Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное трехфазное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной однофазный N-ячейковый инвертор 1 и M вспомогательных однофазных N-ячейковых инверторов 2. Вторичные обмотки 8 - 23 основных трансформаторов 4, 5 и вспомогательных трансформаторов 6, 7 соединены в две фазы, по две параллельно соединенные ветви в каждой фазе. Ветви подключены к выходным выводам А, В, С преобразователя через ключи 24-27 переменного тока. При соответствующем алгоритме управления ключами 24 - 27 переменного тока и ключами ячеек однофазных N-ячейковых основного и вспомогательного инверторов 1 и 2 между выводами А, В, С формируются многоступенчатые квазисинусоидальные выходные напряжения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 Н 02 М 7/539

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4365634/24-07 (22) 18.01 88 (46) 30.10.89. Бюл. и 40 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) А .С. Морозов, В.A.Òåëÿëüêîâ и А.В. Лонщаков б 3) 621 ° 314 . 58 (088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1257792, кл. Н 02 M 7/539, 1985.

Авторское свидетельство СССР

11 1169121, кл . Н 02 М 7/539, 1984 . (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения — повышение качества выходно„„80„„15) 8854 А1

ro напряжения эа счет уменьшения коэффициента гармоник . Преобразователь содержит основной однофазный и-ячейковый инвертор I u m вспомогательных однофаэных и-ячейковых инверторов 2. Вторичные обмотки 8-23 основных трансформаторов 4, 5 и вспомогательнь|х трансформаторов 6,7 соединены в две фазы, по две параллельно соединенные ветви в каждой фазе. Ветви подключены к выходным выводам А,В,С преобразователя через ключи 24-27 переменного тока. При соответствующем алгоритме управления ключами 24-27 переменного тока и ключами ячеек однофазных и-ячейковых основного и вспомогательного инверторов 1 и 2 между выводами

А,В,С формируются многоступенчатые кваэисинусоидальные выходные напряжения. 4 ил.

1518854

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг. 2 — временные Ið диаграммы напряжений на первичных обмотках трансформаторов, а также напряжения управления ключами переменного тока и форма линейных выходных напряжений; на фиг. 3 — пример выполнения логического блока управления; на фиг 4 — временные диаграммы выходных напряжений логического блока управления.

Преобразователь (фиг.l) содержит основной инвертор, состоящий иэ и преобразовательных ячеек 1 и ш вспомогательных инверторов, состоящих из и преобразовательных ячеек 2 н каждом из них, логический блок 3 управления. Выходы последнего связаны с соответствующими управляющими входами преобразовательных ячеек и ключей переменного тока. Выходы ячеек соединены соответственно с перничными обмотками основных трансформаторон 4,5 и вспомогательных трансформаторон 6,7.

Согласно включенные вторичные обмотки 8-11 фазы АВ и 12-15,фазы BC трансформаторов оснонных и вспомогательных ячеек образуют первую ветвь соответствующей фазы. Вторая ветвь фаз состоит из вторичных обмоток

16-19 этих трансформаторов AB и обмоток 20-23 н фазе ВС. Одни концы ветвей соединены непосредственно, а другие — через ключи переменного тока соответственно 24,25 и 26,27, обраЗУЯ oTKPblTbtA TPeyroSIbHHK с неРшина- 45 ми которого соединены выходные выводы

А,В,С.

Логический блок (фиг.3) содержит универсальный сдвигающий регистр 28, выходы которого соединены с соответ50 ствующими входами элемента 2-2И-2ИЛИНЕ 29 и счетчика 30 импульсов. Выходы последнего соединены с входами дешифратора 31, одни выходы которого через первый, второй, третий и четвертый элементы ЗИ-НЕ 32-35, первый и второй

55 элементы 6И-НЕ 36 и 37, первый и второй элементы 4И-НЕ 38 и 39 непосредственно и дополнительно через первый и второй элементы НЕ 40 и 41 подключены к соответствующим управляющим входам преобразовательных ячеек и ключей переменного тока, а другие выходы через третий элемент 6И-НЕ 42 непосредственно и дополнительно через последовательно соединенный с ним третий элемент IE 43 подключены к соответствующим входам логического элемента 29, выходы которого через. четвертый и пятый элементы НЕ 44 и 45 подключены к соответствующим входам первого, второго, третьего и четвертого элементов

2И 46-49, другие входы которых соединены соответствующим образом с выходами элементов 36 и 37, которые дополнительно подключены к соответствующим входам первого и второго элементов

2И-НЕ 50 и 51, другие входы которых через последовательно включенный шестой элемент НЕ 52 соединены с выхрдом регистра 28 . Выходы логических элементов 46-51 подключены к управляющим входам вспомогательных инверторов.

Преобразовательные ячейки выполнены по известным схемам днухтактных широтно-импульсно регулируемых преобразователей .

Работу устройства рассмотрим на примере преобразователя, в котором п = 2, m = 1. Однофазные инверторы 1 и 2 и создают переменное напряжение нида Umph UIр» Uzp< H UTpI (фиг. 2) . Ключи переменного тока управляются соответствующим управляющим напряжением U ч (фиг. 2) . Выходное кназисинусоидальное напряжение формируется из напряжений вторичных обмоток трансформаторов в виде ступенчатой синусоиды; 9-ступенчатое напряжение, показанное на фиг, 2, имеет коэффициент гармоник 5,07Х.

Логический блок работает следующим образом.

Прямоугольные импульсы с выхода задающего генератора (ЗГ) поступают на синхрониэирующие входы С1 и С2 универсального сдвигающего регистра.

Регистр выполняет функцию счетчика на три и создает на выходах второго, третьего и четвертого разрядон 2, 4 и 8 напряжения вида Uqq, Удз, Uqg q (фиг.4). С выходов 2 и 8 регистра сигналы поступают на схему 2-2И-2ИЛИ-НЕ, а с выхода 2 — дополнительно на вход

CI счетчика-делителя. Сигналы двоичного кода с выходов 1,2,4 и 8 счетчи-

151 кл поступают нл соответствующие входы дешифраторл.

В соответствии с алгоритмом работы импульсы с выходов дешифратора поступают на входы элементов И-НЕ (32-39 и 42). Сигналы на выходах этих элементов имеют вид Upq -U т (фиг.4), иэ которых U и U q, и Uyg предназначены для управления коммутирующими транзисторами соответственно первой и второй преобразовательных ячеек основного инвертора. U >q и U >z — шунтируюшими трансформлторами этих ячеек, Гч )4 для первого элемента 4И-НЕ, У(3(3g— для второго элемента 4И-НЕ (фиг.2) .

Сигналы U»„ и Бчq2 (фиг.2) формируются из сигналов U (2 )4 и U (g g(, элементами НЕ 40 и 41. Третий элемент 6И-НЕ 42 и элемент HE 43 предназначены для выработки сигналов, по которым последовательность импуль— сов на выходах второго и четвертого разрядов универсального регистра изменяется на обратную. До момента

2Ф/3 выходного напряжения преобразователя присутствует сигнал "1" на выходе элемента 42, а на выходе элемента 43 — сигнал "0". Импульсы с выходов второго и четвертого разрядов универсального регистра проходят через схему 2-2И-2ИЛИ-НЕ содля первой ветви

Г (3(-1)ii

sin ) — 2 (N+1) j

N+1

Ч (6 -1) 1< )Г

2szn cos 1

2 (N+ I ) 2 ++ I ) 2 (N+I о

K I Ë Û K («< - 1) () 1- (К 1ль< К ln-(-Э) а((для второй ветви

Г(3 (n+i) IJ1 tr7

)(<„., 11,, nin

N+ I 2 (N+ I ) О

-К льа

2(N+1) $ 2 ОИ 1) 2 NI+I) где 1 = 1,2,...,n; 1 = 1,2,...,n— соответственно порядковые номера основных и вспомогательных трансформаторов, е(К = К

1н = -(„„„),„® 2»n

8854

6 ответственно на четвертый и пятый ( элементы НЕ 44 и 45 .

Форма этих импульсов 1. 44 и U4. показана нл фиг.4. В момент времени

2))/3 нл выходе элемента 42 появля— ется "О", а на выходе элемента 43

"1". По этому сигналу импульсы с выхода второго разряда регистра 28 поступают на элемент 45, а импульсы с выхода четвертого разряда регистра поступают на элемент 44. Последовательность импульсов U44 и U4g в момент 5 Т(/3 (фиг.2) меняется на обратную повторно. Сигналы с выходов элементов 44 и 45 далее поступают на элементы 46-49. предназначенные для управления коммутирующими транзисторами первого (U 4 ь и U 4g) и второго

20 (U 4z и U4g) инверторов (фиг.4).

Импульсы с выхода третьего разряда универсального регистра 28 проходят через шестой элемент НЕ 52, поступают на первый и второй элементы

25 И-НЕ 50 и 51 и служат для управления шунтирующими транзисторами соответственно первого и второго инверторов.

Для уменьшения коэффициента гармоник выходного напряжения рекомендуется коэффициентъ,трансформации по вторичным обмоткам основных и вспомогательных трансформаторов первого вспомогательного инвертора каждой иэ фаз выбирать из соотношений:

N = 3п)(4п-2)-1 — число ступенек на полупериоде формируемого линейного напряжения .

1518854 о о о о

К;ьс< = 0»6 Калв<= K<,«с< = О», в| 6< б< о <с< = 0,165, Ка„„= К„„< = О, 25; о о о о

К<яы = Kc« p = К<вс = К все = 0,955;

6< 6< 6< о<

<ярд = Куят". = <>« = гас,, = О 04, При этом напряжение на вторичных обмотках Uo< и амплитуда ступеньки

U> (фиг. 2) связаны следующим образом:

Uo«; = По< = Пь Uoe = Па<2 = 05

= Uo« = 0ла = Uo o

Остальные ступеньки образуются за счет сложения или вычитания напряжений вторичных обмоток. Так, U<

= Up.< — Up«, Пз = Uok<+ Un«, — U! а — Uo

U7 Up

Up = Uo

В преобразователе полупериод выходного напряжения разбит на три интервала. Иа первом интервале замыкаются ключи 25 и 27. При этом

30

35 (1яб = оО< + (1я + U

На втором интервале замыкаются ключи 24 и 27. При этом

U яв = Па<а Uo«Uo«< Uc

Пся U«<

На третьем интервале замыкаются ключи 25 и 26. При этом

Uяь = Uo + Uoq + Uo

0 ьс ааа — Unv< + 0 аа" + П <<а ;

К< эффициенты трансформации по нто- ричным обмоткам трансформаторов llo— следующих вспомогательных инверторов необходимо брать в три раза мень5 п<е предыдущего, т.е.

1 bm3

Коэффициенты трансформации по вторичным обмоткам трансформаторов преобразователя при n = 2, m = 1 равны.

В следующий попупериод ныходного напряжения работа преобразователя повторяется в соответствии с временными диаграммами (фиг.2). мизации коэфвыходного увеличение

С точки зрения мини фициента гармоник (К,) напряжения эффективно числа вспомогательных

m. Так, при n = 2, m — 5,07Х, а при и = 2, 1,87. инверторов — I К ю

2, K

Формулаиэобретени я

Преобразователь постоянного напряжения в трехфаэное кназисинусоидальное напряжение, содержащее и-ячейковый основной однофазный инвертор и ш вспомогательных однофазных инверторов, нагруженных соответственно на первичные обмотки и основных и m вспомогательнь<х трансформатрров, вторичные обмотки которых соединены в две фазы, включенные по схеме открытого треугольника, вершины которого соединены с выходными выводами преобразова теля, причем каждая из фаз содержит по две параллельно соединенные ветви, в цепь первой из которых включены последовательно по одной вторичной обмотке каждого из и и m трансформаторов, а цепь второй — последовательно вторичные обмотки п основных тран-. сформаторов, одни концы этих ветвей соединены между собой непосредственно, а другие — через ключи переменного тока,отличающийсятем, что, с целью повышения качества выходного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник, каждый из m вспомогательных однофазных инверторов выполнен в виде и-ячейкового преобразователя, выходы которого соединены с первичными обмотками и m вспомогательных трансформаторов, каждый иэ которых содержит по четыре вторичные обмотки, каждая из которых включена последовательно в цепь соответствующей ветви.

Ит,Р

Отр

Уу

Оу

Оу

Оу

1

t

ddt

cuf

Nf

Cot

Фиг..7

1518854 /44 лД иц и„

Ъ

Фиг.4

Составитель В. Моин

Редактор И. Рыоченко Техред М.Хопани ч КорректорJI° . бескид

Заказ 6609/55 Тираж 648 Подписное

BHHHIIH Госуцлрсгвенного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303, Москва, Ж-35, Рлушгкая наб., д. 4/5

Производственн -изплтеп ьский комбинат "Tl:lгент", г. Ужгород, уп . Глглрннл, 181