Инвертор master

Теоретически возможно также производить подбор идентичных приборов без делящих цепей, но на практике он не реализуем. Схемы с трансформаторным сложением, когда напряжения нескольких инверторов складываются с помощью специальных промежуточных трансформаторов требуют дополнительных затрат. Известны преобразователи для регулируемого электропривода, выполненные по комбинированной схеме [2], состоящей из трехфазного двухуровневого (формирующего два уровня напряжения: положительное и отрицательное) или трехуровневого (формирующего три уровня напряжения: положительное, отрицательное и нулевое) базового инвертора напряжения, одной или нескольких последовательно соединенных однофазных мостовых инверторных схем в каждой фазе на выходе базового инвертора и системы управления всеми инверторами широтно-импульсным способом. Этот вариант наиболее близок к настоящему изобретению. И двухуровневый и трехуровневый базовый трехфазный инвертор выполняется на уровень напряжения, в несколько раз превышающий напряжение в однофазных мостовых схемах, и формирует основу напряжения, близкую по эффективному значению, но инвертор master по форме.

При этом частота коммутаций трехфазного инвертора намного ниже частоты коммутаций в однофазных мостовых схемах. Однофазные мостовые инверторы формируют добавку к основе.

В результате формируется суммарный сигнал нужной формы. Это хорошее техническое решение для напряжений порядка 6-7 кВ (как указано в [2]). Для реализации такого преобразователя в классе более высоких напряжений требуется использование последовательного соединения полупроводниковых приборов и в этом случае так же, как и в [1], для выравнивания напряжений требуются делящие цепи значительной мощности, потери энергии в которых многократно выше динамических потерь энергии в самом приборе. Известно изобретение [3], дающее снижение динамических потерь транзисторов в транзисторном инверторе, выполненном по мостовой схеме, путем введения в каждое плечо дополнительной цепочки, уменьшающей инвертор master нарастания напряжения на каждом из транзисторов, за счет уменьшения скорости нарастания разрядного тока конденсаторов. Применение преобразователя с такими цепочками в двухуровневой трехфазной схеме возможно, но предполагает низкую частоту коммутаций и, следовательно, качество выходного напряжения преобразователя оказывается для поставленных задач неудовлетворительным.

В трехфазной трехуровневой схеме предложенные цепочки не работают.

Цель настоящего изобретения заключается в повышении надежности и снижении потерь мощности при построении комбинированной схемы высоковольтного преобразователя, использующего последовательное соединение полупроводниковых управляемых приборов. Техническое решение позволяет применить последовательное соединение приборов, в которых имеется разброс по времени запаздывания выключения (turn off) и включения (turn on). Достижение указанной цели в преобразователе напряжения, выполненном по комбинированной схеме, включающей в себя базовый трехфазный мостовой инвертор напряжения на вентилях, образованных последовательно соединенными управляемыми полупроводниковыми приборами в каждом плече моста, имеющий двух-, трех- и более многоуровневую структуру, и однофазные мостовые инверторы напряжения, подключенные к каждому фазному выходу базового инвертора по одному или несколько соединенные последовательно по переменному току в каждой фазе, обеспечивается введением в каждое плечо базового инвертора купить измерительные трансформатор тока коммутирующих цепочек из последовательно соединенных конденсатора и коммутирующих диодов, а также коммутирующих реакторов, включенных последовательно с вентилем плеча соответственно со стороны плюсовой или минусовой шины базового инвертора и/или его фазного выхода, причем диоды коммутирующих цепочек подключены непосредственно к вентилю плеча согласно с ним относительно коммутирующих реакторов.

Введенные в схему базового инвертора конденсаторы включены параллельно вентилям плеч и отделены от них коммутирующими инвертор master. Также в каждую фазу базового инвертора введены рекуперирующие блоки, осуществляющие возврат энергии коммутации в конденсаторы постоянного напряжения.

Рекуперирующие блоки, выходами включенные между шинами постоянного тока базового инвертора, входами включены соответственно между плюсовой шиной, минусовой шиной или фазным выводом и точками соединения конденсаторов и диодов коммутирующих цепочек.

При вышеизложенном построении схемы выбран алгоритм управления, в соответствии с которым осуществляются переключения базовой схемы на низкой частоте, сопоставимой с частотой сети, благодаря чему не требуется быстрой коммутации.

Формирование отслеживаемого сигнала происходит на размещенных каскадно однофазных инверторных мостах за счет широтно-импульсной инвертор master в каждой мостовой схеме и сдвига в управлении каждым из однофазных мостов, причем более высокая частота коммутации в них возможна, так как последовательного соединения полупроводниковых приборов не предполагается.

Сварочный инвертор руб

Для пояснения существа изобретения на фиг.1а представлена структурная схема преобразователя для регулирования и компенсации реактивной мощности в системах электропитания электросетей, основа выходного напряжения в котором формируется с помощью трехуровневого трехфазного мостового инвертора; на фиг.1б приведена структурная схема фазы трехуровневого трехфазного мостового инвертора; на фиг.1в приведена структурная схема блоков инвертор master энергии, используемых в фазах трехфазного инвертора; на фиг.2а представлена структурная схема преобразователя, основа выходного напряжения в котором формируется с помощью двухуровневого трехфазного мостового инвертора; на фиг.2б приведена структурная схема фазы двухуровневого трехфазного мостового инвертора; на фиг.2в приведена структурная схема фазы двухуровневого трехфазного мостового инвертора с включением коммутирующих реакторов в средней точке фазы; на фиг.3 приведена структура системы управления преобразователя; на инвертор master.4 приведены осциллограммы напряжений на трех последовательно соединенных IGCT-тиристорах (4500 В, 4000 А) при задержке выключения двух из них на 1 мкс при наличии в инвертор master коммутирующих цепей; на фиг.5 приведены осциллограммы, поясняющие принцип работы предлагаемой схемы. Устройство и критерии выбора типа и количества необходимых элементов заявленного технического решения в его статическом состоянии описаны по схемам фиг.1 и фиг.2. Приводим варианты построения трехфазного инвертора по трех- и двухуровневой схеме.

Структура преобразователя, основа выходного напряжения в котором формируется с помощью трехуровневого трехфазного мостового инвертора, представлена на шведский сварочный аппараты фиг.1а. Трехуровневый трехфазный мостовой инвертор 1 состоит из трех фаз (2, 3, 4) и конденсаторной батареи (5, 6) со средней (нейтральной) точкой 7. К фазным выводам трехфазного инвертора (точки 8, 9, 10) подключаются последовательно соединенные однофазные мостовые инверторы (11(1). Контактные шины комбинированного преобразователя (точки А, В, С) подключается к электросети (без фильтрации или с фильтрацией - в зависимости от требований применения). Для обеспечения коммутации вентилей 14, 15, 16, 17 (фиг.1б - фаза 2) фазы мостового инвертора 2, 3, 4 с вентилями, образованными последовательным соединением полностью управляемых полупроводниковых приборов (с обратными диодами и защитными цепями), в схему фазы инвертора включены конденсаторные батареи (на фиг.1б: 18 между точками 20 и 21; 19 между точками 22 и 23) для ограничения скорости изменения напряжения на вентилях (далее - dU/dt). Значение емкости конденсаторных батарей выбирается из расчета ограничения dU/dt на приемлемом уровне исходя из требования не превышения максимально допустимого рабочего напряжения на полупроводниковых приборах с учетом разброса их времени включения/выключения (при выключении самый "быстрый", а при включении самый "медленный" приборы при отсутствии дополнительных мер оказываются под полным напряжением).

Для обеспечения коммутации вентилей без бросков тока через обратные диоды (14(1).

17(n2)) и шунтирующие (24, 25) диоды, для уменьшения уровня перенапряжения на вентилях из-за индуктивности монтажа фильтрующих конденсаторных батарей постоянного напряжения (на фиг.1а: 5 и 6), а также для ограничения тока короткого замыкания при пробоях в схему фазы инвертора включены коммутирующие реакторы (фиг.1б: 26 между точками 28 и 29; 27 между точками 30 и 8; 31 между точками 8 и 32; 33 между точками 34 и 35), ограничивающие скорость изменения тока (di/dt) через вентили. Значение индуктивности коммутирующих реакторов выбирается из расчета ограничения инвертор master на приемлемом уровне, исходя из требования не превышения максимально допустимого повторяющегося тока через полупроводниковые приборы.

Для вывода энергии реактора после коммутации вентиля в схему включены коммутирующие диоды (на фиг.1б: 36 между точками 20 и 29; 37 между точками 21 и 27; 38 между точками 22 и 33; 39 между точками 23 и 34) и рекуперирующие преобразователи (на фиг.1б: 40 между точками 29 и 20, 41 между точками 21 и 22 и 42 между точками 23 и 35), осуществляющие возврат энергии коммутации обратно в конденсаторы постоянного напряжения 5 и 6 (за исключением потерь в самих преобразователях). Структура преобразователя, основа выходного напряжения в котором формируется с помощью двухуровневого трехфазного мостового инвертора, представлена на фиг.2а Двухуровневый трехфазный мостовой инвертор 1 состоит из трех фаз (2, 3, 4) и конденсаторной батареи 43. К фазным выводам трехфазного инвертора (точки 8, 9, 10) подключаются последовательно соединенные однофазные мостовые инверторы 12(1). Контактные шины комбинированного преобразователя (точки А, В, С) подключаются к электросети (без фильтрации или с фильтрацией - в зависимости от требований применения). Для обеспечения коммутации вентилей 44, 45 (фиг.2б) фазы мостового инвертора 2, 3, 4 с вентилями, образованными последовательным соединением полностью управляемых полупроводниковых приборов (с обратными диодами и защитными цепями), в схему фазы инвертора включены конденсаторные батареи (на фиг.2а: 46 между точками 48 и 8; 47 между точками 8 и 49) для ограничения dU/dt на вентилях.

Значение емкости конденсаторных батарей выбирается из расчета ограничения dU/dt на приемлемом уровне исходя из требования не превышения максимально допустимого рабочего напряжения на полупроводниковых приборах с учетом разброса их времени включения/выключения. Для обеспечения коммутации вентилей без бросков тока через обратные (44(1). 45(n3),) диоды, для уменьшения уровня перенапряжения на вентилях из-за индуктивности монтажа фильтрующей конденсаторной батареи постоянного напряжения (на фиг.2а: 43), а также для ограничения тока короткого замыкания при пробоях в схему фазы инвертора включены коммутирующие реакторы (на фиг.2б: 50 между точками 29 и 51; 53 между точками 52 и 35), ограничивающие скорость изменения тока (di/dt) через вентили.

Карта