Преобразователь постоянного напряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение

 

Изобретение относится к области электротехники и м.б. использовано в системах электропитания и электропривода . Цель - повьшение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэф.гармоник. В данном устройстве в дополнение к двум основным напряжениям несущих частот f и fj формируют аналогичные по форме и сдвинутые по фазе на угол 2н/т дополнительные напряжения. Дополнительные напряжения несущих частот с одинаковым фазовым сдвигом так же, как и основые напряжения этих же частот, попарно суммируют между собой. Суммарные напряжения подвергают амплитудно-импульс; ной модуляции 2-го рода соответствующими по фазе управляющими напряжениями частоты f3. Полученные промодулирюванные напряжения суммируют между собой. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„3 443103 A 1 (51) 4 Н 02 М 7/537

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

КЮЛ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3858090/24-07 (22) 20.02.85 (46) 07.12.88. Бюл. № 45 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева и Московский энергетический институт (72) Г.С. Мыцык, П. М. Фридман и Г.А. Саркисов (53) 621.314.58(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 692039, кл. Н 02 М 7/537, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 736308, кл. Н 02 М 7/537, !980.

Тонкаль В.Е. и др. Полупроводниковые преобразователи модуляционного типа с промежуточным звеном повышенной частоты. — Киев: Наукова думка,. !

981, с. 20-21. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ .КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к области электротехники и м.б. использовано в системах электропитания и электропривода. Цель — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения

его коэф.гармоник. В данном устройстве в дополнение к двум основным напряжениям несущих частот f1 и f формируют аналогичные по форме и сдвину\ тые по фазе на угол 2«/òï дополнительные напряжения. Дополнительные напряжения несущих частот с одинаковым фазовым сдвигом так же, как и основые напряжения этих же частот, попарно суммируют между собой. Суммарные напряжения подвергают амплитудно-импульсной модуляции 2-го рода соответствую- фу щими по фазе управляющими напряжения- М .ми частоты f . Полученные промодулированные напряжения суммируют между собой. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1443103

Выходные напряжения демодуляторов

3-5 (фиг. 4а,б,в) поступают на обмотки трехстержневого фильтра-трансформатора 14 (фиг ° !) через нагрузку преобразователя. По первой гармони,ке f напряжения (фиг. 4а,б,в) син— фазны, и фильтр-трансформатор работает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными Фактически параллельно, что эквивалентно короткому замыканию трехфазного трансформатора), и первая гармоника без искажений поступает на

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

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник.

На фиг. 1 представлена структурная 111 схема преобразователя; на фиг. 2 схема блока управления; на фиг. 3-6— диаграммы, поясняющие, процесс формирования выходного напряжения, соответственно для случаев, когда напря- 15 жение несущих частот прямоугольной и синусоидальной формы.

Преобразователь постоянного напряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение (фиг. 1) для случая 20

m = 3 содержит трехфазные инверторные блоки I и 2, выполненные в виде трех однофазных инверторных ячеек с выходами, согласующими трансформаторами, демодуляторы 3-5, выполненные, 25 например, по схеме однофазного мостового иквертора на полностью управ— ляемых ключах с двусторонней проводимостью, блок 6 суммирования, задатчики 7-9 частоты f, и несущих 3О частот f и fз(фиг. 2), выполненные, например по схеме пересчетного кольца, делители 10-12 частоты и задающий генератор 13.

Блок суммирования может быть выполнен в виде трехстержневого фильтра-трансформатора 14 (фиг. 1б)

Преобразователь работает следующим образом.

На выходах каждого из трехфазных щ(1 (m 3) задатчиков 8, 9, 7 частот (фиг. 5a) получают прямоугольные двухполяркые импульсы высокой частоты соответственно и „ Е, f3 имеющие взаимный фазовый сдвиг 2 /3. Рабочую час gg тоту задатчики получают от задающего генератора 13 через делители 1012 частоты. Если задатчики частоты выполнены по схеме пересчетного кольца, то величины коэффициентов деления уменьшены в 3 раза (в общем случае в m раз). Сигналы с выходов задатчиков 8 и 9 поступают на управляющие входы инверторных ячеек 1 и 2 через фазосдвигающие устройства, реализующие фазовый сдвиг на регулируемые углы соответственно o(- .e(, и, — о(. В результате на выходах ячеек 1 и 2 получают прямоугольные импульсы напряжений равной амплитуды с паузой регулируемой длительности 21, и 2 соответственно частот

fр и f s со взаимным фазовым вдвигом

27! /3 (фиг. 3a-e) . Одноименные выходы инверторных ячеек соединены последовательно. Выходные напряжения ячеек суммируются, и полученные таким образом промодулированные напряжения (фиг. Зж,з,и) поступают ка силовые входы демодуляторов 3-5 соответственно. На управляющие входы демодуляторов подают сигналы с одноименных выходов задатчкка 7 частоты 1: (фиг. Зк,л,м) На выходе демодуляторов 3-5 получают напряжения (Фиг. 4a,б,в) с амплитудно-широтно-импульсной модуляцией к частотой первой гармоники f причем сикфазные по первой гармонике. Выходные напряжения демодуляторов представляют собой фактически результат перемножения сигналов, поступающих на силовые и управляющие входы. Выходы демодуляторов соединяют последовательно, их выходные напряжения при этом сум— мируются (суммирование в общем контуре) и, таким образом, получают выходное напряжение преобразователя (фиг. 4ж) частоты f с уменьшенным коэффициентом гармоник за счет того, что ка выход преобразователя не попадают высочастотные гармоники, образующие трехфазные системы (в общем случае (m-фазные). Ломаная линия (фиг. 4ж) образована низкочастотными гармониками, кратными f и представляет собой выходное напряжение преобразователя без учета субгармокических составляющих, легко устраняемых небольшим фильтром.

Преобразователь с фильтром-трансформатором работает следующим образом.

1443103 выход преобразователя. По откошеник к высокочастотным гармоникам, образующим трехфаэные системы, обмотки фильтра-трансформатора включены по обычной схеме звезда и он, задерIl II

5 живая эти гармоники, не пропускает их на выход преобразователя. На выходе преобразователя формируется на— пряжение, идентичное по форме сум- 10 марному выходному напряжению демодуляторов 3-5 (фиг. 4ж) и отличающееся от последнего лишь уменьшенной в три раза (в общем случае в m раз) амплитудой (при суммировании синфаз- 15 ные гармоники имеют утроенную амплитуду, а гармоники, образующие трехфазные системы, нулевую) К обмоткам фильтра-трансформатора оказываются приложенными напряжения (фиг. 4г,д, 20 е), напряжения высокочастотные, поэтому масса и габариты фильтра-трансформатора небольшие.

Пример фазных напряжений синусо идальной формы несущих частот f, и 25

fg показан на фиг. 5 а — е, на фиг. 5ж,з,и — результаты суммирования напряжений соответственно фаз 4 (Фиг ° 5а,г) В (фиг.5б, д) и С (фиг. 5в,е). В результате перемноже- 30 ния соответственно сигналов (фиг.5ж, з,и и 5к,л,м) получают промодулированные напряжения (фиг. ба,б,в). В результате их суммирования получают выходное напряжение (фиг. 6ж).

Использование предлагаемого преобразователя обеспечивает существенное повышение качества выходного напряжения путем снижения его коэффициента гармоник, а именно за счет того, что 40 в выходном напряжении отсутствует ряд гармоник, образующих в процес— се его формирования m-фазные системы, и, кроме того, наличие пауз регулируемой длительности 2 1,, 21г, 45 2 Ыз в фазных напряжениях частот f„, fz, f> позволяет осуществлять регулирование в широких пределах или стабилизацию амплитуды первой гармоники выходного напряжения при со- 50 хранении коэффициента гармоник на минимальном уровне.

2 Преобразователь по и 1 о т— л и ч а ю шийся тем, что в блоке суммирования выходы m демодуляторов соединены последовательно.

3 . Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок суммирования выполнен в виде m-фаэного фильтра-трансформатора с расположенными на m стержнях т обмотками, причем одни одноименные по полярности выходные выводы ш демодуляторов объединены, образуя один выходной вывод преобразователя, а другие объедикекы между собой через указанные обмотки фильтр-трансформатора, образуя второй выходной вывод преобразователя.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного на- 55 пряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение, содержащий две инверторные ячейки, управляющие входы каждой иэ которых связаны с одним из задатчиков несущих частот f

1 и f<, выходы этих ячеек соединены последовательно и через демодулятор, выполненный на ключах переменного тока, связаны с выходными выводами устройства, причем управляющие входы демодулятора связаны с выходом задат1 чика частоты f > = — (f +f ) и блок

1 управления с задающим генератором частоты, о тл ич ающи Йс я тем, что, с целью улучшения качества. выходного напряжения при одновременном расширении области возможного использования по мощностному диапазону, в него введены 2(m-1) инверторных ячеек и (m-1)демодуляторов, а задатчики час" тоты f,, f,, f выполнены m-фазными причем каждый из них своим входом связан через один из трех введенных в блок управления делителей частоты соответственно с коэффициентами целе2fi

Кг = К " Кз,где

К, — целое число с выходом задающего генератора частоты F = тпК, f выходы т-фазных задатчиков частот f,, f., соединены соответственно с управЭ ляющими входами 2m инверторных ячеек и m демодуляторов, силовые входы последних подключены к попарно-последовательно соединенным выходам инверторных ячеек, управляемых от эадатчиков частот f, и f>, имеющих одинаковый фазовый сдвиг по управляющему входу, а их выходы подключены через блок суммирования к выходным выводам преобразователя.

) 443103

1443l 03 г

1443! 03

Юг. b

Фиг. S

Составитель Т. Ершова

Техред А.Кравчук Корректор С. Шекмар

Редактор О. Головач

Заказ 6392/51 Тираж ббб Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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