контура через элементы 5 и 6) - 7 (соответственно 8 н 9) - Е/2--13, причем на каждом из тиристоров 4-6 значение обратного анодного напр жени  . Uc. -Е/2. В процессе перезар да конденсатора 43 на обмотке 23 катодного коммутирующего дроссел  27 формируетс  импульс напр жени  (фиг. 3 в) и трансформируетс  в дополнительную обмотку 35 с отпирающей пол рностью дл  диодов 39-41. Эти диоды открываютс  и по трем контурам 35-4 /5 и 6/ -45 и 47/-39 /40- и 41/-35 на интервале tj-tj протекают токи, которые по отнощению к тиристорам 4-6  вл ютс  отрицательными токами управлени  (фиг. Зг), амплитуды которых ограничены значением .сопротивлений 45-47. Таким образом, запирание силовых тиристоров инвертора осуществл етс  одновременным воздействием обратного анодного напр жени  и отрицательного тока управлени , т. е. имеет место их комбинированное выключение, при котором врем  выключени  тиристоров снижаетс  в несколько раз 3.

Процесс перезар да конденсатора 13 протекает также, как и в устройстве , в момент времени tj отпирают тиристор Г7 форсирующего однофазного моста, предназначенного дл  уменьшени  времени перезар да коммутирующего конденсатора 13; с момента времени tj-до момента времени ts и if, продолжаетс  процесс отвода избыточной энергии соответственно от дроссел  27 и дроссел  29 в цепь источника питани , после чего процесс коммутации заканчиваетс .

В следующий такт коммутации таким же образом осуществл етс  запирание тех силовых комбинированно выключаемых тиристоров из анодной группы трехфазного моста, которые проводили анодный ток до начала коммутации. Отличие заключаетс  в том, что отрицательные импульсы токов управлени  в этом случае протекают по контурам и 12/-1 /2 и 3/-42 /43 и 44/-34, которые содержат источник пи,тающего напр жени  Е. Это обсто тельство приводит к необходимости выбора числа витков обмотки 34, отличающегос  от числа витков обмотки 35 дл  получени  одинаковых по амплитуде отрицательных токов управлени  на силовых тиристорах анодной и катодной групп инверторного моста. Однако при значительном изменении величины напр жени  Е, которое имеет место в р де практических случаев.(при питании инвертора от аккумул торной батареи или при регулировании выходного напр жени  по цепи источника питани  Е, например, с использованием импульсного регул тора напр жени  на входе) такое симметрирование отрицательных токов управлени  оказываетс  в схеме инвертора на фиг. 1 затруднительным .

В схеме фиг. 2 источник Е не входит ни в один из контуров образовани  отрицательного тока управлени , что позвол ет устранить ассиметрию этих токов.

Использование диодов в схемах инвертора по фиг. 1 и 2 обеспечивает алгоритм поочередной коммутации тиристоров анодной и катодной групп инверторного моста, что необходимо дл реализации широтно-импульсного способа регулировани .

При использовании предлагаемого изобретени  улучщаютс  гармонический состав выходного напр жени , уменьшаютс  величины коммутирующего дроссел  и конденсатора и, следовательно, улучшаетс  качество выходного напр жени  и массо-габаритных показателей инвертора.

20

Claims (3)

1. Трехфазный инвертор, содержащий трехфазный мост ключевых элементов и трехфазный мост обратных диодов, подключенный к входным выводам, коммутирующий и форсирующий дроссели анодной группы трехфазного моста ключевых элементов, подключенные средними выводами своих обмоток к положительному входному выводу , первые крайние выводы этих обмоток

Q через тиристоры подключены к первому выводу коммутирующего конденсатора, а вторые крайние выводы через встречные диоды подключены к точке соединени  средне-го входного вывода инвертора и второго вывода коммутирующего конденсатора, анод5 на  группа трехфазного моста ключевых элементов подключена к первому крайнему выводу коммутирующего дроссел , а также коммутирующий и форсирующий дроссели .катодной группы трехфазного моста ключевых элементов, подключенные средними вы0 водами своих обмоток к отрицательному входному выводу, причем первые крайние выводы этих обмоток подключены к катодам других тиристоров, соединенных своими анодами с первым выводом коммутирую-, щего конденсатора, вторые крайние вывоS ды этих обмоток - к анодам других встречных диодов, катоды которых подключены к второму выводу коммутирующего конденса- тора, а катодна  группа трехфазного моста ключевых элементов подключена к первому

д выводу обмотки коммутирующего дроссел  катодной группы, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  гармонического состава выходного напр жени  и массогабаритных показателей инвертора, трехфазный мост ключевых элементов выполнен на комбинированно выключаемых тиристорах, коммутирующий дроссель кaтoднqй группы снабжен дополнительной обмоткой, подключенной одним выводом к катодам, а другим выводом через соответствующие введенные цепочки из диода и резистора - к управл ющему электроду каждого из комбинированно выключаемых тиристоров катодной группы трехфазного моста, а коммутирующий дроссель анодной группы снабжен дополнительным индуктивным элементом, подключенным к управл ющим электродам тиристоров анодной группы трехфазного моста. 2.Инвертор по п. 1, отличающийс  тем, что дополнительный индуктивный элемент выполнен в виде обмотки коммутирующего дроссел , подключенной одним выводом к положительному входному выводу инвертора , а другим выводом через соответствующие дополнительно введенные цепочки из диода и резистора - к управл ющему электроду каждого из комбинированно выключаемых тиристоров анодной группы. 3.Инвертор по п. , отличающийс  тем, что дополнительный индуктивный элемент выполнен в виде трех обмоток коммутирующего дроссел , одни выводы которых подключены к катодам, а другие выводы через дополнительно введенные цепочки из диода и резистора - к управл ющему электроду соответствующего комбинированно выключаемого тиристора анодной группы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Забродин Ю. С. Узлы принудительной конденсаторной коммутации тиристоров, М., Энерги , 1974, рис. 3--11 (прототип).

2.Забродин Ю. С. Автономные тиристорные инверторы с щиротно-импульсным регулированием , М., Энерги , 1977.

3.Азь н Р. Э. Лабунцов В. А., Одынь С.В, Быстродействующий прибор ключевого типа - комбинированно выключаемый тиристор , «Электричество, 1977, № 10, с. 82-84.

4