Способ преобразования постоянного напряжения в многоступенчатое переменное

 

1. СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОСГУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ путем формировавши ния п последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формл равной амплитуды,сдвинутых,:; относительно один другого на угол у и последующего их суммирования, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник, между импульсами прямоугольной формы каждой на п упомянутых последовательностей вводят паузу длительностью ei njf, где п г-2i 2. Способ nonil, отлича- Q ю щ и и с я тем, что при формирова - JS НИИ однофазного многоступенчатого напряжения угол в1, задают равным «4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ вч Ф в

РЕСПУБЛИК . (19) (11) 1(51) Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в ввтсвсвавм сввсстеъствт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2782828/24-07 (22),25.06.79 (46) 07.10.83. Бюл. 9 37 (72) Г.С.Жыцык, Ю.П.Иванов и В.В.Михеев (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.314 ° 57(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 558361, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

2 ° Константинов В.Г. Многофазные преобразователи на транзисторах. Энергия, 1972.

3. Руденко В.С. и др, Преобразовательная техника. Киев,, Высшая школа, 1978, с. 403.

4. Руденко В.С. и др. Разработка и исследование тиристорного преобразователя частоты с улучшенной формой выходного напряжения, Сб."Сов- ременные задачи преобразовательной техники, т. 4, Киев, Наукова дум ка, 1975, с. 126-135. (54)(57) 1. СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОС(УПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ путем формирован ния и последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формы равной амплитуды, сдвинутых . относительно один другого на угол / и последующего их суммирования, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник, между имптульсами прямоугольной формы каждой из и упомянутых последовательностей вводят паузу длительностью o(=и), где n ) 21

2. Способ по п.l, о т л н ч а» ю шийся тем, что при формирова Е нии однофазного многоступенчатого напряжения угол М задают равным Ф = н

1046876

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для построения вторичных источников питания устройств электроавтоматики и электроприводов переменного тока малой мощности (до единиц KBA) в тех случаях, когда требуется согласование уровней напряжений питающей сети и потребителя, повышенное качество преобразовательной энергии и приемлемые массогаба- 10 ритные .показатели вторичного источника.

Известен способ преобразования постоянного напряжения в многосту пенчатое переменное при помощи ин- 15 верторов с уменьшением количества высших гармоник напряжения в самом пнверторе, т.е. до фильтрации (1)

L2) и (33, Однако применение выходных фильтров приводит к увеличению массы, габаритов устройства и снижению

его КПД, особенно на низких частотах.

Кроме того, применение фильтров ограничено из-за возможности возник25 новения резонансных явлений при питаййи от преобразователей электродвигателей и нестабильности формы кривой напряжения в некоторых режимах. Совмещение в инверторе функций инвертирования и формирования напряжения многоступенчатой форьы, близкого по форме к синусоидальному, позволяет избежать отмеченных недостатков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, согласно которому формируют и последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формы равной амплитуды, сдвинутых относи- 40 тельно один другого на угол, и затем суммируют их (4) .

Недостатки известного способа преобразования — невысокое качество выходного напряжения и плохие мас. 45 согабаритные показатели устройства, реализующего способ, так как для получения многоступенчатого напряжения, близкого по форме к синусоидальному, требуется осуществить сум 5 мирование достаточно большого числа прямоугольных переменных напряжений.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования постоянного напряжения в многоступенчатое переменное путем 60 формирования и последовательностей знакопеременных импульсов прямоуголь. ной формы равной амплитуды, сдвинутых относительно один другого на угол, и последующего их суммиро- 1 65 вания, между импульсами прямоугольной формы каждой из упомянутых последовательностей вводят паузу длительностью с =n т,где n >, 2, Кроме того, при формировании однофазного многоступенчатого напряжения угол (, задают равным a

3 На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя, реализующего способ; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие принцип формирования выходного напряжения при n=4, = †", М

C=n g,(где (, — длительность паузы между импульсами прямоугольной формы)

Принцип формирования управляющих сигналов ключей инверторов при форми. ровании кривых выходного напряжения согласно предлагаемому способу поясняется временными диаграммами (фиг. 2а,б, 6 ) при p = /qq и е(- и 4 где U<-U- -сигналы управления, подаваемые на управляющие входы ключей инвертора;

1 IV ц -() — напряжения выходной н частоты, сдвинутые отно.сительно один другого ,на угол/; ()ц- форма выходного напряжения преобразователя.

Число п выбирается н каждом кон-, кретном случае применения исходя иэ заданного качества выходного напряжения.."

Согласно известному способу t4j постоянное напряжение преобразуют в и последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формы, сдвигают их по фазе относительно один другого на угол /, а затем суммируют. Согласно предлагаемому способу наряду с этими операциями дополнительно между импульсами прямоугольной формы каждой иэ и последовательностей вводят паузу К,длительность которой взаимосвязана с длительностью угла g . При этом длительность указанной паузы задают равной )"(фиг. 2b). °

Для конкретизации изложения в иллюстрациях на фиг. 1 и 2 взято n=

1Ч

=4. Четыре напряжения Uq-U> сдвигают относительно один другого с целью упрощения аппаратурной реализации, например, на угол (= / нЯ

Суммируя напряжения U,,-Uн Ф на выходе преобразователя формируют многоступенчатое напряжение Пя (фиг. 25) и фиг. ЗЬ) с улучшенным гармоническим составом.

Преобразователь, реализующий способ (фиг, 1), содержит четыре идентичных параллельных канала, каждый из которых содержит. однофаэный мостовой инвертор 1 с четырьмя ключами

2 — 5, образующими две его стойки.

Иявертор 1 нагружен на первичную обмотку 6 согласукщего трансформатора 7. Fro вторичная обмотка связана с выходными выводами канала.

1046876

f c

1 — сl,т

I г.. ( и .Выходы всех четырех каналов соединены последовательно. За счет введения паузы между полуволнами выходного напряжения каждого из каналов и сдвига этих напряжений на соответствующие фазовые углы можно полу- 5 чить соответственно меньшее искажение результирующего выходного напряжения преобразователя по сравнению с прототипом.

Принцип формирования управляющих 10 сигналов преобразователя (фиг. 1) поясняется временными диаграммами (фиг. 2а,б, Ь ) на примере формирования напряжения Uq

На интервале 0 — / формируют от- 15 пираюцие сигналы для ключей 2 и 4 йнвертора 1 и запирающие сигналы для ключей 3 и 5, чем обеспечивают формирование паузы между полуволнами выходного напряжения инвертора 1 2О так как одновременно замыкают пару ключей, подсоединенных к общей точке цепи питания. На интервале / -и формируют отпирающие сигкалы для ключей 2 и 5 инвертора 1 и запирают.. щие сигналы для ключей 3 и 4. При этом в обмотках трансформатора 7 . формируют прямоугольный импульс положительной полярности, Принцип дальнейшего формирования управляющих сигналов ключей инвертора 1 понятен из последуюцего рассмотрения временных диаграмм на фиг. 2о,5 и аналогичен уже рассмотренным ситуациям., Формирование напряжений U -U„ íà выходе второго, третьего и четвертого каналов осуществляют аналогично.

Блок-схема преобразователя . (фиг. 1) содержит также однофазные ! инверторы 1,8,9 и 10, согласующие трансформаторы 7, 11, 12 и 13, за- 40 дающий генератор 14, фазосмещаюцее устройство 15 и системы 16 — 19 управления каналов.

Одно фа з ные и н в ер торы вы пол н е ны на диодах н полностью управляемых ключах. управляемые ключевые элементы (2 — 5) служат для пропускания активной мощности от первичного источника к нагрузке через трансформаторы, а неуправляемые вентили для пропускания реактивной энергии.

Задающий генератор 14 предназначен для формирования последовательности импульсов, управляющей фаэосмещающим устройством 15 и системами управления ключей инвертора.

Фазосмещаюцее устройство 15 обеспечивает фазовый сдвиг выходных наI 11 В . )Т пряжений U>,U„,U„è U„ каналов. Системы 16 — 19 управления каналов формируют сигналы управления ключами однофазных инверторов.

Предлагаемый способ позволяет существенно улучшить качество выходного напряжения преобразователя эа счет уменьшения его коэффициен=.а гармоник и уменьшить массу при аппаратурной реализации.

При рассмотренном числе каналов, равном четырем, предлагаемый способ позволяет получить выходное напряжение преобразователя с К (ц)=

=9,1Ъ, в то время как прототип™ обеспечивает при том же числе кана . лов К,(„1 16,2%. Предлагаеьый способ позволяет также получить лучшее качество выходного напряжения при меньшем числе каналов, чтс приводит к его упрощению и обеспечивает луч шие массогабаритные показатели при

его аппаратурной реализации.При числе каналов, равном трем, коэффициент гармоник напряжения, получаемого по предлагаемому способу, равен 11,6В, что существенно лучше, чем у прототипа при числе каналов, равном четырем (16,2Ъ).

ВНИИПИ Заказ 7747/53

Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул. Проектная,4