Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение квазисинусоидальной формы
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель - расширение функциональных возможностей. Преобразователь содержит два трехфазных инвертора 1 и 2, выходные напряжения которых имеют частоты F<SB POS="POST">1</SB> и F<SB POS="POST">2</SB>. Выходы трехфазных инверторов 1 и 2 в виде вторичных обмоток выходных трансформаторов включены попарно-последовательно. Посредством комплектов трехфазных демодуляторов 4-9, управляемых от распределителя импульсов 3 с частотой F<SB POS="POST">3</SB>=1/2(F<SB POS="POST">1</SB>+F<SB POS="POST">2</SB>), и фильтр-трансформаторов 10-12 на выходе преобразователя формируется квазисинусоидальное трехфазное напряжение с частотой F<SB POS="POST">вых</SB>=1/2(F<SB POS="POST">1</SB>-F<SB POS="POST">2</SB>). Комплекты демодуляторов 4-9 выполнены в виде трехцепевых переключателей переменного тока. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.
СОН)3 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
И9> (11) (51)4 Н 02 И 7 538
ОПИСЛНИК ИЭОБРКТКНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4?00711/24-07 (22) 25.02.87 (46) 15 08 89. Бюл. № 30 (71) Куйбьппевский политехнический институт им. В.В.Куйбьппева (72) П,М.Фридман (53) 621.314 ° 58 (088.8) 1 (56) Авторское свидетельство ГГГР
¹ 736308, кл. Н 02 11 7/537, 1980.
Авторское свидетельстvn СССР
¹ 1443 103, кл . Н 02 И 7! 537, 1985.
2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОГТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМГННOF. НАПРЯЖЕНИЕ
КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОИ ФОРМ! (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода, Цель — расширение
Функциональных возможностей. Преобразователь содержит два трехфазных инвертора 1 и 2, выходные напряжения которых имеют частоты Е» и Гп . Выходы трехйэазных инверторов 1 и 2 в
150123 1
Риде B Tî Бательно . Попpt, 3 с <астотой Fy = 1/2(Г» + J q1, и Аидьтр-TpB»« ffopffaTnpoB 10-12 Ef BffИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано н системах вторичного электропитания и 15 электропривсда, Цель изобр< тения — расширение функциональньгх возможностей. На Аиг. 1 представлен пример выполнения преобразователя постоянного 20 напряжения в трехфазное (гп = 3); на фиг. 2 — принципиальная схема трехцелевого переключателя демодулятора; на Аиг. 3,4 и 5,6 — диаграммы, поясняющие процесс АормирОВания выходного напряжения соответственно для случаев, когда напряжения несущих частот прямоугольной формы и синусоидальной Аормы. Преобра 3oBатель (фиг. 1) содержит трехфазные инверторы 1 и 2 с выходами на несущих частотах соответственно Г< и Г<1, выполненные, например, н виде трех одноАазных мостовых схем с выходными трансформаторами, втоРичные 35 Обмотки которых образуют гри комплекта соединений, Распределитель импульсов 3 с трехАазним выходом на модули— рующей частс те Г> выполнен, например, по схеме пересчетного кольца, ком- 40 плект трехАазных демодуляторов содержит по два полностью управляемых трехцепеных переключателя переменного тока 4-9, подключенные силовыми входами попарно последовательно соеди- 45 ненными вторичными обмотками выхода трансАорматоров инверторов 1 и 2, причем, j-mf вход i-го демодулятора подключен к последовательному соединению (i+j)-Ой фазы инвертора 1 и (i-j)-Ой Ааэы инвертора 2, Например, первый вход второго демодулятора подключен к соединению третьей фазы (С) инвертора 1 и первой фазы (A) инвертора 2, а первый вход первого демодулятора — к соединению второй Аазы (В) инf 11р е об р B .l О в;1 т ел я ф <> p f f f< p » E f c sf евчзlfclffi со!lдальное тр<. хф.lзffое на пряжсние с частотой Рff, «= 1/2(F» Fn) . Комплекты деff< гуляторов 4-9 ьчя<олнены в виде тр Etll< пеньгх перек<<ючателей переменногo тока. 3 3,ï. А- 1ы, 6 ил. к выходам распре,<елителя 3, причем, управляющий вход i-го демодулятора подключен к д-ой же фазе распределителя 3. Выходные высокочастотные трехАа ные суммирую1<Гие фильтр-трансАорматоры 10-12 для практической реализации параллельного соединения синАазных выходс н демодулятс ров выполняют Аактически Аункцию выходных Аильтров, причем, входы каждого фильтр-трансформатора подключены к соответствующим выходам демодуляторов, так 1-ые выходы всех демодуляторов подключены к ()+1)-му фильтртрансАОрматору (например, первые выходы — ко второму фильтр-трансформатору). Каждый Аильтр-трансформатор содержит три обмотки, расположенные на трехстержневом магнитопроводе, причем, обмотки каждого магнитопровода (например, 10) включены между одним из выходов преобразователя (выходной фазой Л) и средними вынодами соответствующего соединения вторичных обмоток выходных трансформаторов инверторон 1 и 2 (средними выводами соединений обмоток A < и Ag, В < и В, С» и 0<1),ÂEfõîEIû Аильтр-трансАорматоров являются выходом преобразователя. Система управления преобразователем содержит задающий генератор 13, делители частоты 14,15,16 с виходными частотами соответственно 6F», 6Г<, бааз, и распределители импульсов 17, 18, 3, синхронизируемые через делители частоты 14-16 задающим генератором 13, трехфаэными выходами соответственно на частотах Г,, Fq, Гз. Выходы распределителей 17 и 18 связаны с управляющими входами соответственно инверторов 1 и 2 через пары фазосдвигающих устройств (19-30). Трехцепевой переключатель переменного тока (фиг,2) содержит трехфазный мостовой выпрямитель на диодах 31-38 с транзистором 39 Р диагонали посто-, 0123 7 6 широтно-импульсной модуляцией и частотой перв< и гармоники F< — Г2 На вторичных обмотках выходных трансформаторов инверторов 1 и 2 с напряжения с формой фиг. 3 а,б,в и 3 г,д,е соответственно суммируются и образуют напряжения вида, показанного на фиг.3 ж,э,и (на которых показаны напряжения, формирующие фазу А) ° На базы транзисторов 39 (фиг,2) переключателей 4,6,8 (относительно эмиттера) поступают управляющие сигналы вида фиг,З к,л,м соответственно с выходов А, В, С распределителя 3 частоты F, а на базы транзисторов 39 переключателей 5,7,9 — сигналы, обратные этим, соответственно. Средние выводы цепочек последовательно соединенных вторичных обмоток трансформаторов инверторов 1 и 2, являются выходами демодуляторов ° На них формируются напряжения с амплитудно55 5 15 янного тока. Если преобразователь вь llosIHRK>T без нулевой Аазы на выходе, то в схеме трехцепевого переключателя диоды 37, 38 не ставят, и, следовательно, нулевую фазу не формируют (на Аиг. 1 в этом случае проводник, соединяющий нулевые выводы переключателей, будет отсутствовать), Преобразователь работает следующим образом. На выходах каждого иэ трехфазных распределителей импульсов 17,18,3 (фиг.1) получают прямоугольные двухполярные импульсы высокой частоты (соответственно F<, Fg, Гз), имеющие взаимный фазовый сдвиг 2 /3 с помощью задающего генератора 13 и делителей частоты 14, 15, 16. Если распределители импульсов выполнены по схеме пересчетного кольца, то величины коэфАициентов деления делителей частоты 14,15,16 уменьшены в 6 раэ (в общем случае в 2m раз). Сигналы с выходов распределителей 17 и 18 поступают на управляющие входы соответственно инверторов 1 и 2 через пары фазосдвигающих устройств 19-24 и 25-30, реализующих фазовые сдвиги на регулируемые углы соответственно Ы q — o(< и а/ — Ыд. В результате на выходах инверторов 1 и 2 получают необходимой мощности прямоугольные импульсы напряжений равной амплитуды с паузой .регулируемой длительности 2 /» и 22у, соответственно частот F< и F со взаимным фаэовым сдвигом 26/3 (фиг.3 а, б,в и фиг, 3 г,д,е) ° 50 с фазами (no первой гармонике) А. В, С трехфазной системы. Вид всех трех напряжений (относительно нулевой Аазы) Ааэы А, например, показан на Аиг. 4 а,б,в. Выходные напряжения демодуляторов представляют собой фактически результат перемножения соответствующих промодулированных напряжений вида, аналогичного фиг.3 ж,э,и, и сигналов вида фиг.З к,л,м, с соответствующими Ааэами (согласно схеме фиг, 1) . Основные гармоники высокочастотных заполнений напряжений каждой фазы на выходе демодуляторов с частотой F4 = F + Fq = 2F образуют также трехфазную систему (трехфазные системы образуют и многие другие высокочастотные гармоники), Напряжения одной Аазы с выходов демодуляторов падают на соответствующие обмотки одного иэ трех трехАазных фильтртрансформаторов 10, 11 или 12 (через нагрузку преобраэоватсля), подключая к ним соответствующие средние выводы. По первой гармонике синфаэных напряжений каждый фильтр-трансформатор работает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными Аактически параллельно, что эквивалентно короткому замыканию трехАазного трансформатора), и первая гармоника без искажений попадает на выход преобразователя (правда вместе с другими синфаэными гармониками), По отношению к основным гармоникам высокочастотных заполнений обмотки каждого Аильтр-трансформатора включены по обычной схеме "звезда", и Аильтр-трансформаторы, задерживая на себе все высокочастотные гармонФ" ки, образующие трехАазные системы (в общем случае тп-фаэные), не ттропускают их на выход преобразователя. На выходе преобразователя формируются Ааэные напряжения улучшенного гармонического состава (вид Напряжения фазы А показан íà Аиг,4 ж), идентичные по форме суммарным выходным напряжениям демодуляторов (по каждой фазе) и отличающиеся от последних лишь уменьшенной в три pasa амплитудой (при суммировании синфаз1501237 цые гармоники будут иметь утроенную амплитуду, а глрмоники, образующие трехАлзны» < истомы, — нулевую) . Выходные линейць»е напряжения преобразователя будут иметь более высокое Ic;T IPство своей Аормь» л счет отсутствия гармоник, крлтных трем (в общем случае — крлтных m) так как Аильтр †трансформато соединены флкIl Il тически в звезду Фильтр †трл»Аормлторы задерживают ца своих обмотках нлпряжения вида, ан IJIof.ll«Hn фиг.4 г,л,< (. л которых показан»,I нлпряже»ц»я цл обмотках толь- 15 ко Аильтр-трансАорматорл 10), и пропускают ца выход преобразователя к Аазлм А, В, <, кваэисицусоидальные напряжения вида, аналогично фиг.4 ж. К обмоткам ATIJII тр-трлцсАорматоров 10, 11, 12 оклзывлются приложенными напряжения с 1лстотой основной гармоники 1,». Поэтому млссл ц габариты фильтр †трлнсАорматор будут незначительными. 25 11омлнцяя линия IIII Attl, 4 ж обрлэованя ни 1кочастотцыми гармониками, кратными f, и пр»дст 111;, 7Tet T собой Ааэцое нлпр71ж»цие б»э уч. тл субглрМОf»ИЧPCКИХ СОСТЛБЛЯЮ<ЧИХ, 30 f1npH!rnf«!»peHoITft.t! I7I фаэ ца выходе преобрл »опят»ITIT, показанный на фиг.1, будет иметь !1< ст< т<1:11 ко при условии: Г, Г<, При Г, - Г,. порядок чередоfT:tíHÿ Алз иэм»ця< тс я цл обратный. По схеме ф г. 1 могут быть выполнены и преобрлзонэт»ли с синусоидлльItoI» Л (при этом ня упрлнляющие входы !IQ модуляторов по-прежнему пода7?т сигналы т<рямоуголтл<ой формы видя фиг.5 к,л,м), л ца выхоп<.. преобразователя формируются фаэные напряжения вида фиг.6 ж, ця коTоро11 пок \çàHà форма напряжения фл 3f.t rf, 1 < бмоткам Аильтртрансф рмлт< р<1в 10, 11, t 2 будут приложены напр яж»и<<я ии:I о (5III, 6 г,д, е, нл которь»х поклэац1.1 напряжения на обмотках фильтр-трансформаторов 10 ° Введение пт-1 дополнителт,н<»х комплектов тп-Aазнbтх демодуляторов и m 1 m 1. Преобразователь постоянного на1<ряжетцтя в переменное нлт<ряжение квл зи<.»цycоидaлт формы, содержлщий двл тп-фазных ицверторя, управляющие входы каждого из которых соединены » в<.тходом одного иэ tп-Алзных ряспр<делителей импульсов несущих частот Г» и Гq, выходы ицверторов соединены попарно-последоилтелт но и через основной комлект m демодулятор<1в соединены с 1п-Алэным АильтртрлпсАорматором, упрлвляющие входы д»модуляторов подключ»ны K m-Алэному распределителю импу-lt,сон м в<1»лирую1 щей частоты Г = --- (Г + и„ 1 » 2 причем каждый иэ распределителей импульсов подключен своим входом через один из трех делителей частоты соотиет<.твенно с коэффициентами деления 2F< К = К --- К = K I -- --- K 1 ?»Г Ь F+Г . ?
F=К<1»,отличающийся тем, что, с целью рлсширеш»я функциональных воэможностей, введено тп-1 дополнительных компл ктов и 1 тп демодуляторов в каждом, выходы каждого дополнитсльного комплекта демодуляторов соединены с одним из m-1 дополнительно введенных тп-Ааэных фильтртрансформаторов, причем силовой вход i-го демодулятора j-гс комплекта подключен к последовате.<ьному соединению выходов тп-Ал3Hbfx ицверт< ров соответственно с Алэами i+j и i- j, а УПРаВЛЯЮЩИй ВХОД СООтВЕтСтВУ»пЩЕГО демодулятора подк тюч»ц к i-u Алэе распределителя импульс ои члстоты ГДЕ 1. — ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР !I»ÌÎÄÓJTßтора, j — порядковьп» номер комплекта демодуляторов, 2, Преобразовлт»ль по п.1, о т л и ч а ю tq и и с я г<м, «то каждый m-Аазный инвертор цып<.<н<-ц г выход1501237 15 фиа2 ным трансформатором, имеющим по 2п вторичных обмоток кая,цой» фазы, а каж дый комплект демодуляторов выполнен в виде цепочек из двух пар последовательно соединенных вторичных обмоток в каждой фазе с вторичными обмотками в каждой паре, принадлежащими каждому иннертору, причем средние точки цепочек образуют выходные выводы комплекта демодуляторов, а крайние выводы цепочек соединены с силовыми входными выводами m-цепевого переключателя переменного тока, 3. Преооразователь по п.2, о т л и ч а ю шийся тем, что укаэанный IB-öåïåâîé переключатель переменного тока выполнен в виде и»-фазного выпрямителя, выводы переменного тока которого образуют силовые входные выводы m-цепевого переключателя переменного тока, а выводы постоянного тока шунтированы транэис гором, база которого образует управляющий вход демодулятора. 4. Преобразователь по п.3 о т л и ч а ю шийся тем, что для формирования нулевого выходного вывода преобразователя указанный транзистор шунтирован встречно включенной цепочкой иэ двух согласно-последовательно соединенных диодов, средняя точка которой образует нулевой вывод преобразователя. 1501237 1501237 1501237 Составич ель R,Ìîèí Редактор И.Тово ин Техрец М.Ходанич Корректор Т.Малец Заказ 4887/54 Тираж 646 Подписное ВНИИПИ 1 осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5. Производсгвенн -издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. агарина, 101
