Трифазний самоврядний паралельний інвертор
До АЗТ СІОМ СВІДЧЕНЬ
Залежне від авт. свідоцтва №
Заявлено 09, I I.1965 (№ 941986/24-7) із приєднанням заявки №
Комітет у справах винаходів та відкриттів при Раді Міністрів
Опубліковано 29.XII.1966. Бюлетень ¹ 2
Заявник Уральське відділення Всесоюзного науково-дослідного інституту залізничного транспорту
ТРИФАЗНИЙ САМОВРЯДУВАЛЬНИЙ ПАРАЛЕЛЬНИЙ
Відомі самокеровані паралельні інвертори на керованих вентилях, однофазні інвертори яких виконуються із незалежним сіточним керуванням, що значно ускладнює систему управління.
У пропонованому трифазному інверторі отримання симетричної трифазної системи струмів досягається завдяки використанню самокерованих однофазних інверторів з фазозсувними RC або К1 -ланцюжками в системах сіткового управління, трансформаторні обмотки самоврядування яких з'єднані в трикутник.
На фіг. 1 зображено принципову схему пропонованого інвертора; на фіг. 2 і 3вЂ" діаграми напруги на первинних обмотках сіткових трансформаторів.
Інвертор складається з трьох самоврядних автономних інверторів 1, 2, 8 та шестифазного випрямляча, виконаного на вентилях 4, через який живиться навантаження 5.
Кожен інвертор містить інверторні трансформатори 6, 7, 8, трансформатори сіткового управління 9, 10, ll, фазозсувні ланцюжки самоврядування, вхідний реактор і комутуючий конденсатор. Для отримання трифазної системи струмів обмотки управління трансформаторів інверторних з'єднані в трикутник. Симетричний зсув по фазі між інвертованими напругами автономних інверторів забезпечується рівністю параметрів фазозсувних ланцюжків.
Кожен з інверторів працює в коливальному режимі безкомутації анодних струмів вентилів Для забезпечення такого режиму роботи необхідно, щоб на вході інвертора був включений конденсатор, а власна частота коливань контуру, утвореного комутуючим конденсатором і вхідним реактором, повинна бути більше частоти інвертування. В даному випадку для виконання цієї умови необхідно, щоб
) о„„, тоді при запаленні одно2 1 ., С,I-o з вентилів інвертора буде протікати синуcîèäàëüíûé струм через конденсатор фільтра, вхідний реактор, комутуючий конден20 сатор і вентиль інвертора. До моменту підходу анодного струму вентиля до нуля напруга в ланцюгу вентиля матиме зворотний напрямок та забезпечить його надійне замикання.
25 Через деякий інтервал часу, який визначається параметрами фазозсувного ланцюжка і вихідною напругою, відбудеться відмикання другого вентиля інвертора. До моменту відмикання цього вентиля напруга н»
30 його аноді дорівнює сумі напруги на вході
190469 інвертора та напівобмотці інверторного трансформатора і має позитивне значення.
При відмиканні другого вентиля відбувається перезаряд конденсатора, що комутує, по аналогічному ланцюгу. В режимі роботи, що встановився, амплітудне значення напруги на комутуючому конденсаторі може бути в
5 разів більше за вхідну напругу іпвертора.
Аналогічно працюють решта двох іпверторів пристрою.
Фазозсувні ланцюжки самоврядних автономних інверторів по суті служать для компенсації фазового зсуву між інвертованою напругою і струмом, оскільки для керування сіткою використовується синусоїдальна напруга, що наводиться на обмотці управління інверторного трансформатора.
Запуск кожного інвертора в запропонованому пристрої може бути здійснений у будь-якій послідовностіпочерговою подачею короткого пускового імпульсу, що формується шляхом розряду попередньо зарядженого конденсатора через пусковий тиратрон і до -5 обмотку. трансформатора сіткового управління на керуючі сітки вентилів інвертора.
Взаємозв'язок між окремими автономними інверторами, як зазначалося вище, забезпечується шляхом з'єднання обмоток управління однофазних іпверторних трансформаторів в трикутник. Оскільки трикутник обмоток управління інверторних трансформаторів замкнутий, то сума 35 миттєвих значень напруг усіх трьох інверторів повинна дорівнювати кулі
U1+ Uz + (-.(а вЂ" вЂ" 0 або 40
+ Un, sin ((»1 1+ (p2) = 0
У разі симетричного навантаження на всіх трьох інверторах, що спостерігається, наприклад, 45 при підключенні навантаження через випрямляч, при рівності вхідної напруги інверторів і параметрів комутувальних конденсаторів і вхідних реакторів зазначена вище умова зводиться до більш простого виразу:
$1п (t11t + sin (О2г + (р1) + sin ((ppt + Я1а)) = 0
Очевидно, ця умова може бути виконана в будь-який момент часу тільки за умови, коли 55
О11 вЂ" О12 P13 (Р2 = )
Звідси випливає, що умова рівності нулю суми миттєвих значень напряже- 60 ний, наведених на обмотках трансформаторів, і рівності між собою максимальних значень інвертованих напруг зумовлює рівність між собою частот інвертування окремих інверторів і 65 зсув по фазі між 2.
За відсутності з'єднання обмоток управління 1шверторних трансформаторів в трикутник і рівність параметрів фазозсувних ланцюжків кожен самоврядний інвертор створює коливання однакової амплітуди, з різними частотами.З'єднання обмоток управління інверторних трансформаторів у замкнутий треуl o;IhHHK за відсутності симетрії та сипхронізму призведе до появи зрівняльного струму, який обмежуватиметься лише індуктивними опорами розсіювання пнверторних трансформаторів. Наявність і розсіювання призводить до того, що в ланцюзі фазозсувного ланцюжка кожного інвертора, крім основної змінної напруги, матимуть місце змінні складові напруги, що наводяться в обмотках управління інших двох інверторів. У разі рівності між собою амплітуд коливань напруги в ланцюзі фазозсувного ланцюга кожного інвертора можуть бути представлені вирахуваннями:
»» = Ur (вЂ" si" r"t вЂ" вЂ" (sin(ruat+ rp,1+
+ sin ((1-t + cp>) )) (2 11
Ug вЂ" вЂ" Up вЂ" $1п (0)&tt + (p1) вЂ" вЂ" sin (i111 +
U3 = Уо вЂ" $11ч ((1з(+ (p>) вЂ" вЂ" sin e,t + 3 3
+ $ 1n ((orat + (p1) l L. Г
При розгляді процесів синхронізації у разі, коли частоти інвертування всіх інверторів близькі один до одного, можна вважати, що зсув по фазі напруги управління, створюваний фазозсувним ланцюжком, для всіх іпверторів має однакову величину. Тоді діаграми напруги на первинних обмотках трансформаторів сіткового управління будуть мати вигляд, зображений на фіг. 2. Пунктирною лінією тут зазначені напруги на обмотках трансформаторів управління прп відсутності з'єднання обмотки інверторного трансформатора замкнутий трикутник. З розгляду діаграм видно, що при сумарному впливі напруг усіх трьох інверторів моменти запалювання вентилів другого інвертора затримуються щодо моментів запалень за відсутності з'єднання обмоток управління в трикутник, а момептизажигания вентилів першого і третього інверторів випереджають моменти їхзапалювань за відсутності з'єднання обмоток управління трикутник. З зазначених діаграм видно також, що при з'єднанні обмоток управління инвер190469 (2 . 1Г
U0 вЂ" i(I 0>p t вЂ" вЂ" ($1п (0>0 + !! 1) + з з
+ Sin(0>0t+ (12) (2 1 (Up! вЂ" sin (0>pi+ (p,) вЂ" вЂ" c sin 0&ptpt + з з(+ sin(o>pt -+ 2))
U0 $1П (000! + Я!2) $1П 0&pt + (з з
Діаграми напруги на первинних обмотках трансформаторів сіткового управління будуть мати вигляд, зображений на фіг. 3. Пунктирними лініями тут вказані напруги на обмотках трансформаторів управління за відсутності з'єднання обмоток інверторного трансформатора замкнутий трикутник. З діаграм фіг. 3 видно, що в даному випадку сумарний вплив напруг всіх трьох інверторів призводить до торних трансформ(!торів частина! І11Вертирування инВсрторОВ cTpc:Il HTcsI Вирівнятися !! зайняти стійке по !o>I 1 вЂ" 0)2 = 100 0>p. Проте процес синхронізації автономних інверторів у разі закінчиться лише тоді, коли початкові фази інвертованих напруг матимуть певні значення. Рівність початкових фаз інвертованої напруги в даному випадку є нестійкою, так як при цьому в ланцюзі обмоток управління інверторних трансформаторів буде протікати зрівняльний струм. інверторів затримки моменту запалювання вентилів третього і!!Вертора н опері кеншо моментів закидання вентилів першого інвертора щодо моментів їх запалення прн розімкнутому трикутнику обмоток інверторних трансформаторів. Моменти запалювання вентилів другого інвертора у разі майже незрушуються. Якщо до закорачування трикутника обмоток інверторних трансформаторів різниця фаз між напругами на первинних обмотках трансформаторів управління дорівнювала 30 ел., то при закорочуванні трикутника обмоток інверторних трансформаторів вона набуває величини, що дорівнює
90 ел. Очевидно в режимі, що встановився, різниця фаз між напругами на обмотках трансформаторів управління, а, отже, і інвертованими напругами дорівнюватиме 120 ел. Таким чином при з'єднанні обмоток управління інверторних трансформаторів в замкнутий трикутник і рівності інвертованих напруг система трьох самоврядних інверторів в режимі, що встановився, набуває стан стійкого рівноваги, при якому частоти інвертованих коливань стають рівними між собою, а початкові фази коливань 1 відрізняються один від. що відповідає симетричній системі тоЗ0 до ст.
Трифазний самоврядний паралельЗ5 ний інвертор на керованих вентилях, який відрізняється тим, що, з метою отримання трифазної симетричної системи струмів, він складений з трьох однофазних самоврядних інверторів з фазозсувними ланцюжками40 в системах сіткового управління, трансформаторні обмотки самоврядування яких з'єднаний.
Складигель І. Казанська
Техред А. А. Камишнікова Коректор Є. Ф. Поліонова
Редактор П. Вербова
Друкарня, пр. Сапунова, буд. 2
Замовлення 74/10 Тираж 535 Передплатне
ЦНДІПД Комітету у справах винаходів та відкриттів при Раді Міністрів СРСР
3! Винахід відноситься до електротехніки та може бути використане в системах управління з тиристорними перетворювачами частоти для електротехнології