ТРЕХФАЗНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

ТРЕХФАЗНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР


RU (11) 2251202 (13) C1

(51) 7 H02M7/515 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004102966/09 
(22) Дата подачи заявки: 2004.02.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.02.02 
(45) Опубликовано: 2005.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БЕДФОРД Б, ХОФТ Р. Теория автономных инверторов. - М.: Энергия, 1969, с.70. SU 980236 А1, 07.12.1982. SU 811461 А1, 07.03.1981. SU 1474815 А1, 23.04.1989. US 3391328, 02.07.1968. 
(72) Автор(ы): Погорелов С.И. (RU); Дунаев М.П. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Иркутский государственный технический университет (ГОУ ИрГТУ) (RU) 
Адрес для переписки: 664074, г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Иркутский государственный технический университет 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к преобразовательной технике, а конкретно к преобразователям энергии постоянного тока в энергию переменного тока повышенной частоты. Технический результат заключается в повышении выходной мощности инвертора на низкой выходной частоте диапазона регулирования. Для этого устройство содержит трехфазный тиристорный мост, коммутирующие дроссели, коммутирующие конденсаторы, соединенную в звезду трехфазную нагрузку и цепочку из двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра, подключенную к клеммам “+” и “-” источника питания, кроме того содержит обмотки подмагничивания коммутирующих дросселей, которые подключены к независимому источнику постоянного тока. 2 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к преобразовательной технике, а конкретно к преобразователям энергии постоянного тока в энергию переменного тока повышенной частоты.

Для получения трехфазной системы токов и напряжений повышенной частоты и большой мощности в нагрузке используются трехфазные последовательные инверторы, в которых, благодаря применению последовательного резонансного контура, ток управляемого вентиля в течение всего интервала проводимости изменяется по колебательному закону [1, 2].

Однако недостатком известных схем трехфазных последовательных инверторов является малая выходная мощность при низкой выходной частоте диапазона регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является трехфазный последовательный инвертор [3], содержащий трехфазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого через коммутирующие индуктивные элементы и конденсаторы подключены к соединенной в звезду трехфазной нагрузке. Нейтраль нагрузки подключена к общей точке двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра (фиг.1).

Данная схема позволяет получить переменный ток повышенной частоты при относительно небольших скоростях нарастания анодного тока в управляемых вентилях, а также возможность поддерживания достаточно большого угла запирания управляемых вентилей при изменении нагрузки в широких пределах.

Недостатком известного устройства является низкое среднее напряжение при низкой выходной частоте преобразователя, а следовательно, его малая выходная мощность. 

Изобретение направлено на повышение выходной мощности устройства на низкой выходной частоте диапазона регулирования. 

Поставленный технический результат достигается тем, что трехфазный последовательный инвертор, содержащий трехфазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого через коммутирующие дроссели и конденсаторы подключены к соединенной звездой трехфазной нагрузке, подключенной нейтрально к средней точке двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра, снабжен обмотками подмагничивания коммутирующих дросселей, подключенных к независимому источнику постоянного тока.

Отличием заявляемого устройства является наличие обмоток подмагничивания коммутирующих дросселей, подключенных к независимому источнику постоянного тока.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема прототипа, представляющая собой трехфазный последовательный инвертор, содержащий трехфазный тиристорный мост, состоящий из тиристоров 1, 2, 3, 4, 5, 6, коммутирующие дроссели 7, коммутирующие конденсаторы 8, соединенную в звезду трехфазную нагрузку 9 и цепочку из двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра 10 и 11, подключенную к клеммам “+” и “-” источника питания. Коммутирующие дроссели 7 включены соответственно между катодами и анодами тиристоров 1 и 4, 5 и 2, 3 и 6. К средним точкам коммутирующих дросселей 7 через коммутирующие конденсаторы 8 подключены фазные концы нагрузки 9. Нейтраль нагрузки 9 соединена со средней точкой последовательно соединенных конденсаторов фильтра 10 и 11.

На фиг.2 показана схема заявляемого устройства, представляющего собой трехфазный последовательный инвертор, содержащий трехфазный тиристорный мост, состоящий из тиристоров 1, 2, 3, 4, 5, 6, коммутирующие дроссели 7, коммутирующие конденсаторы 8, соединенную в звезду с нейтралью трехфазную нагрузку 9, цепочку из двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра 10 и 11, подключенную к клеммам “+” и “-” источника питания, обмотки подмагничивания 12 и независимый источник постоянного тока 13. Коммутирующие дроссели 7 включены соответственно между катодами и анодами тиристоров 1 и 4, 5 и 2, 3 и 6. К средним точкам коммутирующих дросселей 7 через коммутирующие конденсаторы 8 подключены фазные концы нагрузки 9. Нейтраль нагрузки 9 соединена со средней точкой последовательно соединенных конденсаторов фильтра 10 и 11. Обмотки подмагничивания 12 имеют магнитную связь с обмотками коммутирующих дросселей 7 и подключены к независимому источнику постоянного тока 13.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Постоянное напряжение от клемм “+” и “-” поступает на тиристорный мост (тиристоры 1, 2, 3, 4, 5, 6). Поочередно открываются тиристоры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1 и т.д. Происходит перезаряд коммутирующих конденсаторов 8 по колебательному закону в контурах, содержащих коммутирующие дроссели 7 и какой-либо из тиристоров 1-6. В установившемся режиме работы инвертора напряжение на коммутирующих конденсаторах 8 является знакопеременным и периодическим во времени. В каждой фазе нагрузки протекает только переменная составляющая тока перезаряда коммутирующих конденсаторов 8, частота которой определяется частотой работы тиристоров 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Наличие обмоток подмагничивания коммутирующего дросселя 12, подключенных к независимому источнику постоянного тока 13, позволяет увеличивать индуктивность коммутирующего дросселя 7, что приводит к увеличению ширины импульса напряжения на нагрузке 9. Увеличение ширины импульса напряжения в свою очередь приводит к повышению выходной мощности инвертора при низкой выходной частоте диапазона регулирования.

Таким образом, введение в схему инвертора дополнительных элементов 12 и 13 в сочетании с имеющимися элементами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 позволяет при увеличении индуктивности коммутирующего дросселя 7 в два раза, получить увеличение в два раза напряжения на нагрузке 9, а следовательно, повышение выходной мощности в четыре раза. Это подтверждается известной формулой



где Р - выходная мощность инвертора,

U - напряжение на нагрузке,

R - сопротивление нагрузки, R=const.

Список литературы

1. Заявка №48-31058, Япония, Н 02 М 7/42, ИЗР. №1, 1974.

2. Справочник по преобразовательной технике//Под ред. И.Н.Чиженко, К., Техника, 1978, стр.118, рис.3.26а.

3. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов, М., “Энергия”, 1969, с.70, рис.3-8.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Трехфазный последовательный инвертор, содержащий трехфазный тиристорный мост, выводы переменного тока которого через коммутирующие дроссели и конденсаторы подключены к соединенной в звезду трехфазной нагрузке, подключенной нейтралью к средней точке двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра, отличающийся тем, что он снабжен обмотками подмагничивания коммутирующих дросселей, подключенных к независимому источнику постоянного тока.