Трехфазный инвертор

 

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР по авт,св, № 1070676, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник- , в первую ячейку и ячейку с номером (/2 +1) введено по транзисторному ключу, коллектор которого под-, ключен к средней точке первичной обмотки выходного трансформатора, эмиттер через диоды подключен к концам этой первичной обмотки, а в блок управления введены формирователь импулЬсов длительностью ( ТГ - 2/3 /S ), выходы которого соединены с управляющими входами ключей ячеек, и формирователь импульсов длительностью-эгЗ , выходы которого соединены с базами вновь введенных транзисторных ключей . с (Л

бОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) З(1) Н 02 M 7/537

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВ,К

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1070676 (21) 3615768/24-07 (22) 08.07.83

i(46) 23.12.84 Бюл. М- -47 (72) В.А.Поляков (53) 621.314. 58(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

У 1070676, кл. Н 02 M 7/537, 1982. (54)(57) ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР но авт.св. 9. 1070676, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше-! ния качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник; в первую ячейку и ячейку с номером (/2 +1) введено по транзистор ному ключу, коллектор которого под-. ключен к средней точке первичной обмотки выходногс трансформатора, эмиттер.через диоды подключен к концам этой первичной обмотки, а в блок уп равления введены формирователь импулЬсов длительностью (Il — 2/3 /3 ), вы1ii ходы которого соединены с управляю- щими входами ключей ячеек, и формирователь импульсов длительностью -у5 выходы которого соединены с базами вновь введенных транзисторных ключей.

1131ООО

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное посредством инверторов.

По основному авт.св. Ф 1070676 из-. вестен трехфазный инвертор, содержащий 3 двухтактных преобразовательных ячеек с выходными трансформато- 10 рами и управляемыми ключами, цепи управления которых подключены к выходам блока управления, формирующего импульсы, взаимно-сдвинутые на. угол

Я /g, а вторичные обмотки соедине- 15 ны последовательно по схеме "зигзаг" в каждой фазе, причем число преобразовательных ячеек 3 выбрано четным и большим двух, трансформатор первой ячейки имеет одну вто- ур ричную обмотку, трансформаторы всех остальных ячеек, кроме ячейки под номером S /2+1, имеют по три вторичные обмотки, ячейка с номером

8/2+1 имеет одну вторичную обмотку 25 отвод от средней точки которой через последовательно соединенные в "зигзаг" вторичные обмотки всех остальных ячеек соединен с первым выходным выводом инвертора, а каждый крайний gp вывод через последовательно соединенные в "зигзаг" вторичные обмотки всех остальных ячеек, кроме первой, соединены соответственно с вторым и третьим выходными выводами инвертора.

Выходное напряжение данного извест. ного чнвертора при числе ячеек

$ = 4,6,8 и 10 имеет коэффициент гармоник линейного выходного напряжения @

23; 15,5, 11,5 и 9 соответственно(1) .

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник 5 при данном количестве ячеек.

Эта цель достигается тем, что в

/грехфазном инверторе в первую ячейку и ячейку с номером (S /2 + 1) введено по транзисторному ключу, коллектор которого подключен к средней точке йервичной обмотки выходного трансформатора, эмиттер через диоды соеди-. ней с концами этой первичной обмотки, а в блок управления введены формирователь импульсов длительностью 55

fl-2 /3 S ),. выходы которого соединены с управляющими входами ключей указанных ячеек, и формирователь импульсов длительностью 5(/3$ выходы которого соединены с базами вновь введенных транзисторных ключей.

Такое решение обеспечивает полу чение коэффициента гармоник 17, 12,5

10,5; 8,5 без увеличения числа преобразовательных ячеек.

На фиг. 1 показана силовая часть описываемого инвертора, построенного для примера на четырех преобразовательных ячейках, на фиг.2 временные диаграммы выходных напряжений ячеек, на фиг.3 — форма кривых выходных линейных напряжений инвертора.

Трехфазный инвертор состоит из двухтактных преобразовательных ячеек 1-4 с выходными трансформаторами 5-8, выполнен на транзисторах

9-16, которые управляются импуль— сами напряжения, имеющими соответственно сдвиг по фазе в.45 и формируемые блоком 17 управления.

Транзисторы ячеек работают в ключевом режиме. Длительность открытого состояния транзисторов ячеек

2 и 4 равна половине периода переключения. Длительность открытого состояния транзисторов ячеек 1 и 3 меньше

0 половины периода переключения на 30 за счет того, что импульсы управления этих транзисторов имеют в начале о и конце нулевые паузы в: 15 . Для

l получения таких импульсов служит формирователь 18.

В ячейках 1 и 3 транзисторы 19 и

20 коллекторами соединены со средними точками первичных обмоток, а эмиттерами — через диоды 21-24 с концами первичных обмоток. На базы транзисторов l9; 20, 13 и 14 поступают импульсы управления длительности в 15, которые формируются в формирователе 25.

По времени эти импульсы посту- пают на базы в момент паузы, приходящейся на конец импульсов управления ключами ячеек.

Инвертор работает следующим образом.

Синхронизированная работа транзисторов 9, 10 и 19, ячейки 1 и транзисторов 13, 14 и 20 ячейки 3 позволяет получить на выходных обмотках напряжение с ;паузой (U»., 0s на фиг.2). Формирователи 18 и 25 являютг: ся составными частями блока 17 управления. Первичные обмотки транс11310

3 форматоров имеют одинаковое коли.чество витков W . Трансформаторы 5 и 7 имеют по одной вторичной обмотке с числами витков соответственно

® и ф, причем вторичная обмотка трансформатора 7 имеет .среднюю точку О. Трансформаторы 6 и 8 имеют по три вторичные обмотки с числами витков W2-1 1 И/2-2 у®2-$,WI/- у - p Ц-5 °

Временчые диаграммы напряжений на 10 вторичных обмотках трансформаторов ячеек Ц-Uq приведены на фиг.2 (напряжение, имеющее сдвиг в 180, обозначено .О ). Исходная пятифазная систе4 ма переменных напряжений прямоугольной формы U<,0 > U» Uq посредством соответствующего соединения вторичных об:лоток трансформаторов (фиг.1) преобразуется в трехфазную систему напряжений ступенчатой формы (фиг.3). 20

В табл.1 представлены некоторые качественные характеристики заявляемого инвертора, в том числе и соотношения витков вторичных обмоток, при

Ю которых выполняется равенство дейст- 2S вующих значений выходных линейных

00 4 напряжений!,Ц11, Q, Ос (фиг.3) .

Качество выходного напряжения выше, а коэффициент гармоник при данном числе ячеек меньше, чем в известном трехфазном инверторе.

С другой стороны предложенный трехфазный инвертор позволяет получить многоступенчатое переменное напряже- ние с заданным коэффициентом гармоник гри меньшем числе ячеек, т.е. с меньшими массой и габаритами. Это наглядно видно из результатов сравнения трехфазных инверторов, приведен ных в табл.2.

При получении трехфазного напряжения с коэффициентом гармоник

К (23 17) (15 5 12 5), (11 5 10 5), (9-8,5),предлагаемый инвертор имеет на две преобразовательные ячейки меньше, чем известный. В указанных случаях получаемый выигрыш в массе и габаритах существенно больше не которого увеличения массы и габаритов инвертора при введении транзисторных ключей в ячейки и формирователей в блок управления., ф

Ы - 4 д

И И

Ъ» Ъ ц И ц)

И

Ъ Ъ ф

II

ФВ» 1 ф р ъф

Ф, 1

Ф»

Ъ»

ММ ь

Ь

Ъ о (ф ъ Ъ - а, ч С; М фф

4 с Ь, )

М

Цц

11

ii iooo

М1 :

С >

М» Л 1»» и 1-- : Ъ ъ Н ф

Ф:) Ч ИЪ

И < р

И + ф В Ъ 4 и а»4 с

Я Ь1

\11 1

3 и И

Фю»

И И

В» В1 1Р ф

II И И м43Р

1 Ь» -Цч

1Ю (у

II

И

Ъ у

11З1000

Таблица 2.

Выигрыш в количестве ячеек (g» 4) известного ï» предлагаемого б, шт

11 5-10,5

10,5-9

9-8,5

10 t0

Значение коэффициента гармоник К, Е

23 — 17

17-15,5 . 15 5-12,5

12,5-11,5

Требуемое количество преобразовательных ячеек инвертора, шт.

11310О0

С ос тавитель В. Моин

Техред М. Надь

Корректор М.Леонткпс

Редактор Н.Лазаренко

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

Заказ 9624/42 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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