Параллельный инвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<, 838982

CoIo3 Советскмк

Соцмалмстмческмк

Республик е (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 14.09.79 (21) 2818958/24-07 с присоединением заявки М— (28) П риоригет— (51)М. Кл.

Н 02 М 7/757

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий

Опубликовано, 15.06.81. Бюллетень Ж 22

Дата опубликования описания 15.06.81 (53) УДК 621.314..572 (088.8) (72) Автор изобретения

С. Н. Плеханов (71) Заявитель (54) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к системам гарантированного электроснабжения.

Известны инверторы тока, содержащие различные компенсирующие устройства, например инвертор с компенсирующим устройством, выполненным в виде дросселей, соединенных последовательно с встречно-параллельно включенными тиристорами (1).

Недостатки этого инвертора состоят в боль10 шом количестве дросселей, равном количеству фаз инвертора и значительных добавочных потерях, вызванных протеканием через эти дроссели несинусоидальных токов.

Известен также инвертор тока, так называе l5 мый инвертор с обратным выпрямителем. Этот инвертор содержит два встречно-параллельно включенных моста, причем включение мостов выполнено через дроссели, один из мостов используется в качестве компенсирующего устройства 12) .

Однако и этот инвертор обладает рядом недостатков. Через его вентильный мост, осуществляющий преобразование постоянного тока в переменный, протекает практически одинаковый ток во всех режимах работы как при номинальной нагрузке, так и в режиме холостого хода, что вызывает дополнительные потери в инверторе при его работе в режимах, отличных от номинального. Помимо. этого, инвертор с обратным выпрямителем имеет большую суммарную типовую мощность трансформатора и дросселей.

Наиболее близким к предложенному является инвертор с последовательным и согласным включением двух вентильных ячеек, каждая из которых подключена к отдельной группе обмоток трансформатора, и дросселем 13).

Однако этот инвертор может использоваться только при малых изменениях нагрузки. В режиме холостого хода или в режиме, близком к нему, инвертор становится неработоспособным.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей.

Для достижения поставленной цели параллельный инвертор, содержащий связанный со входными выводами через входной дроссель

3 83 две преобразовательные ячейки на управляемых вентилях с первичными обмотками трансформатора на выходе, снабжен дополнительным дросселем и вентилем, а преобразовательные ячейки и дополнительный дроссель соединены последовательно, причем цепочка, состоящая из дополнительного дросселя и одной из ячеек, шунтирована дополнительным вентилем, включенным в обратном направлении;

8982 4.

На чертеже представлена схема инвертора.

Инвертор содержит выходной трансформатор 1 с первичными обмотками 2,3 и вторичВ ной обмоткой 4, блок 5 коммутирующих конденсаторов, две преобразовательные вентильные ячейки 6,7, выполненные в виде трехфазных мостов, дополнительный вентиль 8, дополнительный дроссель 9 и дроссель 10, источник 11 питания, нагрузку 12. Индуктивность дросселя 10 должна быть большей или равной значению, необходимому для обеспечения непрерывности тока и сглаживания пульсаций при минимальном утле регулирования

Ячейки 6, Равном Prnin. Индуктивность дросселя 9 должна иметь величину, обеспечивающую протекание через ячейку 7 тока, необходимого для компенсации избытошой реактивной мощности конденсаторной батареи в режиме холостого хода.

1 абота схемы рассматривается с учетом чедующих допущений; принимаются во внимание только первые гармоники тока и напряжения; угол коммутации вентилей равен нулю; углы регулирования вентильных ячеек

13 и Pz равны углам сдвига тока относительно напряжения; намагничивающий ток трансформатора равен нулю.

При рассмотрении схемы принимают, что система управления инвертором позволяет установить любые требуемые значения углов регулирования Pq, P> и количество. витков обмоток 2 — 4 трансформатора 1 одинаковыми.

Сечение обмоток 2 трансформатора 1 примерно в два раза меньше сечения обмоток 4. Количество витков обмоток 2-4 может быть и разным, что позволяет в ряде случаев получить более гибкое управление инвертором.

Различают два режима работы схемы — при нагрузках на выходе инвертора, близких к номинальной; и при нагрузках, близких к холостому ходу.

Инвертор работает следующим образом.

Постоянный ток от источника 11, через дроссели 9 и 10 протекает через две вентильные ячейки 6 и 7 и, поскольку они соединены ,последовательно, величины постоянного тока на входе каждой ячейки одинаковы. В результате абсолютные величины токов в обмотках

2 и 3 трансформатора равны (токи 1 и Iз) и соответственно модули векторов токов 1 и 1, равны. 1 ок через вентиль 8 в рассматри ваемом режиме не протекает. При указанных условиях в обмотке 4 трансформатора устанав ливается значение тока 1, связанное с токами

1, 1з следующим равенством

12 13 123

Приведенное равенство выполняется при раз. ных соотношениях углов 13 и 13з. Соотношение углов pq u фз определяет уровень напряжения на выходе инвертора в соответствии с равенством

ЕКсх CosP + ЕКсх CosPa = Ud, (1) где Š— эдс обмоток трансформатора, или равенством, вытекающим из предыдущего

E(Cos 4 + Cos Рз)

Яе1 (2)

Ксх где Ug — напряжение источника, питающего инвертор;

Ксх — коэффициент схемы.

Поскольку все обмотки 2 — 4 трансформатора 1 расположены на общем сердечнике и имеют одинаковое количество витков, то и

ЭДС переменного тока E на них одинаковы.

Электродвижущие силы постоянного тока в вентильных ячейках могут иметь разную величину, однако их сумма всегда равна напРЯжению питаниЯ 0е1, ЭДС постоЯнного тока на вентильной ячейке 6 характеризуется первым слагаемым, а на вентильной ячейке 7— вторым слагаемым равенства (1). Сумма

CosPq + Cos Ps опРеделиет значение ЭДС переменного тока Е на обмотках трансформатора 1. При постоянном значении этой суммы и неизменном значении 0д,величина Е, как это следует из равенства (2), остается неизменной. Вентиль 8 и дроссель 9 служит для поддержания выходного напряжения инвертора на заданном уровне в режиме холостого хода и при малых нагрузках. При на— грузке, близкой к номинальной, когда угол меньше 60, ток через вентиль 8 не протекает. В этом режиме среднее и мгновенное значение потенциала общей точки катодов вентилей ячейки 7 ниже потенциала общей точки анодов вентилей. этой ячейки и в связи с этим ток через вентиль 8 протекать не может.

Когда угол Ps равен 90, напряжение на ячейке 7 знакопеременное, при этом его среднее значение равно нулю. В результате через элементы 8 и 9 протекает пульсирующий ток.

Этот ток вызывает в обмотках 3 трансформатора протекание составляющей тока 1з, отстающей от ЭДС Е на угол 90 .

Значение реактивной мощности на выходе обмоток 3 трансформатора в этом режиме pas- но Ятр = 3 Е 1>. Это значение соответствует типовой мощности обмоток 3 трансформаВНИИПИ Заказ 4471/88 Тираж 730 Подписное

Филиал 11ПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 8389 тора 1. В рассматриваемом режиме работы вся энергия из обмоток 3 трансформатора передается в дроссель 9 и затем вновь возвраща/ ется в обмотки трансформатора. В связи с этим и мощность, передаваемая в дроссель от трансформатора, равна Qt>. При угле P„ равном 90, и среднем значении напряжения на вентильной ячейке 7, равном нулю, напряжение источника питания 11 прикладывается только к ячейке 6, а уровень выходной ЭДС 1О инвертора определяется величиной угла Р>.

Угол Рз в данном случае близок к своему минимальному значению, т.е. к углу восстановления запирающих свойств вентилей, Пульсации напряжения на вентильной ячейке 6 в iS этом случае минимальны, в связи с чем и индуктивность для обеспечения непрерывности тока и сглаживания пульсаций тока в этом режиме требуется меньшей величины.

Инвертор работает в широком диапазоне 20 изменения нагрузок и в режиме холостого хода. При этом дополнительный дроссель не вызывает увеличения типовой мощности инвертора, так как дополнительный дроссель используется и для сглаживания тока и для э5 компенсацьи избыточной реактивной мощности.

Формула изобретения

Параллельный инвертор, содержащий связанные со входными выводами через дроссель две преобразовательные ячейки на управляемых венп1лях с первичными обмотками трансформатора на выходе, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен дополнительным дросселем и вентилем, причем ttpeобразовательные ячейки и распределительный дроссель соединены последовательно, а це-" попса, состоящая из дополнительного дросселя н одной из ячеек, шунтирована вентилем, включенным в обратном направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ф. И. Ковалев н др. Стабилизированные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением. "Энергия", 1972., с. 151

2. Там же, с. 14

3. А. А. Абдулаев, Б. А. Бирюков. Анализ работы автономного инвертора с дополнительным мостом. — "Известия ВУЗов" М4,, "Электромеханика, 1977, с. 380-494.