Трехфазный многоканальный инвертор напряжения

Прототипом предлагаемого решения является известная схема трехфазного инвертора, в каждой фазе которого имеется по 3 параллельных канала, названные тактами (Иванов А.В. и др. Особенности работы инвертора с многотактной широтно-импульсной модуляцией. «Электричество», 1979 г., 8, стр.42-47, «Энергия»). УПП этих параллельных каналов каждой фазы переключаются со сдвигом в 1/3 периода несущей частоты. Для соединения параллельных каналов в выход фазы инвертора используются трехстержневые уравнительные реакторы с одной обмоткой на каждом стержне. Недостаток такого решения состоит в том, что для реализации инвертора с N каналами (N параллельными ветвями) необходимы уравнительные реакторы со сложными магнитопроводами (N-стержневые магнитопроводы). Кроме того, обмотка каждого стержня реактора создает значительный магнитный поток, проходящий вне магнитопровода (поток рассеяния), а это может быть недопустимо при размещении реактора в ограниченном пространстве.

Предлагаемая схема трехфазного многоканального инвертора напряжения, регулируемого методом ШИМ, обеспечивает улучшенную форму кривой напряжения на нагрузке и реализуется с помощью двухобмоточных уравнительных реакторов, потоки рассеяния которых могут быть минимальны. Магнитопроводы реакторов просты по конструкции. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого трехфазного N-канального инвертора напряжения. В состав этого инвертора входят фазы 1, 2 и 3 с УПП. В каждой фазе содержится N параллельных ветвей (тактов). Управляющие входы УПП фаз 1, 2 и 3 связаны с выходом блока управления 4. Входы всех каналов фаз подключены к одному источнику постоянного тока 5 параллельно. Кроме того, в состав инвертора входят три группы двухобмоточных уравнительных реакторов 6, 7 и 8, в каждой из которой имеется N двухобмоточных уравнительных реакторов. Выходы каналов фазы 1 соединены с началами первичных обмоток (обмоток W1) группы реакторов 6 так, что выход А1 соединен с началом обмотки W1 первого реактора группы (реактора 1-6), выход А2 соединен с началом обмотки W1 второго реактора группы 6 (реактора 2-6) и т.д., а выход AN фазы 1 соединен с началом обмотки W1 реактора N-6. Аналогично соединены выходы каналов фазы 2 (выходы B1, B2, BN) с началами обмоток W1 реакторов группы 7 и выходы каналов фазы 3 (выходы C1, C2, CN) с началами обмоток W1 реакторов группы 8. В каждой группе реакторов концы обмоток W1 соединены с концами обмоток W2 реакторов по кольцевой схеме так, что конец обмотки W1 реактора 1-6 соединен с концом обмотки W2 реактора 2-6 и т.д. и конец обмотки W1 реактора N-6 соединен с концом обмотки W2 реактора 1-6. Начала обмоток W2 всех реакторов группы 6 соединены вместе и образуют выход фазы А инвертора. Аналогично соединены начала обмоток W2 реакторов групп 7, и эта точка соединения является выходом фазы В инвертора. Входом фазы С инвертора является точка соединения всех начал обмоток W2 реакторов группы 8.

Предлагаемый многоканальный инвертор напряжения работает как N-тактный инвертор с ШИМ. Такой алгоритм обеспечивается тем, что блок управления 4 подает на УПП фаз 1, 2 и 3 импульсы управления так, что на выходах каналов фаз создаются знакопеременные импульсы напряжения с несущей частотой. Фазовые сдвиги между выходными напряжениями каналов в одной фазе равны 1/N периода несущей частоты. Среднее значение напряжения на выходе каждого канала фазы за период несущей частоты определяется требуемой величиной основной волны выходного напряжения фазы инвертора. Указанные импульсы напряжений с выходов каналов одной фазы поступают на первичные обмотки уравнительных реакторов одной группы. За счет кольцеобразного соединения первичных и вторичных обмоток реакторы группы перемагничиваются с несущей частотой. В результате этого в N раз снижается амплитуда пульсаций напряжения фазы с несущей частотой, что обуславливает улучшение гармонического состава напряжения на выходе фазы инвертора. В предлагаемой схеме многоканального инвертора напряжения уравнительные реакторы с простой конструкцией магнитопровода. Намагничивающие силы от токов нагрузки, протекающих по катушкам каждого реактора, направлены встречно, поэтому подмагничивание магнитопровода этими токами может быть минимальным. Основное перемагничивание магнитопровода каждого реактора происходит с несущей частотой. Наибольшее напряжение несущей частоты на катушке реактора, равное 1/4 от напряжения на входе инвертора, возникает в те интервалы, когда основная волна напряжения на выходе фазы инвертора близка к нулю. При хорошей магнитной связи катушек реактора потоки рассеяния, создаваемые токами нагрузки инвертора, могут быть незначительными, поэтому реакторы можно устанавливать достаточно близко к токопроводящим элементам конструкции.

Формула изобретения

Трехфазный многоканальный инвертор напряжения, регулируемый методом ШИМ и содержащий в каждой фазе по N параллельных каналов, образованных полупроводниковыми приборами (транзисторами или запираемыми тиристорами), управляемыми так, что параллельные каналы фазы переключаются со сдвигом в 1/N периода несущей частоты, и три группы двухобмоточных уравнительных реакторов по N реакторов в каждой группе, отличающийся тем, что выходы N каналов каждой фазы соединены с началами первичных катушек уравнительных реакторов одной группы, концы этих первичных обмоток реакторов одной группы соединены с концами вторичных обмоток реакторов этой группы по кольцевой схеме так, что конец вторичной обмотки первого реактора соединен с концом вторичной обмотки второго реактора и т.д., а конец первичной обмотки реактора N соединен с концом вторичной обмотки первого реактора этой группы, начала всех вторичных обмоток реакторов одной группы соединены вместе и образуют выход одной фазы инвертора.

Имя изобретателя: Паршиков Владимир Алексеевич (RU), Крутяков Евгений Александрович (RU)
Имя патентообладателя: Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)
Почтовый адрес для переписки: 196158, Санкт-Петербург, Московское ш., 44, ФГУП "Крыловский государственный научный центр"
Дата начала отсчета действия патента: 09.01.2014

Разместил статью: miha111
Дата публикации:  2-09-2015, 19:21

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Имя не указано  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!