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-синусоидальное . Силовая часть устр-ва содержит однофазный инверто-р, выполненный на ключах 1-6. Выход инвертора нагружен напервичную обмотку трансформатора 7, выводы секций 8-10 вторичной обмотки которого соединены через ключи 11-21 переменного тока с выходными выводами. Первичная обмотка трансформатора 7 содержит промежуточный отвод, который через ключи связан с шинами источника питания, с помощью которых изменяется коэф. трансформации трансформатора и на выходе формируется ступенчатое напряжение, в котором отсутствуют высшие гармоники близкие к основной . Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обусловливает работоспособность устр-ва при любом коэф. мощности. 4 ил. JL 00 О СП оо tma:A essss Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 М 7/5395

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (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.М. Азаров, А.В. Лебедькова и А.Г. Азаров (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1032567, кл. EI 02 M 7/48, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N- 1115181, кл. Н 02 M 7/48, 1984. (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 трехЛ0» 1305818 А1 фазное -синусоидальное. Силовая часть устр-ва содержит однофазный инвертор,выполненный на ключах 1-6 ° Выход инвертора нагружен на-первичную обмотку трансформатора 7, выводы секций

8-10 вторичной обмотки которого соединены через ключи 11-21 переменного тока с выходными выводами. Первичная обмотка трансформатора 7 содержит промежуточный отвод, который через ключи связан с шинами источника питания, с помощью которых изменяется коэф. трансформации трансформатора и на выходе формируется ступенчатое напряжение, в котором отсутствуют высшие гармоники близкие к основной. Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обусловливает работоспособность устр-ва при любом коэф. мощности. 4 ил.

130

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

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов.

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

Силовая часть преобразователя (фиг.1) содержит однофазный инвертор, выполненный на ключах 1-6, причем ключи 5 и 6 являются ключами переменного тока. Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформа— тора 7. Выводы секций 8-10 вторичной обмотки трансформатора 7 соединены через ключи 11-21 переменного тоха с выходными выводами А, В и С преобразователя.

Блок управления (фиг.2) преобразователем содержит задающий генератор

22, выход которого соединен с входом триггера 23, прямой и инверсный выходы которого связаны через блок

24 буферных усилителей с управляющи— ми входами силовых ключей 1 и 2 инвертора. Выход задающего генератора

22 подключен также через делитель 25 частоты с изменяемым коэффициентом деления к входу двоичного счетчика

26, выходы которого соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства 27. Выходы 28-40 последнего с:вязаны через логические элементы 2И

41-44, комбинационные устройства 45.

45.4 и блок 24 с управляющими входами силовых ключей 11-21 преобразователя, причем номера выходов блока

24 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены. Каждое комби национное устройство содержит элементы 2И 46 — 49.

На диаграммах (фиг.3) представлены формы импульсов на выходах следующих элементов: 50 — задающего генератора 22; 51 и 52 — триггера 23 (прямой и инверсный сигналы, которые являются управляющими для ключей 1 и 2); 53 — делителя 25 частоты; 545818 2

57 — элементов 2И 41-44 (импульсы управления ключами 3-6); 58 — трансформатора 7; 59-66 — комбинационных устройств 45.1-45.4 (импульсы управления ключами 11-18); 67-69 — устройства 27 (на выходах 38 — 40; импульсы управления ключами 19 — 21), 70 — преобразователя (выходное фазное напряжение).

Устройство работает следующим образом.

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

Задающий генератор 22 (фиг.2) формирует последовательность импульсов 50 (фиг.3), которая поступает на вход триггера 23. Сигналы 51 и 52 прямого и инверсного выходов триггера 23 усиливаются блоком 24 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1 и 2. Кроме того, частота задающего генератора 22 делится делителем 25 частоты, например, на четыре,и поступает на вход двоичного счетчика 26 с коэффициентом пересчета, равным 18. С выходов счетчика 26 сигналы поступают на адресные входы программируемого посто35 янного запоминающего устройства 27, логические состояния выходов 28-40 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг.4.

Выходные сигналы устройства 27 раз—

40 решают или запрещают прохождение сигналов 51 и 52 с выходов триггера 23 через элементы 41-44 и комбинационные устройства 45.1-45.4 на выходы

1- блока 24. Причем уровень логического нуля на входе блока 24 обеспечивает закрытое состояние силового ключа, а уровень логической единицы — открытое. В результате формируются необходимые последовательности импуль—

50 сов управления силовыми ключами 3-6 и 11-21 преобразователя. Полупериод выходного напряжения 70 преобразователя можно разбить на девять равных интервалов.

На первом интервале в соответствии с таблицей (фиг.4) логические состояния выходов 28-40 устройства 27 имеют следующие значения:

1305818

1000011111100. При этом с выхода 28 сигнал логической единицы отпирает элементы 41 и 42, обеспечивая прохождение инверсной последовательности 54 импульсов через элемент 41 и 5 прямой последовательности 55 импульсов через элемент 42 и блок 24 буферных усилителей с выходов триггера 23 на управляющие входы силовых ключей 3 и 4 соответственно.Логическим нулем с выхода 29 запираются элементы 43 и 44, а следовательно,и силовые ключи 5 и 6. Сигналы логических нулей с выходов 30 и 31 запирают элементы 47 и 49 комбинационного устройства 45.1, а следовательно, силовые ключи 11 и 12.

Формирование импульсов управления другими ключами на данном интервале, а также всеми силовыми ключа- 20 ми на следующих интервалах происходит аналогично в соответствии с диаграммами 50-69 (фиг.3) и таблицей истинности,(фиг.4) устройства

27, В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 7 формируется модулированное по амплитуде напряжение 58.

Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких к основной.

При этом амплитуда j-й ступени выходного линейного напряжения апреде- 35 ляется по выражению

Ц

U = U szn — j, 40 где U — амплитуда синусоиды, аппроксимирующей ступенчатое напряжение.

Для получения напряжения с указанными амплитудами ступеней числа витков секций первичной обмотки трансформатора должны относиться между собой как Wc, :.Ûcz=sin 60 : (sin 80

60î .)

В результате при подключении источника питания инвертора к всей первичной обмотке трансформатора или к ее первой секции напряжение на всей вторичной обмотке трансформатора ста- 55 новится равным U или U4 соответственно. Во втором случае напряжения на секциях 8-10 (U s -Ucù ) вторичной обмотки трансформатора 7 должны быть связаны с амплитудами ступеней с первой по четвертую Щ -Б ) выходного линейного напряжения следующим образом Ucs Ucto U1 > Пс8 Uc

Uc + Uc c UzДля выполнения указанных равенств числа витков секций 8-10 должны относиться ме ду собой Ысв Ыс9: @cio =

sin 20 : (sin 40 — sin 20 )

sin 20

Полупериод выходного напряжения

70 (фиг.3) преобразователя можно разделить на девять интервалов, каждый из которых состоит из четырех подынтервалов.

На первом подынтервале первого интервала замыкают ключи 1, 4, 14, 15, 17 и 19 (диаграммы 51, 55, 62, 63, 65, 67, фиг.3). При этом напряжение 58 на всей вторичной обмотке трансформатора 7 становится равным а на каждой из секций 8 и 10

U . Через ключи 19, 17 и 14 к выходным выводам А и В прикладывается напряжение секций 9 и 10, равное U к выводам С и В через ключи 15 и 14— напряжение всей вторичной обмотки, равное U, к выводам С и А через ключи 15, 19 и 17 — напряжение секции 8, равное U .

На втором подынтервале первого интервала замыкают ключи 2, 3, 13, 16, 18 и 19, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора

7. К выходным выводам А, В и С прикладываются напряжения прежних величин и полярностей, поэтому вЕличины линейных и фазовых напряжений остаются прежними. В дальнейшем на первом интервале работа преобразователя повторяется для нечетных и четных подынтервалов и формируются вторая положительная, четвертая отрицательная и первая положительная ступени линейных напряжений U, Us, и Uc

На первом подынтервале второго интервала замыкают ключи 1, 6, 11

14 и 15, меняется полярность напряжений на вторичной обмотке трансформатора, а его величина становится равной U>. К выводам А и В через клю— чи 11 и 14, а к выводам С и В через ключи 15 и 14 прикладывается напряжение всей вторичной обмотки, равное

U . Выводы С и А замыкаются накоротко через ключи 11 и 15. При этом формируются третья положительная, третья отрицательная и нулевая ступени ли1305818

37

18

20 нейных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя про— исходит аналогично в соответствии с диаграммами 50 — 70 (фиг.3) и таблицей истинности (фиг.4) устройства 27. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное четырехступенчатое линейное напряжение, которому соответствует пятиступенчатое фазное напряжение 70 при соединении нагрузки звездой. В данном напряжении содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами 17, 19, 35, 37,..., а коэффициент гармоник этого напряжения 10,1Х.

Предлагаемый преобразователь имеет по сравнению с известным меньшие массу и габариты за счет уменьшения максимального напряжения на элемен-. тах преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий одно- 25 фазный мостовой инвертор, один полумост которого выполнен на ключах постоянного тока, шунтированных возврат— ными диодами, а другой полумост — на ключах переменного тока, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с двумя промежуточными отводами, а первичная обмотка — с одним отводом, который соединен через ключи постоянного тока, шунтированные возвратными диодами, с входными выводами преобразователя, 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, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора подключены непосредственно к общим точкам двух указанных групп ключей переменного тока, а ее промежуточные отводы соединены через два ключа переменного тока с общей точкой третьей группы ключей переменного тока, промежуточные отводы первичной и вторичной обмоток трансформатора делят их по числу витков в отношении s1n б0 : (s1n 80 —

sin 60 ) и sin 20 : (sin 40 -sin 20 ):

:sin 20 соответственно.

i305818

I305818

Составитель В„ Моин

Редактор О. 10рковецкая Техред А,Кравчук Корректор А,Вимокосов

1463/53

Тираж бб1 Подписное

ВНРИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

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

=-аказ

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