ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2012987 (13) C1

(51) 5 H02M7/515 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 4929148/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.04.17 
(45) Опубликовано: 1994.05.15 
(71) Заявитель(и): Московский энергетический институт 
(72) Автор(ы): Забродин Ю.С.; Бибиков В.И.; Вовченко А.А.; Григорович А.Д. 
(73) Патентообладатель(и): Московский энергетический институт 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: в преобразовательной технике, в частности в общепромышленном и тяговом электроприводах переменного тока. Сущность изобретения: устройство содержит главные тиристоры 1 - 6 с обратными диодами 7 - 12. Коммутирующие тиристоры 15 - 20 соединены встречно-параллельно и подключены к главным тиристорам. Посредством введения двух дополнительных дросселей 26, 27 и двух дополнительных тиристоров 28, 29 обеспечивается перевод вспомогательных стадий перезаряда коммутирующих конденсаторов 21, 22 из цепей с коммутирующими и главными тиристорами в цепи с дополнительными дросселями и тиристорами. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к автономным инверторам напряжения, и может быть использовано в общепромышленном и тяговом электроприводах переменного тока.

Известны схемы трехфазных инверторов напряжения [1, 2] , в которых коммутация главного тиристора осуществляется при помощи колебательного контура, подключаемого на этапе коммутации параллельно главному тиристору.

Недостатком схемы [1] является существенное проявление эффекта накопления энергии в коммутирующем конденсаторе и связанные с этим дополнительные потери мощности, обусловленные необходимостью применения цепей отвода избыточной энергии.

Недостатком схемы [2] является большое количество коммутирующих дросселей, ухудшающие массогабаритные показатели преобразователя.

Известна схема автономного трехфазного инвертора напряжения с общим узлом принудительной коммутации [2] , выбранным в качестве прототипа, в которой цепь из последовательно включенных двух коммутирующих конденсаторов, шунтированная конденсатором фильтра, подключена к шинам постоянного тока инверторного моста через коммутирующие дроссели. Коммутационный процесс перезаряда коммутирующих конденсаторов в данной схеме протекает в две стадии. Первая (основная стадия) обеспечивает запирание главного тиристора под воздействием встречного тока коммутирующих конденсаторов, протекающих вначале через тиристор, а затем через шунтирующий его обратный диод. Вторая (вспомогательная, завершающая) стадия связана с обеспечением требуемых первоначальных уровней напряжений на коммутирующих конденсаторах к концу перезаряда для последующей (очередной) коммутации главного тиристора противоположной инверторной группы.

Недостатком схемы инвертора является протекание тока конденсаторов на второй стадии их перезаряда через главный и коммутирующий тиристоры, что, во-первых, увеличивает мощность потерь в схеме из-за протекания тока в цепи с двумя последовательно включенными этими тиристорами, и, во-вторых, увеличивает токовую загрузку как главного, так и коммутирующего тиристоров, создавая их дополнительный нагрев, что повышает требования к системе охлаждения тиристоров, т. е. усложнение системы охлаждения, постановка или увеличение мощности вентилятора.

Целью изобретения является повышение КПД при снижении мощности потерь в главных и коммутирующих тиристорах и уменьшении их нагрева.

Это достигается тем, что в трехфазный инвертор напряжения, содержащий главные тиристоры, шунтированные в обратном направлении диодами и соединенные по трехфазной мостовой схеме, выводы постоянного тока которой через дроссели фильтра подключены ко входным выводам, три пары соединенных встречно-параллельно коммутирующих тиристоров, включенных между средними точками фазных полумостов главных тиристоров и точкой соединения обкладок двух коммутирующих конденсаторов, две другие обкладки которых соединены с обкладками конденсатора фильтра и через два коммутирующих дросселя подключены к выводам постоянного тока моста главных тиристоров, введены два дополнительных дросселя и два дополнительных тиристора, катод первого из которых и анод второго подключены к точке соединения обкладок коммутирующих конденсаторов, а анод первого дополнительного тиристора соединен через дополнительный дроссель с выводом конденсатора фильтра, подключенным через коммутирующий дроссель к положительному выводу постоянного тока моста, а катод второго дополнительного тиристора соединен через другой дополнительный дроссель с выводом конденсатора фильтра, подключенным через другой коммутирующий дроссель к отрицательному выводу постоянного тока моста главных тиристоров.

На фиг. 1 представлена схема трехфазного инвертора напряжения; на фиг. 2 приведена кривая тока коммутирующих конденсаторов при перезарядке.

Предлагаемое устройство содержит главные тиристоры 1, 2-5, шунтированные в обратном направлении диодами 7-12 и соединенные по трехфазной мостовой схеме, шины постоянного тока которой через дроссели фильтра 13, 14 подключены к источнику постоянного напряжения, три пары соединенных встречно-параллельно коммутирующих тиристоров 15, 16; 17, 18; 19, 20, включенных между средними точками фазных полумостов главных тиристоров и точкой соединения обкладок двух коммутирующих конденсаторов 21, 22, две другие обкладки которых соединены с обкладками конденсатора фильтра 23 и через два коммутирующих дросселя 24, 25 подключены к шинам постоянного тока инвертора, а также два дополнительных дросселя 26, 27 и два дополнительных тиристора 28, 29, анод одного из которых (29) и катод другого (28) подключены к точке соединения обкладок коммутирующих конденсаторов, а анод дополнительного тиристора, катод которого подключен к общей точке коммутирующих конденсаторов, соединен через дополнительный дроссель с выводом конденсатора фильтра, связанным через коммутирующий дроссель с положительной шиной инвертора, а катод другого дополнительного тиристора соединен через другой дополнительный дроссель с выводом конденсатора фильтра, подключенным через другой коммутирующий дроссель к отрицательной шине инвертора.

Устройство работает следующим образом.

К моменту времени t1 коммутации главных тиристоров анодной группы, например, тиристора 1, коммутирующие конденсаторы 21, 22 заряжены с полярностями напряжений, указанными на фиг. 1 без скобок. Если принять величину напряжения на конденсаторе 21 равной U(0), то уровень напряжения на конденсаторе 22 будет равен U(0) + E, где Е - напряжение источника питания, а также напряжение на конденсаторе фильтра 23.

С целью запирания в момент времени t1 ранее открытого тиристора 1 отпирают коммутирующий тиристор 16. Образуются два колебательных контура перезаряда коммутирующих конденсаторов: 21-16-1-24 для конденсатора 21 и 22-12-1-24-23 для конденсатора 22 с суммарным током ic, протекающим навстречу анодному току тиристора 1, обусловленному нагрузкой (током фазы А). Ток нагрузки на относительно малом интервале коммутации не успевает заметно измениться, в связи с чем на фиг. 1 он показан прямой I(0). Процесс перезаряда конденсаторов в указанных контурах характеризует его основную стадию.

С момента времени t1 анодный ток тиристора 1 под воздействием нарастающего встречного тока iс уменьшается и в момент времени t2 становится равным нулю. Ток ic переходит в цепь обратного диода 7. К тиристору 1 прикладывается необходимое для запирания обратное напряжение, равное падению напряжения на диоде 7,

В момент времени t3 подается импульс управления на отпирание дополнительного тиристора 29 с целью образования для конденсаторов колебательных контуров с дополнительным дросселем 27: 22-27-29 для конденсатора 22 и 21-23-27-29 для конденсатора 23. Наступает небольшой продолжительности переходный этап t3 - t4 уменьшения до нуля тока дросселя 24, после которого следует завершающая стадия t4-t5 перезаряда конденсаторов в колебательном контуре с дополнительными дросселем 27 и тиристором 29.

В течение завершающей стадии наблюдается потребление энергии конденсатором 21 от конденсатора фильтра 23, в связи с чем обеспечивается компенсация потерь энергии в узле принудительной коммутации при протекании основной стадии, когда конденсатор фильтра потреблял энергию перезаряжающегося коммутирующего конденсатора 22. Тем самым достигается баланс энергий, при котором напряжение на конденсаторе 22 к концу перезаряда будет равно напряжению U(0), бывшему на конденсаторе 21 перед перезарядом. Напряжение на конденсаторе 21 будет составлять U(0) + Е. Полярности напряжений на конденсаторах по окончании перезаряда показаны на фиг. 1 в скобках. Конденсаторы, таким образом, будут иметь аналогичные начальные условия, но уже необходимые для запирания главного тиристора катодной группы. Подобно рассмотренному осуществляется запирание и двух тиристоров, относящихся к общим анодной или катодной группам. Для этого необходимо отпирание двух соответствующих коммутирующих тиристоров.

В отсутствие дополнительных цепей завершающие стадии перезаряда конденсаторов протекали бы в контурах с дросселями 25 или требовалось бы отпирание тиристоров 4,18 или 6,20 и протекание через них суммарного тока конденсаторов на завершающей стадии. Это привело бы к дополнительной токовой нагрузке главных и коммутирующих тиристоров, увеличило бы их нагрев и вызывало бы снижение КПД инвертора из-за наличия в контурах на завершающих стадиях перезаряда двух последовательно соединенных тиристоров. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий главные тиристоры, шунтированные в обратном направлении диодами и соединенные по трехфазной мостовой схеме, выводы постоянного тока которой через дроссели фильтра подключены к входным выводам, три пары соединенных встречно параллельно коммутирующих тиристоров, включенных между средними точками фазных полумостов главных тиристоров и точкой соединения обкладок двух коммутирующих конденсаторов, две другие обкладки которых соединены с обкладками конденсатора фильтра и через два коммутирующих дросселя подключены к выводам постоянного тока моста главных тиристоров, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при снижении мощности потерь в главных и коммутирующих тиристорах и уменьшении их нагрева, введены два дополнительных дросселя в два дополнительных тиристора, катод первого из которых и анод второго подключены к точке соединения обкладок коммутирующих конденсаторов, а анод первого дополнительного тиристора соединен через дополнительный дроссель с выводом конденсатора фильтра, подключенным через коммутирующий дроссель к положительному выводу постоянного тока моста, а катод второго дополнительного тиристора соединен через другой дополнительный дроссель с выводом конденсатора фильтра, подключенным через другой коммутирующий дроссель к отрицательному выводу постоянного тока моста главных тиристоров.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru