Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное . Цель - повышение качества выходного напряжения путем улучшения формы кривой. Преобразователь содержит однофазный инвертор, нагруженный на трансформатор, концы вторичной обмотки которого и три ее промежуточных отвода соединены через ключи переменного тока с выходными выводами преобразователя. Промежуточные отводы делят вторичную обмотку по числувитков в соотношении 1:2:2:1. Блок управления содержит задающий генератор, выход которого соединен с входом триггера и входом последовательно связанной цепи, содержащий делитель частоты, счетчик импульсов, программируемое постоянное запоминающее устройство, логические элементы и блок буферных усилителей. Однофазный инвертор работает на высокой частоте , кратной выходной. На вторичной обмотке трансформатора формируется прямоугольное высокочастотное напряжение . С помощью ключей переменного тока это напряжение преобразуется в низкочастотное ступенчатое, близкое по форме к синусоидальному. 1 табл., ,3 ил. (Л со О5 О) СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цц 4 Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4080211/24-07 (22) 15.05.86 (46) 23.12.87, Бюл. Р 47 (7!) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А.М. Азаров, А. Г. Азаров, С.M. Гавриленко и А.В. Лебедькова (53) 621.314.058(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 838963, кл. Н 02 М 7/48, 1979.

Авторское .свидетельство СССР

У 930539, кл. Н 02 M 7/48, 1979 ° (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯ)КЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСО ИДАЛЬНОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для преобразования постоянного на. пряжения в трехфазное квазисинусоидальное. Цель — повышение качества выходного напряжения путем улучшения формы кривой. Преобразователь содер„„SU„„1361691 А1 жит однофазный инвертор, нагруженный на трансформатор, концы вторичной обмотки которого и три ее промежуточных отвода соединены через ключи переменного тока с выходными выводами преобразователя. Промежуточные отводы делят вторичную обмотку по числу витков в соотношении 1:2:2:1

Блок управления содержит задающий генератор, выход которого соединен с входом триггера и входом последовательно связанной цепи, содержаший делитель частоты, счетчик импульсов, программируемое постоянное запоминающее устройство, логические элементы и блок буферных усилителей. Однофазный инвертор работает на высокой частоте, кратной выходной. На вторичной обмотке трансформатора формируется прямоугольное высокочастотное напряжение. С помощью ключей переменного тока это напряжение преобразуется в низк6частотное ступенчатое, близкое по форме к синусоидальному. 1 табл.,,3 ил.

136 !691

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

Цель .изобретения — повышение ка- чества выходного напряжения путем улучшения формы кривой.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части предлагаемого преобразователя; на фиг. 2— принципиальная схема системы управления преобразователя; на фиг. 3 диаграммы, поясняющие принципы работы преобразователя.

Силовая часть преобразователя (фиг.l) содержит однофазный мостовой инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4. Выход инвертора .нагружен на первичную обмотку трансформатора 5. Выводы секций 6-9 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через ключи 10-24 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя. В качестве ключей

1-4 инвертора могут быть использованы транзисторыили тиристоры с встреч. но-параллельно включенными диод.":ми, а в качестве ключей 10-24 переменного тока — симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры или транзисторы с последовательно включенными диодами, транзисторы, включенные в диагонали постоянного тока диодных мостов.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор

25, выход которого соединен с входом триггера 26, прямой и инверсный выходы которого связаны через блок 27 буферны усилителей с управляющими входами силовых кличей 1-4. Кроме. того, выход задающего генератора 25 подключен через делитель 28 частоты с изменяемым коэффициентом деления к входу двоичного счетчика 29, выходы которого соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства 30. Выходы

31-57 последнего связаны через логические элементы 2-2И-2ИЛИ 58-69 и блок 27 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 27 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг. 3 показаны диаграммы импульсов на выходах следующих элементов:

70 — задающего генератора 25;

71 и 72 — триггера 26 (прямой и инверсные сигналы, которые являются управляющими для ключей 1-4 инвертора);

73 — трансформатора 5;

74 — делителя 28 частоты;

75-86 — элементов 58-69 (импульсы управления ключами 10-21. соответственно);

87-89 — на выходах 55-57 элемента 30 (импульсы управления ключами

22-24);

90 — преобразователя (выходное фазное напряжение U )..

20 Устройство работает следующим об. разом.

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

30 Задающий генератор 25 (фиг.2) формирует последовательность импульсов

70 (фиг.3), которая поступает на вход триггера 26. Сигналы 71 и 72 прямого и инверсного выходов триггера 26 усиливаются блоком 27 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1-4 инвертора, Кроме того, частота задающего генератора 25 делится делителем 28 частоты

4р и поступает на вход двоичного счетчика 29 с коэффициентом пересчета, равным 30. С выхода счетчика 29 импульсы поступают на адресные входы программируемого запоминающего уст45 ройства 30.

Логические состояния выходов

31-57 программируемого запоминающего устройства 30 в зависимости от кода адреса представлены в таблице.

Выходные сигналы элемента 30 разрешают или запрещают прохождение импульсов 71 и 72 с прямого и инверсного выходов триггера 26 на входы блока 27. Причем уровень логического нуля на входе блока 27 обеспечивает закрытое с"стояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы — открытое. В результате формируются необходимые последо1361691 в

-5U — 3U.

7U °

8U

3 с (д в) На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично в соответствии с диаграммами 7089 (фиг. 3). В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное восьмиступенчатое напряжение 90. вательности импульсов для управления силовыми ключами преобразователя.

Полупериод выходного напряжения 90 преобразователя можно разделить на

15 равных интервалов. На первом интервале, в соответствии с таблицей, с выходов 31-34 и 39-50 элемента 30 сигналы логических нулей запирают элементы 58, 59 и 62 - 67, а следовательно, силовые ключи 10, ll и 14-19.

Сигналы логических нулей с выходов

56 и 57 запирают также ключи 23 и 24.

Логические состояния выходов 35-38 и 51-54 имеют соответственно следующие значения 01101001. В результате с выхода триггера 26 через элементы

61 и 68 на управляющие входы ключей 13 и 20 проходит йрямая последовательность импульсов, а через элементы

60 и 69 на управляющие входы ключей

12 и 21 — инверсная последовательность. С выхода 55 сигнал логической единицы поступает на управляющий вход ключа 22. Формирование импуль- 25 сов управления всеми силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично рассмотренному в соответствии с диаграммами 70-89 (фиг. 3) и таблицей истинности эле- 30 мента 30. В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 5 формируется прямоугольное напряжение

73, а на фазе нагрузки, соединенной звездой, — восьмиступенчатое напряжение 90. Амплитуды ступеней с первой по восьмую последнего равны:

U 3U 5U 6U 7U 8U 9U 10U

3 3 3 3 3 3 3 3 где U — амплитуда напряжения на сек- 40 циях 6 и 9 трансформатора 5. При этом амплитуда напряжения на каждой из секций 7 и 8 равна 2U, т.е. промежуточные отводы вторичной обмотки трансформатора 5 делят ее по числу 45 витков в соотношении 0,5: 1: 1: 0,5..

Инвертор и трансформатор могут работать на любой высокой частоте, кратной выходной. При этом кратность . частот определяется коэффициентом 50 деления делителя. 28 частоты и числом ступеней в полупериоде выходного напряжения. Пусть коэффициент деления делителя 28 частоты равен, например, двум (фиг. 3, диаграмма 74).Тогда 5< интервал каждой ступени напряжения 90 можно разделить на два полынтервала, соответствующих полупедиОду работы трансформатора 5 °

На первом.подынтервале первого интервала замыкают ключи 13, 20 и 22 (диаграммы 78, 85 и 87, фиг. 3). При этом через замкнутые ключи 22 и 13 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается напряжение секций 8 и 9, равное ÇU, к выводам С и

В через ключи 20 и 13 — напряжение секций 7-9, равное 5U, к выводам С и А через ключи 20 и 22 — напряжение секции 7, равное 2U. При этом в случае соединения нагрузки звездой фазные напряжения равны:

П Ав — 13сд 3 0 — 213

3 . 3 3

На втором подынтервале первого интервала замыкают ключи 12, 21 и 22.> меняется полярность напряжений на об-, мотках трансформатора,5, К выходным выводам А, В, 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, шестая отрицательная и пятая положительная ступени фазных напряжений Б„, Л

U соответственно.

На первом подынтервале второго интервала замыкают ключи 14, 16 и 19, меняется пОлярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора 5.

К выводам А и В через ключи 16 и 19 прикладывается напряжение секций 7 и 8, равное 4U, к выводам С и В через ключи 14, 19 — напряжение секций

6-8, равное 50, к выводам С и А через ключи 14, 16 — напряжение секции

6, равное U. При этом формируются вторая положительная, седьмая отрицательная и четвертая положительная ступени фазных напряжений.

Выходной код

Код адреса

Выход

?й?й(? ?:?йтйтй(:(:Р.(=?(:ББ(:?=И=?:?:?йЬ?;Е

3 0001 00001 00100001 00001001 000000

4 0001 1 1 001 00000000000001 101001000

5 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 I 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

6 001 01 1 00 1 00000000000001 100000001

8 001 1 1 1 00001 0001 000001 00100010000

9 01 0000000000001 1 01 00101 1 00000000

10010011001000000000000000001.10010

ll 01 01 00000000001 1 01 001 00000000010

12 01 01 1 1001 0000000000001 00101 1 0000

13 0 l 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0

14 01 1 01 00001 00100001 001000001 1 0000

1501110000000000110000010010000100 !

601111000010010000000000000110100

5 136169

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство

5 разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Фо рмул а и з о б р е т ения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержащий однофазный мостовой интвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, кон цы вторичной обмотки которого и два ее промежуточных отвода, симметричных 20 относительно середины, соединены через ключи переменного тока с каждым выходным выводом преобразователя, и блок управления, содержащий задающий генератор, выход которого связан че- 25 рез триггер и блок буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей инвертора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем улучшения формы кривой, вторичная обмотка трансформатора снабжена дополнительным отводом от середины,. который связан через ключи переменного тока с каждым выходным выводом преобразователя, промежуточные отводы этой обмотки делят ее по числу витков в соотношении 1:2:2:1, выход задающего генератора подключен также к входу дополнительно введенной цепи, состоящей из последовательно соединенных делителя частоты, счетчика импульсов, программируемого постоянного запоминающего устройства, каждая из двенадцати пар выходов которого подключена к второму и четвертому входам соответствующего введенного элемента 2-2И-2ИЛИ, а первый и третий входы каждого этого элемента соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, выходы элементов 2-2И-2ИЛИ и три других выхода программируемого постоянного запоминающего устройства связаны через блок буферных усилителей с управляющими входами ключей переменного тока.

136169 f

Продолжение таблины

Выходной код

Код адреса

Выход ДД и о ело счс Q+ олсон Q — с <

171000000000

18100010!0010000100001000010010000 !

20100110000100100000)100000000000!

21101000110000000000000)00)0000001

23 1 О 1 I 0001 000010001 01 00 1 0001 000000

24101110000000010010)1010010000000

27 1 1 01 l 00000000000000 1 1 01 00 1 000

28110110)0001001000001000!00001000

29 I 1 100000001 1 0000 00 1 1 000001 00 1 000

3011101000000001001000001100000100

1361691

)Ч

17

21

22 гю

2Ч

Фиг 2

Составитель В. Моин

Техред М.Ходанич Корректор О, Кравцова

Редактор Н. Тупица

630 1/55 Тираж 659 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

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