Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное . Цель - улучшение массогабаритныз показателей и повышение КПД. Устр-во содержит однофазный инвертор С выходным трансформатором. Вторичная обмотка выходного трансформатора выполнена с промежуточными отводами , которые делят ее на п N/3 секций , где N - число элементарных ступенек на полупериоде выходного напряжения , а п - кратный делитель числа 60. Одни концы основных ключей каждой группы объединены в собтветствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходных выводов преобразователя, причем общая точка ключей первой группы подсоединена к первому крайнему выводу вторичной обмотки. Первые N/6 промежуточных отводов при четном N либо первые (N + 3)/6 промежуточных отводов вторичной обмотки при нечетном N через одни соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой второй группы основных ключей, а остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод вторичной обмотки через другие дополнительные ключи соединены с общей очкой третьей группы основных ключей. В схеме обеспечено оптимальное использование вторичной обмотки выходного трансформатора i 3 ил. (Л со to 00 CD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) ц11 4 Н 02 И 7/48

ECFCOK ? НА%

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пенек на полупериоде выходного напряжения, а n — кратный делитель числа 60. Одни концы основных ключей ,каждой группы объединены в собтветствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходных выводов преобразователя, причем общая точка ключей первой группы подсоединена к первому крайнему выводу вторичной обмотки. Первые N/6 промежуточных отводов при четном N либо первые (N + 3)/6 промежуточных отводов вторичной обмотки при нечетном

И через одни соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой второй группы основных ключей, а остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод вторичной обмотки через другие дополнительные ключи соединены с общей точ- кой третьей группы основных ключей. В схеме обеспечено оптимальное использование вторичной обмотки выходного трансформатора; 3 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4034433/24-07 (22) 07.03.86 (46) 07.08.87. Бюп. Р 29 (72) С.И.Шеленок и Л.В.Волошин (53) 621.3 14.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 917283, кл. Н 02 M 7/48, 1982.

Авторскс е свидетельство СССР

В 980235, кл. Н 02 M 7/48, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное. Цель — улучшение массогабаритных показателей и повышение КЦЦ.

Устр"во содержит однофаэный инвертор с выходным трансформатором. Вторичная обмотка выходного трансформатора выполнена с промежуточными отводами, которые делят ее на и = Н/3 секций, где Ы - число элементарных сту295 А1

1328905

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

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повьш ение КПД.

На фиг.1 представлена схема предлагаемоего преобразователя, способного сформировать девятиступенчатое выходное переменное напряжение,т.е. напряжение с числом элементарных ступеней на полупериоде Ы = 18; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя для случая N = 18; на фиг.з — аналогичные диаграммы для N = 15 (при формировании семиступенчатого переменного напряжения).

Преобразователь (фиг.1) содержит однофазный инвертор 1, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора 2, вторичная обмотка

N 18 которого имеет п = †„- = — — = б

3 3 секций 3-8, соединенных последовательно-согласно, дополнительные ключи 9-14 переменного тока и три группы основных ключей 15-23 переменно. го тока. В первую группу входят основные ключи 15-17, во вторую— ключи 18-20, а в .третью — ключи 21

23. Одни концы основных ключей каждой группы соединены в соответствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходных выводов А, В, С преобразователя. Общая точка ключей 15-17 первой группы подсоединена к первому крайнему выводу вторичной обмотки (к началу первой секции 3 вторичной обмотки, обозначенному точкой на фиг. 1). ПерN 18 вые три (- — = — — = 3) -промежуточ6 6 ных отвода вторичной обмотки через соответствующие дополнительные ключи 9-11 соединены с общей точкой ключей 18-20 второй группы. Остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод (нижний по фиг.1) вторичной обмотки через дополнительные ключи 12-14. соединены с общей точкой третьей группы основных ключей 21-23.

5Î

2

На фиг.2 и 3 обозначены: U — диаграмма выходного напряжения инвертора 1; U< — диаграмма выходного напряжения между фазами А и В преобразователя; 9-23 — диаграммы импульсов управления, подаваемых на соответствующие ключи 9-23 преобразователя, Рассмотрим работу преобразователя при формировании выходного напряжения с числом ступеней в полупериоде N .= 18 (фиг.1 и 2).

Для данного случая соотношение чисел витков в секциях 3-8 вторичной обмотки, рассчитанное по выражениям, представленным в формуле . изобретения, составялет К, : К

К, : К,: К, : К, = 0,087, 0,335, 0,284; 0,2 : 0,06 : 0,03. При этом величины напряжений на секциях 3-8 (Uñ3 Пс э Псв ) связаны с ампли тудами U„, Ц,..., U9 ступенек выходных междуфазньгх напряжений следующим образом: U, = U< = У зж5

= "сз + ° ° -+ "св "в = 4 + Ur = "св+

+ ° ° + БС1 ) цб U3 + Б4 цс3 + +

+ U ; где U — амплитуда аппроксимирующей синусоиды, проходящей через середины горизонтальных участков ступенек. Полупериод выходного напряжения (фиг.2) разделен на 18 равных интервалов.

На первом интервале напряжение

U инвертора имеет отрицательную полярность (плюс на нижнем по схеме фиг.1 конце вторичной обмотки) и замкнуты ключи 9, 12, 16, 18 и 23, напряжение U = U3 секции 3 подается на фазы А и В, а напряжение U>

= U +...+ U подается на фазы В и

С1

С. При этом U < U Бвс U сЛ

На втором интервале напряжение

Б„ инвертора положительно, замкнуты ключи 11 » 17, 18 и 22, на фазы А и В подается напряжение U

= U + U „ секции 6 и 7 вторичной обмотки, а на фазы В и С подается суммарное напряжение U = U +...+

+ U секций 3-7. Значения междуфазных напряжений при этом составляют

Ups = +Up Б = -Пв, UcA = .ьБ,где

Пв Псь с 1 UL5

N 15 держать только и = — — = — — = 5 сек3 3 35 ций, т.е. секция 8 и ключ 14 из схемы преобразователя (фиг.1) исключаются. При этом к общей точке первой группы основных ключей через допол40 нительные ключи 9-11. подсоединены

N+3 15+ 3 первые три (— — — = — — — = 3) про6 6 межуточных отвода вторичной. обмотки. С целью обеспечения возможности формирования при N = 15 семиступен;чатого выходного напряжения с нулевой паузой между полупериодами соотношение чисел витков в пяти секциях

3-7 составляет К,,: К . Кз . К . Кс = 5p

= 0,208 : 0,38 : 0,278 : 0,085 : 0,043, Такое соотношение обеспечивает следующую связь между пряжений U сь» Uc циях 3-7 вторичной тудами П ходных междуфазных

= U = U в1п 12 .г.з о

»

+ Uc> = П, здп 24; величинами на7 обмотки и амплиU ступенек вы7 напряжений U

U2 с5 + Пср

Пз = Uc> + Пс

3 132890

На третьем интервале полярность напряжения инвертора изменяется на отрицательную и замыкаются ключи 10, 14, 16, 18 и 23, что приводит к подаче напряжения U = Uc.s + Uc сек5 ций 3 и 4 на фазы А и В, а напряжеПсз + ° + Ucs » Равного eyM- ме напряжений всех секций 3-8 вторичной обмотки,на фазы В и С. На данном интервале значения междуфазных напряжений составляют U„s = +U

U sc "9» U c4 = +U+ ° rpe "4 = U<6

С6 С7 Сй

На следующих интервалах формирование ступенек в междуфазных напряжениях происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами импульсов управления ключами и полярностью напряжения на обмотках трансформатора. В результате работы преобразователя íà его выходе формируется тоехфазное девятиступенчатое симметричное напряжение. Форма кривой выходного напряжения между фазами A u

В представлена на фиг ° 2. Остальные междуфазные напряжения 08 и U c4 имеют такую же форму и сдвинуты друг ото носительно друга по фазе на !20

На фиг.3 представлены диаграммы, аналогичные фиг.2, для И = 15. В этом случае вторичная обмотка трансформатора преобразователя должна со= ц з1п 36; У = Бс + pcs + IJc

+ П Ucs + ° + с °

Полупериод выходного напряжения разделен на 15 равных интервалов, а работа преобразователя происходит в соответствии с диаграммами управления ключами, представленными на фиг.3.

Первая ступенька (+V,) в выходных междуфазных (линейных) напряжениях формируется путем подключения к соответствующим парам выходных выводов

А, В и С, преобразователя секции 3 вторичной обмотки трансформатора.

Вторая ступенька (+Б ) формируется путем подключения к соответствующим выводам А, В и С, последовательно соединенных секций 5-7. Третья ступенька (4U9) формируется иэ суммы напряжений секций 3 и 4, четвертая (+U ) — из суммы напряжений секций

4-6, пятая (+U ) — из суммы напряжений секций 3-5, шестая (+ U6) из суммы напряжений секций 3-6, а седьмая (U„) — из напряжения всей вторичной обмотки (секций 3-7). Нулевые паузы в междуфазных напряжениях формируются эа счет одновременного включения ключей 18 и 19 либо ключей 19 и 20, либо ключей 18 и 20 второй группы. Необходимая полярность ступенек в выходных напряжениях обеспечивается соответствующим алгоритмом работы ключей 9-23 и полярностью напряжений Б„инвертора (фиг.1 и 3).

По отношению к известному устройству в предлагаемом преобразователе в 2-2,5 раза лучше использована вторичная обмотка силового трансформатора, что снижает его массу и габариты и повышает КПД.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий однофазный инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, три группы основных ключей по три ключа в каждой группе, дополнительные ключи и блок управления, одни концы основных ключей каждой группы объединены в соответствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходных выводов преобразователя, держит щая точка ключей первой группы под5 соединена к одному иэ отводов вторичной обмотки, а общие точки двух других групп ключей связаны между собой через дополнительные ключи и секции вторичной обмотки трансформато- 10 ра, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, все секции вторичной обмотки трансформатора соединены последовательно-согласно, точки соединения секций образуют промежуточные отводы вторичной обмотки, в качестве упомянутого отвода вторичной обмотки, подсоединенного к общей точке первой группы ос- 2р новных ключей, выбран первый крайний

Г2 t(i 1) р ч . Г27(2) в 1

К =а п(— — — - + — ) -sin - — — — + —

N 2N) (; N 20)

2э ° 9(1)у

9 9

15 T< (i+- — 2 )

6

-sin — — — — — +—

N 2N

N 3 при четном N, для i(-+2),...

Х и К 81п»

1 И э

Г2й(д-1) и 1 . 12«(i-2) 41

К =sin - — — + ) sin(+И И) (.и N)

N-3 для i=2, .. °, (- — + 1), N вывод вторичной обмотки, первые промежуточных отводов при четном N

N-3

0(х + — — -1) 6

25

K;=sin

N+ 3 либо первые †--- промежуточных от6

N-3

li(i + — — - 2)

30 81„

N N

-+ для водов вторичной обмотки при нечетном

М через одни соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой второй группы основных ключей, а остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод вторичной обмотки через другие соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой третьей группы основных

N-3 N

i=(6- + 2),... 3 лри нечетном 1, где N --,,число элементарных ступеней на полупериоде выходного напряжения, а и выбрано кратным делителем числа 60.

5 1328905 6 вторичная обмотка трансформатора со- ключей, причем коэффициенты соотноN шения К . . К:...: К :...: К„чи1 и — - секций причем об- сел витков в секциях вторичной обмот3

t O ки выбраны равными значениям

Ф

К sin — °

2Я

1328905

1328905

Составитель В.Моин

Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова КорректорА.Зимокосов

Заказ 3495/55

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

1f и а

1б

Ф

О

Тираж á59 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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