Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ по авт. св. № 983945, о тпичагошийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, каждая из трех, вторичньк обмоток содержит дополнительно лоЦ1б-2 промежуточных выводов, где f4 -число ступеней в полупериоде выходного напряжения, равное или кратное 12-ти, а каждый из промежуточных выводов через соответствующую дополнительно введенную вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока, соединен с выходным выводом данной фазы преобразователя. (О Ф«г./
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (др Н 02 М 7/537
1 .:—
1
11 --- 1
f ca д
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
И ABTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 983945 (21) 3399306/24-07 (22) 19.02. 82 (46) 23,08.83. Бюл. № 31 (72) А. N. Азаров (71) Красноярский политехнический институт г .(53) 621.314.58 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 983945, кл. Н 02 М 7/537, 1980. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ
КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ по авт. св. № 983945, о r л и ч а ю ш и и с я
:тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, каждая из трех., вторичных обмоток содержит дополнительно по g j6-2 промежуточных выводов, где -число ступеней в полупериоде выходного напряжения, равное или кратное
12 -ти, а каждый из промежуточных выводов через соответствуюшую дополнительно введенную вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока, соединен с выходным выводом данной фазы преобразователя.
1 103
Изобретение относится к электротехни= ке и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное.
По основному авт. св. Ne 983945. известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержаший основной однофаэный инвертор, выходом подключенный к первичной 1О обмотке основного трансформатора, три вторичные обмотки которого содержат по одному промежуточному выводу и связаны между собой через три первых ключа переменного тока по схеме замкнутого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы преобразователя и вспомогательный однофазный инвертор,.выходом подключенный,к первичной обмотке вспомогательного трансформатора, каждая из трех вторичных обмоток которого включена между промежуточными выводами одной из вторичных обмоток основного трансформатора и одним из силовых выводов второго ключа переменного тока, 2 а другой силовой вывод этого ключа соединен с той же вершиной упомянутого треугольника, что и первый ключ данной фазы, а между первым ключем перемен-. ного тока и вторичной.обмоткой основно- зо го трансформатора каждой фазы включена дополнительная обмотка вспомогательного трансформатора $1) 7394 2
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2— формы напряжений на обмотках основного и вспомогательного трансформаторов, Ъременная диаграмма импульсов управле,ния -ключами и форма вьасодного линейного напряжения для случая Я = 24.
Преобразователь содержит основной и вспомогательный инверторы 1 и 2, выходы которых соединены соответственно с первичными обмотками основного и вспомогательного трансформаторов 3 и 4, Секции 5-8 вторичных обмоток основного трансформатора и вторичные обмотки 912 вспомогательного трансформатора соединены между собой и через ключи переменного тока 13-24 — с выходными выводами A, Q,C преобразователя. Рассмот1рим работу преобразователя для случая
И- 24.
Устройство работает следунлцим образом.
Однофазные инверторы 1 и 2 синхронизированы и работают на разных частотах. Формы напряжений на обмотках трансформаторов 3 и 4 представлены на фиг. 2 . Управление ключами осуществляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг. 2
Причем импульсы, соответствующие графику 0 подаются на ключ 13, графику
Uy q- на ипоч 14 — и т. д. Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальноНедостатком известного преобразова35 теля является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения, в которой содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами И 23, 25, 47, 49, ..., а коэффициент Гармоник этого напряжения 40 равен 7, 57%. Это приводит к увеличению потерь мощности в потребителе или необходимости выходных фильтров.
1Iemü изобретения - повышение качесз
Ва выходного напряжения, 4з
Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в тржсфазное квазисинусоидальное каждая из трех вторичных обмоток содер;жит дополнительно погиб-2 промежуточ- 50 них выводов, где g -число ступеней в по,лупериоде, равное или кратное двенадцати, а каждый из промежуточных выводов через соответствую1цую дополнительно введенную Вторичную обмотку вспомога- 55 тельного трансформатора и ключ переменного тока соединен с выходным выводом данной фазы преобразователя. му, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник близких к основной. При этом амплитуда j -ой ступени выходного линейного напряжения преобразователя определяется следукайм образом.
0 =0 чи
° (с и и) 4. где 0 „-амплитуда аппроксимирующей си-, нусоиды, проходящей через середины горигзонтальных участков ступеней.
Кроме того, следует учесть, что при формировании трехфазного напряжения с N 24 для амплитуд ступеней выполняются равенства
01+ОВ -091ug ku1 -.0,0 05+06-041I 04+0 0 для получения напряжения с указанными амплитудами ступеней величины напряжений на секциях 5-9 (0C5 - . +8 ) основного трансформатора и на обмотках 9-12 (Upy - . 0g g вспомогательного трансформа3 . 1037394 4 тора должны ть связаны с бы ны амплитуда- к выводам С, А — сумма напряжений секми ступеней. выходного линейного напря- . ций 5—
5 — 7 и обмотки 11 жения следукшим образом
+u о о =ар(о .U )
САЪ Cg C6 С., Off -, 6
С6= (4 0, ОС5 ОС6-0 6 (ОЪ+U4 ) 5 yPq(Q 0 )„( к выводам В, C
ОС +ОС6+МС,+ ОС = 0 (О Р+О Ц), 0 = Ф +О д.)=-((ъ+Оь)=-"« . U =Ol5(U -0,).
9ое-оР(.-М о,()= (- ъ
При этом формируются третья положительная одиннадцатая отрицательная и шесои= е линейных напПолУпериод выходнот о напРЯжениЯ пРе- тая положительная ступени лине образователя можно разбить на 24 рав-,,„,й инге ала (элементарные ступени). На следукзпих интервалах работа прео т аналогично в соН пеРвом интеРВале замыкают клю- обраэоватепя происходит ан а чи 13 и 24 (фиг. 2б ). При этом к вы- 5 ответствии с формами напряжений H ений на обое и анаграммой им хоаным выводам А и 6 прикладывает- мотках трансформаторов и анаграммой им ся Разность напряженйй секции 5 и обмот- пульсов управления ключами. 9 результате работы преобразователя на его выходе ц - („)- - формируется трехфаэное 24-х ступенча— тое напряжение, .форма которого представ=0 -0 =О,6 0„Ф02. -- 0,5 (U «2-0 )=0», лена на фиг. -2 в., о ам - с а нап ений секций При формировании выходного напряже- Д В лом ступеней в полупериоде из ряда Я 12
Ц д, - + +(+О +("Ю (+(8) . каждая из трех вторичных обмоток основА1
А С6 С6 C7 Cg ОИ ного трансформатора содержит по про» 06 (08-Ul)= 3 ф межуточных выводов или по 5I6 -2 дополнительных выводов по сравнению с протоц «, типом, которые через дополнительно ввеьС " - зо
B P e7 " ere формИРУютсЯ пеРвы поло- ного трансформатора и ключи. переменного жительнаЯ, девЯтаЯ отрицательнаЯ и вось- тока соединены с выходным выводом данмая положительная ступени линейных нвп- ной фа ряжений Ода, U, ОСд соответственно.
Подключение любой ветви схемы с поНа втором. интервале меняется поляр- 35 мошью ключей переменного тока обесп ность напр"жениа. на обмотках »Мо - чивает возможность прохождения тока в тельного трансформатора, а замкнутыми двух направлениях и постоянство разности остаются те же ключи, поэтому выходные оте алов фаэ в те ен е к„-ждог6 илинейные напрЯжениЯ становЯтсЯ Равиыми тервала. Зто обуславливает работоспосо
Ц =Q g Qp(g„,д) )+0я (Q )„)=Ц ; 40 ность преобразователя при любом коэффициенте мошности нагрузки с неизменной »Сдя.= С6+%6+Ъ СВ ОИ. С "+(4)" формой кривой выходного напряжения.
-о,к (u -u ).=0, В 1, Предложенный преобразователь имеет
gg+ CA )= Ж Q)= Uqo лу ш ую форму кривой выходного напряжения, в которой, например, приЯ =24 содержа е фоР ИР Я втор оложительнаЯ ...ы,ши. FapMoHHm. „„.„„,, „„,„ рами И 47 49 95 97 а коэффици- и Ц ент гармоник этого напряжения равен (ЬС ()САКг = 3,78%. Увеличивая число выводов
0Т вторичных обмоток основого трансформатора можно получить любой заданный омогат ного тра"бформатора oman Кг, е.,формировать практич Си кают ключи 14 и 23. К выводам Д и соид ное напряжени . B вых д йп яприкладывается разность напряжений женки прототипа содержатся гармоники
55 более низкого порядка а коэффициент
0 азы А.
Кг =7,57%, преобразователь обладает
АЬЪ Сб С6 Oq) О>5((Ъ (М (ФВ4 более высоким КПШ н быстродействием, более жесткой внешней характеристикой, 5 1037394 6 лучшей симметрией выходнйх напряжений, нагрузки, при любом коэффициенте мощно неэависимостью их от величины и харак- сти передавая ее иэ фазы в фазу, т.е.
I тера нагрузки, отсутствием возможных уменьшить емкость конденсаторов, устаавтоколебаний в системе преобразователь- навливаемых на,входе преобразователя. нагрузка эа счет исключения выходных 5 Критический коэффициент мощности нагруэфильтров; имеет меньшую массу и габа- ки, до которого происходит полная риты, так как при увеличении числа ступе- компенсация реактивной мощности, нейвыходного напряжения увеличивается постоянного входного напряжения, например, частота работы вспомогательного транс- минуя источник постоянного входного форматора; позволяет практически полно- fO напряжения, например, цри М = 24 раI стью компенсировать реактивную мошность вен 0,065.
g и, 22
23
24 Л
Фиа2
ВНИИПИ Заказ 6025/57 Тираж 687 Поццйсное
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
