трехфазный инвертор со звеном постоянного тока

Формула изобретения

Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока, содержащий основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и вспомогательные ключи, отличающийся тем, что инвертор выполнен на полностью управляемых ключах, снабжен диодами, соединенными встречно-параллельно с основными ключами, вспомогательные ключи соединены попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор - с отрицательным зажимом источника постоянного тока, причем основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12 Т, а вспомогательные - 1/12 Т в момент изменения знака фазного напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники и может быть использовано в различных электротехнических устройствах, в частности для питания трехфазных двигателей переменного тока.

Известны трехфазные инверторы с улучшенной формой выходного напряжения.

В одном из них для получения улучшенной формы выходного напряжения используются два независимых источника питания, величины напряжений которых должны находиться в определенном соотношении во всем диапазоне измерения частоты, два мостовых переключателя и дополнительные ключи для переключения нагрузки с одного источника питания на другой. Это требует сложной системы управления, что понижает надежность работы данного инвертора, а изменение соотношения напряжений независимых источников питания ухудшает форму выходного напряжения [1].

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразовательное устройство со звеном постоянного тока, которое содержит основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и индивидуальные коммутирующие ключи, объединенные в анодную и катодную группы и подключенные к ветвям мостовой схемы [2].

Недостатком данного преобразовательного устройства являются невозможность получения выходного напряжения, приближенного к синусоидальному, в широком диапазоне изменения частоты и cos .

Задачей, стоящей при создании изобретения, является повышение надежности и качества выходного напряжения. Технический результат - приближение формы выходного напряжения инвертора к синусоидальной, не зависящей от изменения частоты и cos .

Задача и технический результат достигаются тем, что заявляемый трехфазный инвертор со звеном постоянного тока, содержащий основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и вспомогательные ключи, в отличие от прототипа выполнен на полностью управляемых ключах, снабжен диодами, соединенными встречно-параллельно основным ключам, вспомогательные ключи соединены попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор с отрицательным зажимом источника постоянного тока, причем основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12 Т, а вспомогательные - 1/12 Т в момент изменения знака фазного напряжения.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна".

Описанная совокупность существенных признаков не известна и позволяет достигнуть результат, удовлетворяющий существующую общественную потребность. Таким образом, заявленное изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена схема трехфазного инвертора; на фиг. 2 - таблица состояний основных и вспомогательных ключей; на фиг. 3 - временные диаграммы фазных напряжений.

Инвертор состоит из основных ключей 1-6, соединенных по мостовой схеме, диодов, включенных встречно-параллельно основным ключам 7-12, вспомогательных ключей 13-18, соединенных попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор 26 с отрицательным зажимом источника постоянного тока на тиристорах 19-24 и конденсатора 25.

Инвертор работает следующим образом.

За исходное примем состояние, когда произошла очередная коммутация (интервал коммутации равен одной двенадцатой части периода - t = 1/12 Т) и открыты ключи 1, 4, 5, остальные закрыты. При cos 0,867 до момента следующей коммутации ток примет направление, указанное на схеме сплошными стрелками (фиг. 1), протекая до указанного установившегося направления некоторое время по контуру - нагрузка фазы А, диод 7, ключ 5, нагрузка фазы C. Направление тока указано пунктирными стрелками. Диаграмма фазных напряжений не зависит от cos , определяется только состоянием основных и вспомогательных ключей.

При нагрузке с диапазоном изменения коэффициента мощности в пределах 0,5 < cos < 0,867 ток при открытых ключах 1, 4, 5 до момента следующей коммутации не установится в направлении, указанном сплошными стрелками, и будет протекать по контуру - Z_A, 7, 5, Z_C ( указан пунктирными стрелками). При очередной коммутации, когда закроется ключ 5 и откроется ключ 17 для замыкания реактивного тока фазы А, образуется контур - Z_A, диод 7, конденсаторы 25, 26, ключ 17, Z_C.

При cos < 0,5 при очередной коммутации закроется ключ 17, откроется ключ 6, контур для замыкания реактивного тока фазы А будет следующий: Z_A диод 7, конденсатор 25, диод 12, Z_C.

Как видно из работы инвертора, основная часть реактивного тока замыкается по цепям, образованным с участием диодов, включенных встречно-параллельно основным ключам, вспомогательные ключи вместе с основными определяют форму фазных напряжений, приближенных к синусоидальным, и частично участвуют в создании цепей для замыкания реактивного тока.

Применение данного трехфазного инвертора позволяет получить форму напряжения на нагрузке, приближенную к синусоидальной, не зависимо от величины cos , увеличить надежность, т.к. не требуется применение адаптивного блока управления, и при открывании основных ключей на время 5/12 Т уменьшает возможность сквозного короткого замыкания по цепям основных ключей.

Список использованных источников

1. Авторское свидетельство СССР N 525212, H 02 M 7/44, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР N 650182, H 02 M 5/458, 1979.