Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное напряжение
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит N трехфазных мостовых инверторных ячеек 1.1...1.N на управляемых ключах 2 и возвратных диодах 3. Выходные цепи ячеек соединены с трехфазными обмотками 4.1...4.N, расположенными на магнитопроводе вращающегося магнитного потока. По входной цепи трехфазные мостовые инверторные ячейки 1.1...1.N включены последовательно-параллельно, образуя P параллельных ветвей по N/P последовательно соединенных входных цепей трехфазных мостовых инверторных ячеек в каждой ветви. Концы ветвей соединены с одним входным выводом преобразователя непосредственно, а с другим входным выводом - через обмотки уравнительного реактора 5, который выполнен на P-стержневом пространственно-симметричном магнитопроводе с обмоткой на каждом стержне. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
А1 (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕ ТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4125368/24-07 (22) 25.06.86 (46) 30.04.89. Бюл.В 16 (71) Гомельский политехнический институт (72) В.Д.Ежов (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 11 381144 кл. H 02 М ?/537, 1965. Авторское свидетельство СССР У 1117794, кл. H 02 M 5/44, 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ ПЕР EMEHHOE НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретенияповьппение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит N.трехфазных мостовыхинверторных ячеек 1.1...1.N на управляемых ключах 2 ивозвратных диодах 3. Выходные цепи ячеек соединены с трехфазными обмотками 4.1...4.N, расположенными на магнитопроводе вращающегося магнитного потока. IIo входной цепи трехфазные мостовые инверторные ячейки 1.!...1.N включены последовательно-параллельно, образуя р параллельных ветвей по N/ð последовательно соединенных входных цепей трехфазных мостовых инверторных ячеек в каждой ветви. Концы ветвей соединены с одним входным выводом преобразователя непосредственно, а с другим входным выводом— через обмотки уравнительного реактора 5, который выполнен на р-стержневом пространственно-симметричном магнито,проводе с обмоткой на каждом стержне. 1 s.ï. ф-лы, 4 ил. 1476579 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. 5 Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения. На фиг.l показана принципиальная структурная схема предложеннного преобразователя; на фиг.2 — пример !0 конструктивного выполнения уравнительного реактора (р - "5); на фиг.3 — . годограф вектора потокосцепления; а на фиг.4 — диаграммы напряжений. Преобразователь (фиг.l) содержит !5 трехфазные мостовые инверторные ячейки 1 ° 1...1.N. Каждая ячейка содержит шесть управляемых ключей 2 (для упрощения показанных как транзистор) и обратных диодов 3, соединенных встреч-20 но-параллельно. Выходные цепи переменного тока ячеек 1.1...1.N замкну-, Ф ты на трехфазные обмотки 4.1...4.Я, расположенные на магнитопроводе вращающегося магнитного потока и сдвину.- 25 тые пространственно по направлению вращения магнитного потока на углы (i — 1) /(3N), где i = 1, 2... N — номер обмотки 4 ° Ячейки 1.1 ° ..1,N соединены по входной цепи постоянного тока в р 30 параллельных ветвей через обмотки уравнительного реактора 5. В каждую ветвь включены последовательно N/p ячеек 1, причем последовательно соединены те ячейки, у которых нарастание номера обмотки соответствует числу параллельных ветвей р. Например, при N = 6 и р = 2 в одну ветвь включены ячейки 1.1, 1.3, 1.5, а в другую— 1.2, 1.4, 1.6. На магнитопроводе вра- 40 щающегося магнитного потока расположена также ш-фазная выходная обмотка 6. Входы управления управляемых клю-. чей 2 подключены к блоку 7 управления. 45 Магнитопровод вращающегося магнитного потока выполнен подобно электрическим машинам переменного тока цилиндрическим или дисковым с числом пазов на полюс и фазу Равным или кРат-50 ным числу N. Магнитопровод реактора 5 выполнен: при Н 2 - двухстержневым или броневым, а при К 3 - трехстержневым с ппоской или пространственной магнитной системой; при N 5 (фиг .2). стер,жни 8 с обмотками располагаются в вершинах пятиугольника и зажаты пяти" угольными плоскими ярмами 9. Преобразователь работает следующим образом. С блока 7 управления на каждую ячейку 1 по шести каналам поступают симметрично сдвинутые во времени импульсы управления ключами 2 длительностью T/3 + T/(6N), где T— период. Импульсы управления каждой последующей ячейки 1 сдвинуты на время Т/(6N) соответственно номеру i обмотки 4 (фиг.З). На интервале повторяемости 1 (фиг.4)к фазам Вl и Cl обмотки 4.1 приложено одинаковое напряжение. В зависимости от направления ток любой фазы проходит через ключ 2 или диод 3. Конец интервала определяется моментом закрывания ключа 2 фазы Вl. По отношению к другим фазам и ячейкам фазу Al, обмотку 4.1 и ячейку !.! на интервале 1 можно назвать центральными, так как направление изменения их потокосцепления совпадает с магнитной осью фазы Al Если принять напряжение центральной фазы за единицу, то напряжения других 1 фаз, сдвинутых относительно централь. ной, уменьшены пропорционально коси-! нусу угла сдвига U, = cos(i-1) ; U8 = cos ((i-1) g + 2ь /3j; U c = co s p(i-1) + 4 ii /33, где = 7 /3N - единичный угол сдвига, а выпрямленное напряжение i-й инверторной ячейки 1 определяется разностью двух наибольших фазных напряжений. Для ячейки 1.1, которая подключена к центральной обмотке, выпрямленное напряжение минимально и составляет 1 + соз(2 й/3) = 1,5, а выпрямленные напряжения ячеек 1.2 и 1.3, обмотки которых сдвинуты, увелиl(l чены, например U = cos - + соз(- + + — ). С переходом на интервал 2 после размыкания ключа 2 фазы Вl и замыкания ключа 2 фазы С2 замкнуты накоротко фазы В2 и С2, а вектор потокосцеп-.. ления направлен параллельно фазе А2. Поэтому ячейка 1. 2 становится центральной, а ячейки 1.3 и 1.1 — сдвинутыми, и напряжения их фаз и выпрямленные определяются по отношению к цент- ральной фазе А2 и т.д. Если напряжение входной цепи постоянного тока преобразователя неизменно, 1476579, то неизменно и напряжение каждой центральной фазы на каждом интервале и, следовательно, неизменна длина вектора потокосцепления, а так как направления этого вектора задаются направлениями магнитных осей симметрично сдвинутых обмоток, то векторы описывают правильный многоугольник. В результате этого ступени фазных напряже-10 ний любой фазы обмотки пропорциональны косинусу угла между направлением магнитной оси фазы и направлением вектора потокосцеппения, поэтому уровни ступеней аппроксимации совпада-15 ют со значением косинусоиды на середине каждого интервала аппроксимации (фиг.4) .и образующая многоступенчатого напряжения является идеальной синусоидой. К обмоткам реак- 20 тора 5 прикладываются выпрямленные напряжения U< ячеек 1 (например, 0,1,, на фиг.4), изменяющиеся с тройной частотой и сдвинутые во времени на один интервал повторяемости. Откло- 25 кения этих напряжений от среднего значения на каждом интервале такие, что сумма напряжений на обмотках реактора 5 и магнитных потоков стержней равна нулю. Это позволяет выполнить магнитопровод без зазоров, в котором нулевой суммарный магнитный поток задается с одной стороны выпрямленными напряжениями ячеек, а с другой стороны для ненулевого суммар35 ного магнитного потока магнитная цепь разомкнута. Таким образом, реактор 5 работает при симметричных режимах преобразова". теля без уравнительных токов и с ма- 40 лой энергией намагничивания. При нарушении симметрии и понижении выпрямленного напряжения одной из ячеек . 1, например, за счет несимметрии нагрузки или Рри однофазном выходе по- являются уравнительные токи, восстанавливающие постоянные соотношения между выпрямленными и, следовательно, фазными напряжениями, что сохраняет уровни ступеней, аппроксимирующих косинусоиду. Формула изо бре тения 1. Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное напряжение, содержащий N трехфазных мостовых инверторных ячеек, каждая из которых выполнена на шести управляемых ключах, шунтированных возвратными диодами, и по выходной цепи соединена с трехфазной обмоткой, расположенной на магнитопроводе вращающегося магнитного потока, причем трехфазные обмотки сдвинуты пространственно одна относительно другой на угол (i-Ч ) /3N, где i = 1,2,3...N— номер трехфазной мостовой инверторной ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, число N выбрано кратным двум или трем, входные цепи трехфазных мостовых инверторных ячеек соединены последовательно-параллельно так, что образуют р параллельных ветвей, где р ъ 2, из N/р последовательно соединенных входных цепей трехфазных мостовых инверторных ячеек в каждой ветви, причем в каждую ветвь с номером К входят ячейки с номером i = К + (L-l)p, где L = 1,2,3,...— целое число, одни концы всех ветвей подключены к первому входному выводу преобразователя, а каждый из других концов каждой из ветвей подключен к второму входному выводу преобразователя через соответствующую обмотку введенного уравнительного реактора. 2. Преобразователь по п.l, о т— л и ч а ю шийся тем, что уравнительный реактор выполнен с р-стержневым пространственно симметричным магнитопроводом, на каждом стержне которого расположена соответствующая обмотка. 147á579 1 1 r У 9 Фиг. р dip Шаг.4 Составитель В.Монн Техред М.Ходанич Корректор И.Муска Редактор А.Маковская Заказ 21бб/55 Тираж 647 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушакая наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
