Трехфазный самоуправляемый параллельныйинвертор

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К азтО| СИОМЬ СВИДЕтЕЛЬСтв

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21d-, 12/03

Заявлено 09, I I.1965 (№ 941986/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК Н 02m

УДК 621.314.572,025.3

Опубликовано 29.XII.1966. Бюллетень ¹ 2

Да1а опу

Авторы изобретения

С.М. К

Заявитель Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта

ТРЕХФАЗНЫЙ САМОУПРАВЛЯЕМЪ|Й ПАРАЛЛЕЛЬНЪ|Й

ИНВЕРТОР

Известны самоуправляемые параллельные инверторы на управляемых вентилях, однофазные инверторы которых выполняются с независимым сеточным управлением, что значительно усложняет систему управления.

В предлагаемом трехфазном инверторе получение симметричной трехфазной системы токов достигается благодаря использованию самоуправляемых однофазных инверторов с фазосдвигающими RC- или К1 -цепочками в системах сеточного управления, трансформаторные обмотки самоуправления которых соединены в треугольник.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого инвертора; на фиг. 2 и 3— диаграммы напряжений на первичных обмотках сеточных трансформаторов.

Инвертор состоит из трех самоуправляемых автономных инверторов 1, 2, 8 и шестифазного выпрямителя, выполненного на вентилях 4, через который питается нагрузка 5.

Каждый инвертор содержит инверторные трансформаторы 6, 7, 8, трансформаторы сеточного управления 9, 10, ll, фазосдвигающие цепочки самоуправления, входной реактор и коммутирующий конденсатор. Для получения трехфазной системы токов обмотки управления инверторных трансформаторов соединены в треугольник. Симметричный сдвиг по фазе между инвертированными напряжениями автономных инверторов обеспечивается равенством параметров фазосдвигающих цепочек.

Каждый из инверторов работает в колебательном режиме без коммутации анодных токов вентилей. Для обеспечения такого режима работы необходимо, чтобы на входе инвертора был включен конденсатор, а собственная частота колебаний контура, образованно10 го коммутирующим конденсатором и входным реактором, должна быть больше частоты инвертирования. В данном случае для выполнения этого условия необходимо, чтобы

) о„„,, тогда при зажигании одно2 1 ., С,I-o из вентилей инвертора будет протекать синуcîèäàëüíûé ток через конденсатор фильтра, входной реактор, коммутирующий конден20 сатор и вентиль инвертора. К моменту подхода анодного тока вентиля к нулю напряжение в цепи вентиля будет иметь обратное направление и обеспечит его надежное запирание.

25 Через некоторый интервал времени, определяемый параметрами фазосдвигающей цепочки и выходным напряжением, произойдет отпирание второго вентиля инвертора. К момен ту отпирания этого вентиля напряжение н»

30 его аноде равно сумме напряжений на входе

190469 инвертора и полуобмотке инверторного трансформатора и имеет положительное значение.

При отпирании второго вентиля происходит перезаряд коммутирующего конденсатора по аналогичной цепи. B установившемся режиме работы амплитудное значение напряжения па коммутирующем конденсаторе ожет быть в

5 раз больше входного напряжения ипвертора.

Аналогично работают остальные два ипвертора устройства.

Фазосдвигающие цепочки самоуправляемых автономных инверторов по существу служат для компенсации фазового сдвига между инвертированным напряжением и током, поскольку для сеточного управления используется синусоидальное напряжение, наводимое на обмотке управления инверторного трансформатора.

Запуск каждого инвертора в предлагаемом устройстве может быть произведен в любой последовательности поочередной подачей короткого пускового импульса, формируемого путем разряда предварительно заряженного конденсатора через пусковой тиратрон и до- -5 полпительную обмотку. трансформатора сеточного управления, на управляющие сетки вентилей инвертора.

Взаимосвязь между отдельными автономными инверторами, как уже указывалось вы- 30 ше, обеспечивается путем соединения обмоток управления однофазных ипверторных трансформаторов в треугольник. Поскольку треугольник обмоток управления инверторных трансформаторов замкнут, то сумма 35 мгновенных значений напряжений всех трех инверторов должна быть равна пулю

U1+ Uz + (-.(а — — 0 или 40

Utnt $1П

+ Un,, sin ((»1 1+ (p2) = 0

В случае симметричной нагрузки на всех трех инверторах, что наблюдается, например, 45 при подключении нагрузки через выпрямитель, при равенстве входных напряжений инверторов и параметров коммутирующих конденсаторов и входных реакторов указанное выше условие сводится к более простому вы- 50 ражению:

$1п (t11t + sin (О2г + (р1) + sin ((ppt+ Я1а) = 0

Очевидно данное условие может быть выполнено в любой момент времени только при условии, когда 55

О11 — О12 P13 <0

И (11= > (Р2 = )

3 3

Отсюда вытекает, что условие равенства нулю суммы мгновенных значений напряже- 60 ний, наводимых на обмотках трансформаторов, и равенства между собой максимальных значений инвертированных напряжений предопределяет равенство между собой частот инвертирования отдельных инверторов и 65 сдвиг по фазе между инвертированными напряжениями, равный 120" эл.

При отсутствии соединения обмоток управления 1шверторных трансформаторов в треугольник и равенстве параметров фазосдвигающих цепочек каждый самоуправляемый инвертор создает колебания одинаковой амплитуды, по с различными частотами. Соединение обмоток управления инверторных трансформаторов в замкнутый треуl o;IhHHK при отсутствии симметрии и сипхронизма приведет к появлению уравнительного тока, который будет ограничиваться только индуктивными сопротивлениями рассеяния пнверторных трансформаторов. Наличие и рассеяния приводит к тому, что в цепи фазосдвигающей цепочки каждого инвертора, кроме основного переменного напряжения, будут иметь место переменные составляющие напряжения, наводимые в обмотках управления остальных двух инверторов. В случае равенства между собой амплитуд колебаний напряжения в цепи фазосдвигающей цепи каждого инвертора могут быть представлены вырахкениями:

2 1

»» = Ur (— si» r»t — — (sin(ruat+ rp,1+

l3 3

+ sin ((1-t + cp>) )) (2 11

Ug — — Up — $1п (0)>t + (p1) — — sin (i111 +

)3

+sin(, t, )

1 ( (2 1

U3 = Уо — $11ч ((1з(+ (p>) — — sin e,t + 3 3

+ $1n ((orat + (p1) l L. Г

При рассмотрении процессов синхронизации в случае, когда частоты инвертирования всех инверторов близки друг к другу, можно считать, что сдвиг по фазе напряжения управления, создаваемый фазосдвигающей цепочкой, для всех ипверторов имеет одинаковую величину. Тогда диаграммы напряжений на первичных обмотках трансформаторов сеточного управления будут иметь вид, изображенный па фиг. 2. Пунктирной линией здесь указаны напряжения на обмотках трансформаторов управления прп отсутствии соединения обмотки инверторного трансформатора в замкнутый треугольник. Из рассмотрения диаграмм видно, что при суммарном воздействии напряжений всех трех инверторов моменты зажигания вентилей второго инвертора задерживаются относительно моментов зажиганий при отсутствии соединения обмоток управления втреугольпик, а момептызажигания вентилей первого и третьего инверторов опережают моменты их зажиганий при отсутствии соединения обмоток управления в треугольник. Из указанных диаграмм видно также, что при соединении обмоток управления инвер190469 (2 . 1Г

U0 — s i(I 0>p t — — ($1п (0>0 + !! 1) + з з

+ Sin(0>0t+ (12) (2 1 (Up! — sin (0>pi+ (p,) — — c sin 0>pt + з з(+ sin(o>pt -+ 2)

11 (г

U0 $1П (000! + Я!2) $1П 0>pt + (з з

+. п(„0 +%,)»

Uq

Диаграммы напряжений на первичных обмотках трансформаторов сеточного управления будут иметь вид, изображенный на фиг. 3. Пунктирными линиями здесь указаны напряжения на обмотках трансформаторов управления при отсутствии соединения обмоток инверторного трансформатора в замкнутый треугольник. Из диаграмм фиг. 3 видно, что в данном случае суммарное воздействие напряжений всех трех инверторов приводит к торных трансформ(!торов чястоть! И11ВертирОВания инВсрторОВ cTpc:Il HTcsI Выравняться !! занять устойчивое по !o>I1 — 0)2 = 100 — — 0>p. Однако процесс синхронизации автономных инверторов в данном случае закончится только тогда, когда начальные фазы инвертированных напряжений будут иметь определенные значения. Равенство начальных фаз инвертированных напряжений в данном случае является неустойчивым, так как при этом в цепи обмоток управления инверторных трансформаторов будет протекать уравнительный ток, Это приводит к тому, что в цепи фазосдвигающей цепочки каждого инвертора попрежнему, кроме основного напряжения, будут действовать дополнительные напряжения двух других инверторов задержке момента зажигания вентилей третьего и!!Вертора н опере>кеншо моментов за>кигання вентилей первого инвертора относительно моментов их зажигания прн разомкнутом треугольнике обмоток инверторных трансформаторов. Моменты зажигания вентилей второго инвертора в данном случае почти не сдвигаются. Если до закорачивання треугольника обмоток инверторных трансформаторов разность фаз между напряжениями на первичных обмотках трансформаторов управления была равной 30 эл., то при закорачивании треугольника обмоток инверторных трансформаторов она приобретает величину, равную

90 эл. Очевидно в установившемся режиме разность фаз между напряжениями на обмотках трансформаторов управления, а, следовательно, и инвертированными напряжениями будет равной 120 эл. Таким образом при соединении обмоток управления инверторных трансформаторов в замкнутый треугольник и равенстве инвертированных напряжений система трех самоуправляемых инверторов в установившемся режиме приобретает состояние устойчивого равновесия, при котором частоты инвертированных колебаний становятся равными между собой, а начальные фазы колебаний отличаются друг от друга на 120 эл., что соответствует симметричной системе тоЗ0 ко в.

Предмет изобретения

Трехфазный самоуправляемый параллельЗ5 ный инвертор на управляемых вентилях, отличающийся тем, что, с целью получения трехфазной симметричной системы токов, он составлен из трех однофазных самоуправляемых инверторов с фазосдвигающими цепоч40 ками в системах сеточного управления, трансформаторные обмотки самоуправления которых соединены в треугольник.

190469

Составигель И. Казанская

Техред А. А. Камышникова Корректор Е. Ф. Полионова

Редактор П. Вербова

Типография, пр. Сапунова, д. 2

Заказ 74/10 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

3!< сква, Центр, пр. Серова, д. 4