Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

 

Изобретение относится к области электротехники. Цель - улучшение формы выходного напряжения. Силовая часть устр-ва содержит однофазный инвертор , выполненньй на ключах 1 - 6 переменного тока. Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 7. Для получения выходного напряжения, близкого по форме к синусоидальному , амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник , близких 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 . 4 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„142234 д11 4 Е! 02 М 7/5395

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3953465/24-07 (22) 11.09.85 (46) 07.0),88. Бюл. № 33 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

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

М 838963, кл. Н 02 M 7/48, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1257791, кл. Н 02 M 7/5395, 21.01.85. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к области электротехники. Цель — улучшение формы выходного напряжения ° Силовая часть устр-ва содержит однофазный инвертор, выполненный на ключах 1 — б переменного тока. Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 7, Для получения выходного напряжения, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких 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. 4 ил.

1422343

Изобретение относится к электро-. технике и может быть использовано

4 системах электропитания и электроцривода для преобразования постоян5 ного напряжения в переменное.

Цель изобретения — улучшение формы выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразо- 10 вателя; на фиг. 2 — то же, блока управления преобразователем; на фиг.3диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; .на фиг ° 4 — табли" ца истинности программируемого посто- 15 янного запоминающего устройства.

Силовая часть преобразователя (фиг. 1) содержит однофазный инвертор, выполненный на ключах 1 - б, причем ключи 5 и 6 являются ключами переменного тока..Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 7. Выводы секций 8 и 9 вторич:ной обмотки трансформатора 7 соедине ны через ключи 10 — 18 переменного

1 тока с выходными-выводами А, В и С преобразователя. Блок управления (фиг. 2) преобразователем содержит задающий генератор 19, выход которого соединен через триггер 20 и блок

21 буферных усилителей с управляющими входами ключей 1 и 2 инвертора.

Кроме того, выход задающего генератора 19 подключен к входу двоичного счетчика 22 импульсов, нагруженного на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 23. Выходы 24-36 последнего соединены через блок 21 с управляющими входами ключей 3 - 6 10 - 18 преобЭ

40 разователя. Причем номера выходов блока 21 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

Диаграммы 37 — 54 представляют 45 формы импульсов на выходах следующих элементов: 37 — задающего генера.тора 19; 38 и 39 — прямого и инверсного выходов триггера 20 (импульсы. управления ключами 1 и 2 инвертора);

40 — 43 - на выходах 24 — 27 элемента 23 (импульсы управления ключами

3 — 6 инвертора); 44 - трансформатора 7; 45 - 53 - на выходах 28 - 36 элемента 23 (импульсы управления ключами 10 - 18); 54 — преобразователя, (форма выходного фазного напряжения).

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 19 (фиг. 2) формирует последовательность импульсов (диаграмма 37, фиг. 3), которая поступает на вход триггера 20 и вход двоичного счетчика 22, с коэффициентом пересчета, равным 18. Сигналы 38 и 39 прямого и инверсного выходов триггера 20 усиливаются блоком 21 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1 и 2 инвертора. С выхода счетчика 22 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 23, логические состояния выходов 24 — 36 которого в зависимости от кода адреса представлены на фиг. 4. Причем уровень логичес" кого нуля на входе блока 21 обеспечи" вает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логи- . ческой единицы — открытое. В результате формируются необходимые последовательности 40 — 43, 45 — 53 импульсов управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 54 преобразователя можно разделить на девять равных интервалов.

На первом интервале сигналом с задающего генератора 19 счетчик 22 устанавливается в исходное состояние

00000, которому соответствует код

010000 1100Î10 на выходе элемента 23 (фиг.4). Следовательно, кроме ключа 1, управляемого триггером 20, отпираются ключи 4, 12 13 и 17. На втором интервале счетчик 22 устанавливается в состояние 00001, которому соответствует код 00100100000101 на выходе элемента 23, и отпираются ключи 2,5,11,16,18. Формирование импульсов управления на, следующих ин1 тервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 37 — 53 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 23 (фиг. 4). 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-ой ступени выходного фаз ного напряжения определяется по выражению

Гс / н. и

U =U sin(-j — — ), 9 18

1422343 где U — амплитуда синусоиды, аппроксимирующей ступенчатое напряжение,j=1,2...

Для получения напряжения с укаэанными амплитудами ступеней промежуточ5 и ные отводы первичной и вторичной обмоток трансформатора 7 делят их по о числу витков в отношении sin 60: о

:(sin 80 -sin 60 ) и sin 20 :sin 40 1р соответственно. При этом подключении источника питания инвертора к всей первичной обмотке трансформатора или к ее большей секции напряжение на всей вторичной обмотке трансформатора 7 равно U> или U . Во втором случае напряжения на секциях 8 и 9 соответственно равны U, и V, где:

U<,U, U» U — амплитуды ступеней с первой и четвертую выходного линей- 2 ного напряжения. Кроме того, при формировании трехфазного напряжения 54 для амплитуд ступеней линейного напряжения выполняется равенство Ui+

Пй 04 ° 25

На первом интервале замыкают ключи 1,4,12,13,17 (диаграммы 38,41,47, 48, 52 соответственно, фиг. 3). При этом напряжение на всей вторичной обмотке трансформатора 7 равно Uq a на секциях 8 и 9 — U, U . Через замкнутые ключи 13 и 17 к выходным выводам А и В прикладывается напряжение секции 9, равное Uz ° К выводам С и А» через ключи 12 и 13 прикладывается напряжение секции 8, равное U,, а к выводам С и  — сумма напряжений секций 8 и 9, равная U . В результате формируются вторая положительная, четвертая отрицательная и первая положительная ступени линейных напряже-. ний Uae, Usc У д.

На втором интервале замыкают ключи 2, 5, 11, 16, 18, меняется полярность . напряжения на вторичной обмотке трансформатора 7, а его величина становится равной U . К выводам А и В через ключи 16 и 11, а к выводам С и В через ключи 18 и 11 прикладывается сум- 50 ма напряжений секций 8 и 9, равная

V . Выводы С и А замыкаются накоротко через ключи 18 и 16. При этом формируются третья положительная, тре тья отрицательная и нулевая ступени линейных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично в соответствии с диаграммами 37 - 53 фиг. 3. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное четырехступенчатое линейное напряжение, которому соответствует пятиступенчатое фаэное напряжение 54 при соединении нагрузки звездой. подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока oGecпечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий однофазный мостовой инвертор с выходным трансформатором, первичная и вторичная обмотки которого имеют промежуточный отвод, причем один крайний вывод и отвод первичной обмотки соединен с входными выводами преобразователя через ключи постоянного тока, шунтированные возвратными диодами, другой крайний вывод первичной обмотки соединен с входными выводами преобразователя через ключи переменного тока, каждый крайний вывсд и отвод вторичной обмотки соединен с каждым из выходных выводов преобразователя через ключ переменного тока, и блок управления, содержащий задаю.щий генератор, триггер, счетчик импульсов, программируемое постоянное запоминающее устройство, выходы которого, а также выходы триггера через буферные усилители соединены с управляющими входами соответствующих силовых ключей преобразователя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения, соотношение витков секций первичной обмотки выбрано равным соотношению sin 60 :(sin 80 -sin 60 ), а секций вторичной обмотки — равным о, о соотношению sin 20 :sin 40

142234-3

Риг 2 ,77

Я

Л

Фд

Ф1

Ы

М

ФР

Ю

Ф7

Ф8

Ю

51

52

1422343

BbM0080LL Л 00

400 афЕСа

/М афеса

5Ф 55

Л Л

0 0

1 !

1 0

0 0

0 0

1 1

0 0

0 0

1 0

0 0

1 0

0 1

1 1

0 1

0 1

f 0

0 1

0 1

1 1

Составитель В.Моин

Редактор Л.Зайцева Техред А.Кравчук . Корректор С.Пекмар

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изооретений и открытий

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

Заказ 4438/54

Производственно-поли рафическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,. 4