Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное. Цель - уменьшение массы и габаритов. Устр-во содержит однофазный мостовой инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4. Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 5, выводы секций 6-8 вторичной обмотки которого соединены через ключи 9-19 переменного тока с выходными выводами преобразователя . Б преобразователе осуществляется формирование многоступенчатого выходного напряжения н а высокой промежуточной частоте при малой установленной мощности элементов. Для улучшения формы кривой выходного напряжения осуществляется амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения, а для уменьшения массы и габаритов трансформатора - преобразование напряжения в переменное на высокой промежуточной частоте. 4 ил. +

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (5D 4 Н 02 М 7/5395

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3965080/24-07 (22) 21. 10.85 (46) 23.04.87. Бюл. № 15 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А.M.Àçàðîâ, А.В.Лебедькова и A.Ã.Àçàðîâ (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1115181, кл. Н 02 M 7/48, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1032567, кл. Н 02 М 7/48, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное. Цель — уменьшение массы и габаритов. Устр-во содержит однофазный мостовой инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4.

Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 5, выводы секций 6-8 вторичной обмотки которого соединены через ключи 9-19 переменного тока с выходными выводами преобразователя. В преобразователе осуществляется формирование многоступенчатого выходного напряжения на высокой промежуточной частоте при малой установленной мощности элементов. Для улучшения формы кривой выходного напряже- д

Ю ния осуществляется амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения, а для уменьшения массы и габаритов трансформатора — преобразование нап- С ряжения в переменное на высокой промежуточной частоте. 4 ил.

t 13058

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное

2 переменное напряжение.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части предлага — 10 емого преобразователя; на фиг. 2 принципиальная схема его системы управления; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг. 4 — таблица истинности 15 программируемого постоянного запоминающего устройства.

Силовая часть преобразователя (фиг. 1) содержит однофазный мостовой инвертор, выполненный на управляемых 20 ключах 1-4. Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора

5. Выводы секций 6-8 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через ключи 9-19 переменного тока с выходными выводами А, В и С преобразователя.

Блок управления преобразователем (фиг. 2) содержит задающий генератор

20, выход которого соединен с входом 30 триггера 21, прямой и инверсный выходы которого связаны через блок 22 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей 1, 4 и 2„ 3.

Кроме того выход задающего генера- 35 тора 20 подключен через делитель 23 частоты с изменяемым коэффициентом деления к входу двоичного счетчика

24, выходы которого соединены с адресными входами программируемого лос- 40 тоянного запоминающего устройства 25.

Выходы 26-36 последнего связаны через комбинационные устройства 37.1-37.4 и блок 22 с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем 45 номера выходов блока 22 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены. Каждое комбинационное устройство 37 содержит логические элементы HF 38, 3-ЗИ-2ИЛИ 39„ HE 40 и 50

2И 41, из которых первый элемент HE

38 подключен между вторым и пятым входами элемента 39, третий и шестой входы которого соединены с одним входом элемента 41. Выход элемента 39 55 связан через второй элемент HE 40 с другим входом элемента 41. Второй, третий с шестым, первый и четвертый

17 2 входы элемента 39 образуют соответственно с первого по четвертый входы комбинационного устройства 37, а выходы последнего образованы выходами элементов 39 и 41.

На диаграммах (фиг. 3) показаны формы импульсов на выходах следующих элементов: 42 — задающего генератора

20; 43 и 44 — триггера 21 (прямой и инверсный сигналы, которые являются управляющими для ключей 1, 4 и 2, 3), 45 — трансформатора 5, 46 — делителя 23 частоты; 47-54 — комбинационных устройств 37.1-37.4 (импульсы управления ключами 9-16 соответственно); «5-57 — устройства 25 (на выходах 34-36; импульсы управления ключами 17 — 19); 58 — преобразователя (вы— ходное фазное напряжение U<).

Устройство работает следующим образом.

Для улучшения формы кривой выходного напряжения в преобразователе осуществляется амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения, а для уменьшения массы и габаритов трансформатора — преобразованке постоянного напряжения в переменное на высокой промежуточной частоте.

Задающий генератор 20 (фиг. 2) формирует последовательность импульсов

42 (фиг. 3), которая г.оступает на вход триггера 21. Сигналы 43 и 44 прямого и инверсного выходов триггера 21 ускливаются блоком 2? буферных усилителей к поступают ча управляющие входы ключей 1, 4 и 2, 3 инвертора. Кроме .ого, частота задающего генератора 20 делится делителем 23 частоты, например, на четыре и поступает на вход двоичного счетчика 24 с коэффициентом пересчета, равным 18. С выхода счетчика 24 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 25, логические состояния выходов 26-36 которогO 3BBHcHMocTH Qò кода адреса представлены в таблице на фиг. 4. Выходные сигналы устройства 25 разрешают или запрещают прохождение импульсов 43 и 44 с прямого и кнверсного вы— ходов триггера 21 на входы олока 22.

Причем уровень логического нуля на входе блока 22 обеспечивает закрытое состояние скловсго ключа преобразователя, а уровень логической единицы— открытое. В результате формируются необходимые посгедовательности им—

1305

БАь П„-А

А 3

2U — U U..

3 3

-ЗП вЂ” 2U 5U

Пвс — ПАь

3

) =-(U

5U 4U

--)

3 3

С (А Ь пульсов для управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 58 преобразователя можно разделить на девять равных интервалов.

На первом интервале (фиг. 4) логические состояния выходов 26-36 устройства 25 имеют соответственно следующие значения: 00011111100. При этом с выходов 26 и 27 сигналы логических нулей поступают на входы комбинационного устройства 37.1, запирают его, а следовательно, и силовые ключи 9 и 10. Сигнал логического нуля с выхода 28 инвертируется элементом 38 и отпирает вторую схему И элемента 39 комбинационного устройства

37.2, обеспечивая прохождение инверсной последовательности импульсов с выхода триггера 21 через элемент 39 2р и блок 22 на управляющий вход силового ключа 11. Кроме того, выходные импульсы 49 элемента 39 комбинационного устройства 37.2 инвертируются элементом 40 и через открытый элемент 2И 25

41 и блок 22 поступают на управляющий вход ключа 12. Формирование импульсов управления другими ключами на данном

) интервале, а также всеми силовыми ключами на следующих интервалах про- 30 исходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 42-57 (фиг.3) и таблицей истинности (фиг. 4) устройства 25. В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 5 формируется напряжение 45, а на фазе нагрузки при соединении ее звездой— напряжение 58. Амплитуды ступеней с первой по пятую последнего равны

U 4U 5U 40

U, â€, †вЂ, 2U где U — амплитуда напряжения на секциях 6-8 трансформатора 5, т.е. промежуточные отводы вторичной обмотки трансформатора делят ее по числу витков на три равные 45 части.

Инвертор и трансформатор могут работать на.любой высокой частоте, кратной выходной. При этом кратность час-50 тат определяется коэффициентом деления делителя 23 частоты и числом ступеней в полупериоде выходного напряжения. Пусть коэффициент деления делителя 23 частоты равен, например, четырем (фиг. 3, диаграмма 46). Тогда интервал каждой ступени напряжения 58 можно разделить на четыре по817 4 дынтервала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 5.

На первом подынтервале первого интервала замыкают ключи 12, 13, 15 и

17 (диаграммы 50, 51, 53 и 55, фиг.З).

При этом через замкнутые ключи 17, 15 и 12 к выходным выводам A.è В преобразователя прикладывается напряже— ние секций 7 и 8, равное 2U, к выводам С и В через ключи 13 и 72 — напряжение всей вторичной обмотки, равное

3U, к выводам С и А через ключи 73, 15 и 17 — напряжение секции 6, равное U. При этом в случае соединения нагрузки звездой фазные напряжения равны

На втором падынтервале первого интервала замыкают ключи 11, 14, 16 и 17, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 5. К выходным выводам А, В и С преобразователя прикладываются напряжения прежних величин и полярностей, поэтому величины линейных и фазных напряжений остаются прежними. В дальнейшем на первом интервале работа преобразователя повторяется для нечетных и четных интервалов соответственно, и формируются первая положительная, четвертая отрицательная и третья положительная ступени фазных напряжений. Работа преобразователя на следующих интервалах происходит аналогично в соответствии с диаграммами 42-57 и таблицей истинности (фиг. 4) устройства

25. В результате рабаты преобразователя на его выходе формируется трехфазное пятиступенчатое напряжение 58.

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

Регулирование выходной частоты преобразователя мажет осуществляться

16

17

78

5 13058 изменением коэффициента деления делителя 23 при постоянной частоте работы трансформатора 5, что благоприятно сказывается на массогабаритных показателях преобразователя. Обычно час5 тота работы трансформатора более чем в 10 раз выше выходной, поэтому регулирование последней осуществляется практически плавно.

Использование предлагаемого преобразователя обеспечивает по сравнению с известным меньшую установленную мощность элементов преобразователя, меньшее напряжение на ключах перемен- 15 ного тока, а следовательно, меньшие массу и габариты преобразователя. формула и з обретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидаль17 6 ное напряжение, содержащий однофазный инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с двумя промежуточными отводами, а также три группы ключей переменного тока, по три ключа в каждой, одни силовые выводы которых соединены с выходными выводами преобразователя, а другие объединены в три общие точки, и блок управления, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к общим точкам двух указанных групп ключей переменного тока непосредственно, а ее промежуточные отводы соединены через два ключа переменного тока с общей точкой третьей группы ключей переменного тока делят вторичную обмотку трансформатора на три равные части.

1305817

1305817

CocTBBHTpJ В.Моин

Тех1зед Л.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 1463/53

Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,.Проектная, 4