Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Б ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАПЬНОЕ, содержащий бсновной и вспомогательный однофазные инверторы, выходами нагруженные соответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов , вторичные обмотки которьйс соединены в две фазы и включены по схеме открытого треугольника, общая вершина которого образована средней точкой вторичной обмотки основного трансформатора и непосредственно связана с вторым выходным вывод см преобразователя, a каждая из указанных фаз содержит вторичную полуобмотку основного трансформатора с двумя промежуточными выводами. которые через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока соединены с одним ЯЗ двух других выходных выводов преобразователя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов преобразователя и улучшения формы кривой выходного напряжения, в него введен блок управления, включающий последовательно связанные между собой задающий генератор, распределитель импульсов,(ппиУ2п--1, |-(ти), П(У2.в . каналы КЛ которого через логические элементы 4ИЛЙ и блок буферных усилителей соединены с управляющими входами ключей переменного тока, силовые выводы KotopMx подключены к нечетным выводам вторичной обмотки основного трансформатора, U- уу - 2л-1 А fwi-lV 2v4-l,,|4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК уды Н 02 М 7/48

1осудА1 ственйый комитет соор

ПО pm AM ИЭОБ1 ЕтЕНИЙ e CmebrrHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1И.зщ-„- у„ (21) 3587147/24."07 (22) 04.05.83 (46) 30.07i84. Бюл. У 28 (72) А.М. Азаров, А.Г. Азаров, С.M. Гавриленко и Ю.А. Шурыгин (71} Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики ври Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 62 1.314.572 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ы 3399306/24-07, кл. Н 02 M 7/537, 1982, 2, Авторское свидетельство СССР по заявке В 3338048/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

1 983942, кл. Н 02 М 7/48, 1981. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ

КВАЗИСИНУСОРЩАЛЬНОЕ, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, выходами нагруженные соответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного транс" форматоров, вторичные обмотки которых соединены в две фазы и включены по схеме открытого треугольника, общая вершина которого образована средней точкой вторичной обмотки основного трансформатора и непосредственно связана с вторым выходным выводом преобразователя, а каждая из указанных фаз содержит вторичную полуобмотку основного трансформатора с двумя промежуточными выводами,,SUÄÄ 3 105996 А которые через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока соединены с одним иэ двух других выходных выводов преобразователя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения массь! и габаритов преобразователя и улучшения формы кривой выходного напряжения, в него введен блок управления, включающий последовательно связанные между собой задающий генератор, распределитель

HMrrÓ» 0> у — (щ-1 +2д-4 — (щ- ) + 2 и -2, ht LI N(3-2 -1, М ) +>, каналы которого через логические элементы 4ИЛИ и блок буферных усилителей соединены с управляющими входами ключей переменного тока, силовые Q выводы которых подключены к нечетным выводам вторичной обмотки основного трансформатора, + (- ) :,Ú|-2 I — (1ч- 1)+

2и- 1, 11 (2+ат) | |+,, М (2+и ) -2и 1 Ь.

З каналы раСпределителя также через логические элементы 4ИЛИ и блок буферных усилителей связаны с управляющими входами ключей, силовые выводы которых соединены с четными выводами вторичной обмотки основного трансформаN тора, М-+, 4 (, +4j,-2, у+4ч.1, М-Ъ, +4i каналы распределитеЙ . 2N ля подключены к первому — -вхов -.

М

2 +,2 каналы распределителя подклюi чены к второму — — Входовому логи2 ческому элементу ИЛИ, выход которого связан с первым входом второго комбинационного устройства, два выхода которого также через блок буферных усилителей соединены с управляющими входами ключей вспомогательного инвертора, первый канал распределителя импульсов подключен к Входу триггера, прямой и инверснь1й выходы последнего связаны соответственно с вторым и третьим входами комбинационных устройств, а каждая зторичная полуобмотка основного трансформатора содержит дополнительно по — 3 промежуточных выводов, из которых — „

Ч

М выводов второй полуобмотки, - 3

8 выводов и конец первой полуобмотки соединены через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока с первым выходным выводом преобразователя, остальные дополнительные выводы обеих полуобмоток и конец второй обмотки также через вторичные обмотки вспомо11 вому логическому элементу ИЛИ, выхОд кoTopoI 0 сВязан с первым ВХОДОМ первого комбинационного устройства, два выхода которого соединены через блок буферных усилителей с управляющими входами ключей основного инвертора — +2i — +2i 1 «- "+2 -1, Я . О11 51 1

> 6

05996 гател ного трансформатора и ключи переменного тока соединены,:Втьим выходным выводом преобразователя, где И вЂ” число элементарных ступеней в полупериоде выходного напряжения преобразователя, кратное 24, 1 в номер выходного вывода преобразователя, с которым непосредственно соединен один силовой вывод данного ключа переменного тока, и — номер промежуточного Вывода, отсчитанный от средней точки вторичной обмотки основного трансформатора независимо в каждую от нее сторону, N

° ь 9 1 2

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что каждое комбинационное устройство содержит два логических элемента HF., два элемента 2И, элемент 2ИЛИ, причем вход первого элемента НЕ подключен к одному из входов первого элемента 2И и образует первый Вход комбинационного устройства, выход первого элемента HF связан с одним из входов второго элемента 2 И, другие входы первого и второго элементов 2И образуют соответственно второй и третий входы комбинационного устройства, Выходы элементов 2И соединены с входами элемента 2ИЛИ, выход которого объединен с входом второго элемента HF, и образует первый выход комбинационного устройства, а выход второго элемента HF образует второй выход комбинационного устройства.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное.

Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержащий основной и вспомогательный однофазные инвер- 10 торы, выходами нагруженные соответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов, вторичные обмотки которых вместе с отводами вторичных обмоток основного трансформатора соединены через ключи переменного тока по схеме замкнутого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы преобразователя. При замыкании соответствующих ключей переменного тока напряжения вторичных обмоток основного и вспомогательного трансформаторов суммируются или вычитаются в результате формируется трехфазное

М-ступенчатое напряжение. При любом

1105996

10 l5

2$

46

50

5S основной трансформатор работает на частоте в три раза превышающей выходную частоту преобразователя, поэтому имеет большую массу и габариты AD)1.

Недостатками данного преобразователя являются большая масса и габаритia.

Известен также преобразователь постоянного напряжения в трехфазное кваэисинусондальное, содержащий основной и н вспомогательных однофазных инверторов, нагруженных соответственно на первичные обмотки основного и вспомогательных трансформаторов. Вторичные обмотки трансформаторов соединены в две фазы и включены через ключи переменного тока по схеме открытого. треугольника, верши ны которого образуют выходные выводы преобразователя. Все однофазные инверторы работают на разных частотах.

При замыкании соответствующих ключей переменного тока в каждой иэ двух фаз напряжения вторичных обмоток всех трансформаторов суммируются в различных комбинациях и формируются два N — - ступенчатых линейных .напряжения, что достаточно для получения трехфазной системы напряжений на нагрузке. При любом Й основной трансформатор работает на частоте в три раза превышающей выходную частоту преобразователя, поэтому имеет большую массу и габариты. Кроме того, выходное напряжение преобразователя имеет равноступенчатую трапецеидальную форму с длительностью верхней ступени 60 эл.град., поэтому содержит все нечетные гармоники. Это увеличивает массу и габариты выходных фильтров, а следовательно, ухудшает динамические и энергетические показатели преобразователя С2 3.

Недостатками такого преобразователя являются значительная масса и габариты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, выходами нагруженные соответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов. Вторичная обмотка основного трансформатора содержит среднюю точку, образующую один выходной вывод преобразователя и по два промежуточных вывода в каждой полуобмотке, которые вместе с концами полуобмоток соединены через вторичные обмотки вспомо" гательного трансформатора и ключи переменного тока с двумя выходными выводами преобразователя ГЗ .

Основной и вспомогательный инверторы работают на частотах соотвегственно в 3 и 6 раз превышающих выходную частоту преобразователя, поэтому имеют значительную массу и габариты особенно при низкой выходной частоте преобразователя. Кроме того, в выходном напряжении преобразователя содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами 9

= 23, 25, 47, 49..., а коэффициент гармоник этого напряжения равен

7,57Х. Это приводит к увеличению потерь мощности в потребителе или необходимости установки выходных фильтров, которые также увеличивают массу и габариты преобразователя, ухудшают КПД, быстродействие системы преобразователь-нагрузка, симметрию выходных напряжений, жесткость внешней характеристики.

Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов преобразователя, улучшение формы кривой выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в трехфаэное кваэисинусоидальное, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, выходами нагруженные соответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в две фазы и включены по схеме открытого треугольника, общая вершина которого образована средней точкой вторичной обмотки основного трансформатора и непосредственно связана с вторым выходным выводом преобразователя, а каждая иэ укаэанных фаз содержит вторичную полуобмотку основного трансформатора с двумя про-межуточными выводами, которые через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока соединены с одним из двух других выходных выводов преобразователя, введен блок управления, включаюl i05

И-+2,-< — i-Z -<, 5N

I Q щий связанные между собой задающ и генератор, расг;ределитель импульсов

Цп +Ъ, М(w- )»Ъ), g 2 — » )-2м-<, 2 2 каналы которого через (2» >)

i логические элементы 4 ИЛИ и блок буферных усилителей соединены с управляющими входами ключей переменного 0 тока, силовые выводы которых подключены к нечетным выводам вторичной обмотки основного трансформатора, -(rl-4 +2w2, Ф-4 + -, () »

y 2+an I — 2 + каналы распределителя также через логические элементы

4 ИЛИ и блок буферных усилителей связаны с управляющими входами ключей, силовые выводы которых соединены с четными выводами вторичной обмотки основного тоансформатора, — +4,. -2 — +% "1, у+ — + "И

1 I !! каналы распределителя подключены к

М первому — - входояому логическому

30 элементу ИЛИ, выход которого связан с первым входом первого комбинационного устройства, два выхода которого соединены через блок буфер.ных усилителей с управляющими входа- . ми ключей основного инвертора и

40 каналы р аспр еделит еля и одклюМ чены к второму — — входовому логи

2 ческому элементу ИЛИ, выход которого связан с первым входом второго комбинационного устройства, два выхода которого через блок буферных усили" телей соединены с управляющими входами ключей вспомогательного инвертора, первый канал распределителя импуль50 сов подключен к входу триггера. прямой и инверсный выходы последнего связаны соответственно с вторым и третьим входами комбинационных устройств, а каждая вторичная полу51 обмотка основного трансформатора

gl содержит дополнительно по — — 3 про4 и межуточных выводов, из котбрых — вы99-;:: 6

k водов второй полуобмотки, . 3, выводов и конец первой полуобмотки соединены через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока с первым выходным выводом преобразователя, остальные дополнительные выводы обеих полуобмоток и конец второй обмотки также через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока соединены с третьим выходным выводом преобразователя, где kZ — число элементарных ступе ней в полуперноде выходного напряжения преобразователя, кратное 24, 1,3 — номер выходного вывода преобразователя, с которым непосредственно соединен один силовой вывод данного ключа переменного тока, A — номер промежуточного вывода, отсчитанный от средней точки вторичной обмотки основного трансформатора независимо в каждую от нее сторо-. ну 1.=12

hJ э» »12

1(аждое комбинационное устройство содержит два логических элемента НЕ, два элемента 2И, элемент 2 ИЛИ,причем вход первого элемента НЕ подключен к одному из входов первого элемента 2И и образует первый вход ком- бинационного устройства, выход первого элемента НЕ связан с одним из входов второго элемента 2И, другие входы первого и второго элементов 2И образуют соответственно второй и третий входы комбинационного устройства., выходы элементов 2И сое" динены с входами элемента 2 ИЛИ,выход которого объединен с входом второго элемента НЕ и образует первый выход комбинационного устройства, а выход второго элемента НЕ образует второй выход комбинационного устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части предлагаемого преобразователя, на фиг,2 функциональная схема системы управления преобразователем; на фиг.З диаграммы, поясняющие принцип формирования имчульсов управления ключами основного и вспомогательного инверторов, на фиг.4 — формы напряжений на обмотках основного и вспомогательного трансформаторов, выходного напряжений и диаграммы импуль11059

10 сов управления ключами переменного тока для случая и = 24.

Преобразователь (фиг. 1) содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1-4 и 5-8. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного трансформатора 9 и вспомогательного трансформатора

10. Средний вывод 11 вторичной обмотки основного трансформатора 9 непосредственно связан с вторым выходным выводом преобразователя (фазой 5 ). Промежуточные выводы

12-16 и крайние выводы 17 через вто- 11 ричные обмотки 18-23 вспомогательного трансформатора t0 и ключи переменного тока 24-35 соединены с первым и третьим выходными выводами (фазами А и С. ) соответственно.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор

36, выход которого подключен к 24-канальному распределителю 37 импульсов, выполненному в виде кольцевой 25 пересчетной схемы. Каналы распределителя 37 импульсов соединены с входом триггера 38, входами первого

39 и второго 40 логических элементов 12 ИЛИ и входами элементов 4 1- 30

52 4 ИЛИ. Выходы последних через блок 53 буферных усилителей связаны с управляющими входами ключей переменного тока 24-35. Выход элемента 39 12 ИЛИ подключен к первому входу 54 первого комбинационного устройства 55, второй 56 и третий 57 входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 38. Комбинационное устройст- 40 во 55 содержит первый 58 и второй 59 логические элементы НЕ, первый 60 и второй 61 элементы 2И, элемент 62

2ИЛИ,причем выход элемента 58 НЕ подключен к одному из входов элемента 60 2И и образует первыи вход

54 комбинационного устройства 55.

Выход элемента 58 HE связан с одним из входов элемента 6 1 2И, другие входы элементов 60 и 61 2И образуют

50 соответственно второй и третий 57 входы комбинационного устройства 55.

Выходы элементов 60 и 6! 2И соединены с входами элемента 62 2ИЛИ, выход которого объединен с входом второго элемента 59 НЕ и образует первый выход 63 комбинационного устройства

55, а выход второго элемента 59 НЕ образует второй выход 64 комбинацион96 8 ного устройства 55. Выходы 63 и 64 через блок буферных усилителей связаны с управляющими входами ключей

1 "4 основного инвертора. Второе ком" бинационное устройство 65 с первым входом 66 выполнено аналогично первому 55 на логических элементах

67-71. Выходы 72 и 73 второго комбинационного устройства также через блок 53 буферных усилителей соединены с управляющими входами ключей 5-8 вспомогательных инверторов. При этом

4i-, i,

--а-1-4> каналы РаспРеделителЯ 37 импульсов подключены через элемент 39 12 ИЛИ, комбинационное устройство 55 и блок 53 буферных усилителей к управляющим входам ключей 1-4 основного инвертора.

В рассмотренном случае Ь! = 24, поэтому 1. = 1,2. Для данных Я и ч. получаем, что управляющие входы ключей 1-4 основного инвертора связаны следующими каналами распределителя

37 импульсов . = 1,4,5,8,10,11,14, 15,17,20,21,24. Каналы распределителя 37 импульсов с номерами

1 «а21, >>2l. > 2!. 1, ИЧ .,7 соединены через

В ЕЕ элемент 40 12 ИЛИ, комбинационное устройство 65 и блок 53 буферных усилителей с управляющими входами ключей 5-8 вспомогательного инвертора. ри N = 24 и ч.=

1,2 номера этих каналов следующие.

К 1,3,6,8, 10, 12, 13, 15, 17, 19,22,24.

Каналы распределителя 37 импульсов с номерами (m 1)+2ll Ь-1)+2h 2 ,й ц ) 2n <, -а-)-2n+2 подключеurn 2чи ны через элементы 41 — 52 4 ИЛИ в блок 53 буферных усилителей к управляющим входам ключей 24,26,34,30

32 и 28, силовые выводы которых связаны с нечетными выводами 12, 14 и

16 вторичных полуобмоток основного трансформатора 9, причем для выход ного вывода А йл= 1, для вывода С т = 3. Промежуточные выводы

12, 13, !4, 15 и 16 соответствуют и = 1, 2, 3, 4, 5, например, ключ

24 связан одним силовым выводом с первым выходным выводом пре(образователя (фазой А),, а другие

1105996 чер44ез обмотку 18 — с первым промежуточным выводом 12 вторичной полуобмотки основного трансформатора.

Следовательно, для него имеет ю=

n = 1. Это соответствует тому, что

1,4,21,24 каналы распределителя 37 импульсов через элемент 41 4ИЛИ и блок 53 буферных усилите ей соединены с управляющим входом ключа 24.

Ключ 34 подключен одним силовым выводом к третьему выходному выводу преобразователя (фазе () а другим через обмотку 22 — к пятому промежуточному вь:воду вторичной обмотки основного трансформатора. Для клюЧа 34 ИМЕЕМ 4т)сн 3, Г) = 5, ПОЭТОМУ

К. = 25, 28, 29, 32. Так как распределитель 37 импульсов 24 -канальный кольцевой, то K.= 25, 28, 29, 32 соответствует тому, что 1,4,5,8 каналы связаны через элемент 51 4ИЛИ и блок

53 буферных усилителей с управляющим входом ключа 34.

Каналы распределителя 37 импульса с. номерами . †(Я3ф 2и-24 — {И )-1)+2)()-", И

)0 в

44(-)«йн4 2, 44() о, д соединены с управляющими входами ключеи, )О силовые выводы которых подключены к четным выводам вторичных полуобмоч ок основного трансформатора, например„ для ключа 25 имеем (4з = 1

И = 2, что соответствует )4, = 2,3, 22,23. Дпя ключа 35 (()= 3, л = 6, тогда К = 26,27,30,31 что при учете Кольцевого выполнения распредели- теля 37 дает К = 2,3,6,7.

В качестве ключей 1-8 однофазйых инверторов могут быть использованы

4(4 транзисторы или тиристоры, а в каЧестве ключей переменного тока

24-35 — симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры или транзис45 торы с последовательно включенными диодами, транзисторы, включенные в диагонали постоянного така диодных мостов.

На фиг.3 диаграммы 74-1!4 представляют формы импульсов на выходе следующих элементов системы управления преобразователем: 74 — задающего генератора; 75-98 — 24-канального кольцевого распределителя импульсов1

99 — логического элемента 39 12ИЛИ, 100 — элемента 58 НЕ; 101, 102 прямого и инверсного выходов триггера 38, 103 — элемента 6() ЗИ; 104 элемента 6 1.2И; 106 — элемента 63

2ИЛИ (импульсы управления 1,» 1ми

1,„2); 106 - элемента 59 НЕ (импульсы управления ключами 3,4), 107 — логического элемента 40 12ИЛИ; 108 элемента 67 НЕ, 109, 110 — прямого и инверсного выходов триггера 38)

111 — элемента 69 2И; 112 — элемента 70 2И4, 113 — элемента 7 1 HE (импульсы управления ключами 5,6), 114 — логического элемента 68 HE (импульсы управления ключами 7,8).

На фиг.4 изображены следующие диаграммы: 115-116 — формы напряжений на обмотках основного и вспомогательного трансформаторов соответственно, 117-128 — импульсы управления-ключами переменного тока 2435 соответственно, 129 — форма выходного линейного напряжения Цщ пре" образователя.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 36 формирует последовательность импульсов 74

{фиг,3), которые поступают на вход

24-канального кольцевого распределителя 37 импульсов. Ha его выходе формируется 34 последовательности импульсов 75-98 ° Импульсы с выходов

1,4,5,8, 10, 11, 14, 15, 17, 20, 2 1, 24 каналов распределителя 37 импульсов суммируются с помощью первого логи"

-ческого элемента 39 12ИЛИ и поступают на первый вход 54 первого комбинационного „ 55. Для получения 12 входов у элемента 12ИЛИ могут использоваться расширители по

И)К. Суммарная прямая последовательность импульсов 99 поступает на один из входов первого элемента 60 2И и на вход первого элемента 58 НЕ.

С выхода последнего инверсная последовательность импульсов 100 подается на один из входов второго элемента 6 1 2И.

Одновременно передним фронтом выходного импульса первого канала распределителя 37 импульсов триггер 38 устанавливается в состояние "1", ко» торое сохраняется в течение 24 периодов работы задающего генератора 36, что соответствует полупериоду выходного напряжения преобразователя.

Сигналы с прямого 101 и инверсного

102 выходов триггера 38 поступают соответственно на второй 56 и третий

57 входы комбинационного устройства

1105996

55, которыми являются входы элег:ентов 60 и 61 2И. При этом сиги.г. 1 2 с инверсного выхода триггера 38 запирает элемент 6 1 2И, а сигнал 101 прямого выхода обеспечивает 5 прохождение последовательности импульсов 103 с выхода элемента 39

12ИЛИ через элемент 60 2И, элемент 62 2ИЛИ на первый выход 63 комбинационного устройства 55. Через

24 периода работы задающего генератора 36 триггер 38 переключается в состояние "0", элемент 60 2И запирается, а инверсная последовательность импульсов 104 с выхода элемента 58 НЕ проходит через элемент 6 1 2И, элемент 62 2ИХИ, на выход 63. Таким образом, в течение периода выходного напряжения преоб-. разователя на выходе 63 формируется последовательность импульсов 105, которая усиливается блоком 53 буферных усилителей и поступает на управЛяющие входы ключей 1,2 основного инвертора. Кроме того, импульсы с вЫ- хода 63 инвертируются вторым элементом 59 НЕ (диаграмма 106) и через второй выход 64 комбинационного устройства 55 поступают на вход блока

53 буферных усилителей, а затем на З0 управляющие входы ключей 3,4 основного инвертора.

С помощью второго логического элемента 40 12РЛИ и второго комбинационного устройства 65 аналогично

35 формируются импульсы управления кЛючами 5,6 и 7,8 (диаграммы 113, 114) вспомогательного инвертора.

Принцип их формирования поясняется

40 с помощью диаграмг 107 — 112. В результате работы основного и вспомогательного инверторов на обмотках трансформаторов 9 и 10 создаются переменные напряжения формы которых представле;

Э

45 ны на диаграммах»5, »6 (фиг.4) соответственно.

Кроме того, выходные импульсы соответствующих каналов распределителя

37 импульсов суммируются с помощью

50 логических элементов 41-52 4ИЛИ,усиливаются блоком 53 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей переменного тока 24-35 (диаграммы» 7-128) . Причем импульсы, со- > ответствующие диаграмме 117, подаются на ключ 24, диаграмме »8 — на ключ 25 и т.д.

Дпя получения выходного напряжения преобразо.;=.ателя, близкого по форме к сичусоидальному, амплитуды

era ступеней выбираются из условия исключения гармоник, близких к основанию. При этом амплитуда |t -й ступени выходного линейного напряжения

1геделяется следующим образом:

О, -0 .Sbl (3Г3 «у), М 2М где )м — амплитуда аппроксимирующего ступенчатого напряжения синусоиды, прдходящей через середины горизонтальных участков ступеней.

Кроме того, при формировании трехфазного Напряжения с Я = 24 для амплитуды ступеней выполняются следующие равенства:

01 Ов.uq 02 0 Ом . ° 4+ 4 = 4, "4+ 5 л(\

Для получения напряжения с указайными амплитудами ступеней величины напряжений на секциях вторичной обмотки основного трансформатора и на вторичных обмотках 18-23 (Цщ — UO23, вспомогательного трансформатора должны быть связаны с амплитудами ступеней выходного линейного напря жения следующим образом:

Ueq2 = 05 (U + Щ, Ц ® = g g (Ц„«Ц

"« =О«U +US), 00, = O.В (u<-U,, 0с ц = 0.5 (05+ ue) .U02î =0. (Uß us )

Ос- 1э =ОЬ Ue Uq), 00 < 05 Мт ц6), Ucëe = 5(Q М, Uozz =ОБ (U„2-Uq)

U«> =а.S(u„о,

Полупериод выходного напряжения преобразователя можно разбить на 24 равных интервала (элементарные ступени).

На первом интервале замыкают ключи 24,34, диаграммы » 7,127. При этом через замкнутый ключ 24 к выходным выводам А и преобразо13

05996 14 ,---. этом формируются третья положительная, одиннадцатая отрицательная и шестая положительная ступени линейных напряжений U, U, U

15 к выводам С, А!

В результате на первом интервале формируются первая положительная, девятая отрицательная и восьмая положительная ступени линейных напряжений 20

На втором интервале меияется по" лярность напряжений на обмотках ос

25 новного и вспомогательного трайсформаторов диаграммы 115, 116, замыкают ключи 25, 35 диаграммы 118, 128.

К выводам А„1 > прикладывается разность напряжений секций с выводом

13 и обмотки 19-, равная

ОД1 2= «> -Uß =O 6 04 0Ь} -a, б ШЪ" 14) = Ц

1 к выводам Э, С- — разность напряжений секции с выводом 17 и обмотки

23: 35 ЬСZ ="СЯ-"оэ= Ма Оа

0.5(01„-u,o)--U„î,к выводам С,А:

U > --(„,.0„,) =-(U„-ц„, =О, т.е, на втором интервале формируются вторая положительная, десятая отрицательная, седьмая положительная с ту пени линейных напряжений.

На третьем интервале меняется полярность напряжений на обмотках вспомогательного трансформатора, а замкнутыми остаются те же ключи. поэтому выходные линейные напряжения преобразователя становятся равными ц„, =u„„-о,,=оь(о, ц . о.Ь(ц,-u<) = ц

Цс, =висл + Uo2b =- 3 (4о" и)-13 (41 Цо)= 1и

I ,= (u>„-u„, -(о,-о„„ =0, вателя прикладывается разность напря" жений секции с выводом 12 обмотки основного трансформатора и обмотки 18 вспомогательного трансформатора:

ЦЬ1=0с 2.-Цщ8 --О,б(0 О„)-05(U Q„)= Ц, к выводам Ь, C. через ключ 34 — разность напряжений секции с выводом 16 и обмотки 22:

Ugq цс„, -Uogy - -О,б(Ц)+ 4т ©, Й4гМ= 3

Q*> Q< О „соответственно.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично укаэанному в соответствии с формами напряжений на обмотках трансформаторов и диаграммами импульсов управления ключами. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное 24-ступенчатое напряжение, форма которого представле.на на фиг.4 (диаграмма 129).

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает воэможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Предлагаемый преобразователь по сравнению с прототипом имеет примерно на 307 меньшую массу и габариты, так как основной трансформатор работает на частоте в 4 раза, а вспомогательный в 2 раза выше, чем в прототипе, имеет лучшую форму кривой выходного напряжения, в которой, например, при М = 24 содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами D = 47, 49, 95, 97, ..., а коэффициент гармоник этого напряжения Кr = 3,78%. В выходном напряжении прототипа содер" жатся гармоники более низкого порядка, а k. = 7,577.. Предлагаемый преобразователь также обладает более высоким КПД и быстродействием, жесткой внешней характеристикой, лучшей симметрией выходных напряжений, независимостью их от величины и характера нагрузки, отсутствием возможных автоколебаний в системе преобразователь-нагрузка за счет исключения выходных фильтров, позволяет практически полностью компенсировать реактивную мощность нагрузки при любом коэффициенте мощности нагрузки, передавая ее из фазы в фазу, т.е, уменьшить емкость конденсаторов, устанавливаемых на входе преобразователя. Критический коэффициент мощ15 1 ности нагрузки, Lto которогс происходит полная компенсация реактивго3 мощности, минуя источник постоянно105996 го входно о напряжения, с:икается, например, при М 24 до 0Ä065 вместо 0,131 в прототипе.

110599б

Фиг.2. 1105996

76

77

78

96

97

98

99

101

102

103

10Ф

106

107

108

109

111

112

113

111

1105996

ИЙ.Ф

Составитель Г. Мыцык

Текред А. Бабинец Корректор В. Синицкая

Редактор M. Дылын

Заказ 56 12/44

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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

f17

118

ЙУ

121

f22

Q3

1г

Q6

127

128

Ф

t и

Ф