Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель - повышение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит трехфазный широтно-импульсно-регулируемый инвертор 6-8, управляемый от трехфазного генератора несущей частоты 1 непЬсредственно и через фазосдвигающие устройства 3-5. Встречно-последовательно соединенные выходы смежных фаз инвертора 6-8 подключены к силовому входу трех модуля.торов 9-И, управляющие входы которых соединены с встречнопоследовательно соединенными выходами смежных фаз трехфазного генерато- -ра модулиряодей частоты 2. Модуляторы по выходной силовой цепи соединены звездой и подключены к выходным выводам преобразователя. Выходное линейное напряжение преобразователя имеет двухступенчатую квазисинусоидальную форму с частичной широтноимпульсной модуляцией на глубину одной ступени. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) 01) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4206634/24-07 (22) 06.03.87 (46) 23.01.89. Бюл. У 3 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) П.М.Фридман (53) 621.314.58(088,8) (56) Патент США Р 4546422, кл. Н 02 М 7/537, 1985.

Авторское свидетельство СССР

И 1121770, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода, Цель — повышение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит трехфазный широтно-импульсно-регулируемый инвертор

6-8, управляемый от трехфазного генератора несущей частоты 1 непосредственно и через фазосдвигающие устройства 3-5. Встречно-последовательно соединенные выходы смежных фаз инвертора 6-8 подключены к силовому входу трех модуляторов 9-11 управляющие входы которых соединены с встречнопоследовательно соединенными выходамн смежных фаз трехфазного генератора модулирующей частоты 2. Модуляторы по выходной силовой цепи соедине". ны звездой и подключены к выходным выводам преобразователя. Выходное линейное напряжение преобразователя имеет двухступенчатую квазисинусоидальную форму с частичной широтноимпульсной модуляцией на глубину одной ступени. 2 s.n. ф-,лы, 5 ил.

1453564

Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и злектропривода.

Цель изобретения — повьппение качества выходного напряжения.

На фиг.l представлена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 и 3 - диаграммы, поясняющие 10 формирование выходного напряжения; на фиг.4 и 5 — принципиальные схемы . силовой части вариантов выполнения преобразователя, Преобразователь (фиг,l) содержит 15 трехфазные генераторы 1 и 2 высоко" частотных сигналов соответственно несущей и модулирующей частот F< и Е и фазосдвигающие устройства 3-5. Высокочастотные инверторы 6-8 выполне- 20 ны, например, по одиофазной мостовой ! схеме с выходным трансформатором и управляются от генератора 1 непос\ редственно и через фазосдвигающие устройства. 3-5. Модуляторы 9-11 выполнены, например, по схеме однофаэного мостового инвертора на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, например, в виде двухполупериодных однофазных мостов с транзисторами в диагонали постоян.ного тока.и подключены своими силовыми и управляющими входами к встречнопоследовательным соединениям выходов соответственно инверторов 6-8 и гене- 35 ратора 2. Выходы модуляторов 9-11 соединены по схеме звезды и образуют выход преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом. 40

На выходах каждого иэ трехфаэных генераторов 1 и 2 получают прямо" угольные двухполярные импульсы высокой частоты {соответственно FI и Р ), имеющие взаимный фазовый сдвиг 2 «/3. 45

Сигналы с выхода А, В и С (фиг.2а) генератора 1 являются управляющими для инверторов 6-8 и поступают на их основные входы и дополнительные через фазосдвигаацие устройства 3-5, реализующие фазовый сдвиг на регулируемый угол 2 (на фиг.2б показан сигнал на дополнительном входе инвертора 6). На выходах инверторов формируются пРямоугольные двухполяр 55 ные импульсы напряжений, равные амплитуде с паузой регулируемой длительности 2« (фиг.2в,г и д) частоты Р«, образующие трехфазную систему. В реэультате встречно-последовательного соединения выход в инверторов получают двухступенчатые напряжения (фиг,2е,ж и s), обраэуницие также трехфазную систему, как результат попарного вычитания напряжений фаэ

А,В и С на выходе соответственно инверторов 6-8. Так, например, на фиг.2е показан результат вычитания иэ выходного напряжения инвертора 6 с фазой А (фиг.2в) выходного напряжения инвертора 7 с фазой В (фиг.Зг).

Полученные двухступенчатые напряжения поступают.на силовые входы модуляторов 9-11, Управляющие воздействия на модуляторы имеют вид прямоугольных двухполярных импульсов с паузой 7/3 (фиг.2и,к и л) частоты

F и формируются так же, как встречно-последовательные соединения выходов генератора 2Iили, что то же самое, как результат также попарного вычитания напряжений фаз А,В и С на выходе генератора 2. При этом управляющие воздействия, также образующие трехфазную систему, подают на управляющие входы модуляторов 9-11 в обратной последовательности относительно порядка подачи напряжений на их силовые входы согласно схеме, Если на силовой и управлякиций входы модулятора 9 подается разностное напряжение с одной и той же фазой ВА

А — В, а на силовой вход модулятора 10 — раэностное напряжение с фазой AC = С вЂ” А, то на Управляющий вход модулятора 10 подается разностное напряжение с фазой СВ = В - С, Тогда на силовой и управлямций входы модулятора ll подаются разностные напряжения соответственно с фазами СВ =  — С и АС = С вЂ” А.

На выходе модуляторов 9- 11 полу" чают напряжения вида соответственно фиг.За,б и в, с частотой первой гармоники

lF < 1 образующие трехфазную систему и представлякщие собой фактически результат перемножения соответствующих разностных напряжений частоты F« (фиг.2е, ж и з) с соответствующими разностными напряжениями (сигналами) частоты Е (фиг.2и, к и л). Так как выходы модуляторов 9 -11 с напряжением вида фиг.3а,б и в соединены по

1453564

50 схеме "звезда", линейные напряжения вида фиг.Зг, д и е имеют улучшенный гармонический состав по сравнению с напряжениями вида фиг.3а, б и в за счет отсутствия в них ряда синфазных гармоник. Фазные,напряжения (фиг.Зж) формируются также с улучшенным гармоническим составом. Ломанные линии на фиг.Зг,д,е и ж образованы низкочас- тотными гармониками, кратными f, и представляют собой выходные напряжения преобразователя без учета субгармонических составляющих, легко устраняемых небольшим фильтром. 15

Силовая часть одного из вариантов преобразователя (фиг. 4} включает в себя высокочастотные инверторы 6-8, выполненные по однофазной мостовой схеме на транзисторах 12-15 (на фиг ° 4 20 полностью раскрыта принципиальная схема только инвертора 6) и обратных диодах 16-19 с выходными трансформа" торами 20-22. На базы транзисторов

12,13 и 15,14 инвертора 6 поступают ?5 сигналы прямоугольной формы беэ пауз с относительным сдвигом 2 o частоты

F< вида соответственно фиг ° 2а и б и им обратным. На базы транзисторов инверторов 7 и 8 поступают аналогичные 30 сигналы, сдвинутые по фазе относительно управляющих сигналов инвертора 6 на угол 2 /3 соответственно в сторону отставания и в сторону опережения. Вторичные обмотки трансформаторов 20-22 (по две у каждого трансформатора) с напряжениями вида фиг.2в,г и д соответственно соединены встречно-последовательно друг с другом согласно схеме на фиг.1 с 40 образованием разностных напряжений на концах этих соединений вида фиг.2е,ж и з. Концы полученных соединений подключены согласно той же схеме к диагоналям модуляторов 9-11, 45 выполненных по схемам однофазного мостового инвертора на ключах 23-26 с двухсторонней проводимостью (на фиг.4 раскрыта принципиальная схема только модулятора 9), содержащих диодные мосты с транзисторами в диагрналях постоянного тока. При этом на базы транзисторов ключей 23 и 24 модулятора 9 поступают управляющие сигналы прямоугольной формы без пауз частоты F с выхода А генератора 2 соответственно прямого и инверсного, а на базы транзисторов ключей 25 и

26 поступают сигналы с выхода В.

Таким образом реализовано эквивалентное управляющее модулирующее воздействие на модулятор 9 вида фиг.2и. На базы транзисторов ключей модуляторов 10 и 11 поступают аналогичные сигналы, сдвинутые по фазе относительно управляющих сигналов модулятора 9 на угол 2ii/3 соответствен" но в сторону отставания и в сторону опережения ° Эквивалентные управляющие воздействия при этом на модуляторы 10 и 11 имеют вид соответственно фиг.2к и л. Выводы с других диагоналей модуляторов с напряжениями вида фиг.За,б и в образуют соединение типа "звезда" слинейными напряжениями вида фиг.Зг,д и е и фаэными напряжениями в симметричной нагрузке вида, аналогичного фиг.Зж.

Промежуточные высокочастотные инверторы могут быть выполнены и в трехфазном варианте, Силовая часть трехфазного преобразователя (фиг.5) тогда будет содержать два трехфазных мостовых инвертора 27 и 28 с выходными трехфазными трансформаторами 29 и 30 соответственно. Трехфаэные HHBepTopbl 27 и 28 выполнены на транзисторах 31-36 (на фиг.5 раскрыта принципиальная схема только инвертора 2?) и обратных диодах 37-42.

На базы транзисторов 31,33,35 и 32, 34,36 инвертора 27 поступают сигналы прямоугольной формы без пауз с выходов генератора 1 (фиг.1) соответственно прямые и инверсные (обратные прямым) с относительным фазовым сдвигом 2Т/3. На фиг.2а показан прямой сигнал фазы А генератора 1. В результате на вторичных обмотках трансформатора 29 наводятся напряжения прямоугольной формы с паузой и /3 и с относительным фазовым сдвигом 2п/3 соответственно с фазами BX СБ и АС.

На базы транзисторов инвертора 28 поступают сигналы, аналогичные по форме управляющим сигналам инвертора

27, но сдвинутые относительно них на регулируемый угол 2Ы. Этот сдвиг может быть реализован как с помощью фаэосдвигающих устройств 3- 5 (фиг.1), так и путем введения дополнительного трехфазного генератора, построенного, например, по пересчетной схеме и ведомого, как и генератор 1, от единого задающего генератора частоты 6F,, но уже через только одно фазосдвигающее устройство, 14

На фиг,2б показан прямой сигнал фазы А такого дополнительного генератора. В результате на вторичных обмотках трансформатора 30 наводятся . напряжения, аналогичные напряжениям на вторичных обмотках трансформатора

29, но сдвинутые относительно них на угол 2сс. Вторичные обмотки трансформатора 29 соединены согласно-после" довательно с одноименными обмотками ! трансформатора 30 с образованием нап ряжений на концах полученных соедине ний вида фиг.2е,ж и з. Концы этих соединений обмоток подключены соглас: но схеме фиг.1 к силовым входам мо, дуляторов 9-11. В остальном работа, схемы фиг.5 полностью совпадает с, работой схемы фиг.4.

Порядок чередования фаэ на выхоце преобразователя, показанный нафиг.1, . 4 и 5 имеет место только при условии

Р, ) Г . При Р„ с Г порядок чередования фаз сменяется на обратный.

В предлагаемом преобразователе ! выходное напряжение не содержит гармоник, кратных трем.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий трехфазный широтно-импульсно-регупнруемый инвертор, управляемый трехфазным генератором несущей частоты и связанный выходами с силовыми цепями трех выходных модуляторов, цепи управления которых соединены с выходом трехфазного генератора модулирующей часто53564 6 ты с обратным чередованием фаз по отношению к управлению трехфазным широтно-импульсно-регулируемым ин5 вертором и соединенных по силовой цепи по схеме звезды, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, указанная связь выходов трехфазного

10 широтно-импульсно-регулируемого инвертора с силовыми цепями выходных модуляторов осуществлена путем встречно-последовательного соединения выходов смежных фаз этого инвертора, а

15 в цепи управления каждого модулятора использовано встречно-последовательное соединение выходов смежных фаз трехфазного генератора модулирующей частоты.

20 2 ° Преобразователь по п,1, о т— л и ч а ю шийся тем, что трехфазный широтно-импульсно-регулируемый инвертор выполнен на трех однофаэных мостах управляемых ключей и трех однофазных выходных трансформаторах, вторичные обмотки смежных фаэ которых соединены встречно-последовательно.

3. Преобразователь по п,1, о тЗ0 л и ч а ю шийся тем, что трехфазный широтно-импульсно-регулируемый инвертор выполнен на двух трехфазных мостах управляемых ключей и двух трехфазных выходных трансформаторах, первичные обмотки каждого иэ кбторых соединены в треугольник, а вторичные обмотки одноименных фаз обоих трехфазных выходных трансформаторов соединены согласно-последо40 вательно.

) 45356С

1453564

Составитель В.Моин

Т ехред М . Дидык

Корректор В.Романенко

Редактор Н.Яцола

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

Заказ 7299/54 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

ii3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д., 4/5