Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит основной N- ячейковый однофазный инвертор 1 и M вспомогательных однофазных инверторов 2. На выходе каждой ячейки основного N-ячейкового однофазного инвертора 1 включены основные трансформаторы 4, 5, а на выходе вспомогательных однофазных инверторов 2 - вспомогательные трансформаторы 6, 7. Вторичные обмотки основных и вспомогательных трансформаторов 4-7 соединены последовательно через основные и дополнительные ключи переменного тока 30-36, образуя три фазы, соединенные в замкнутый треугольник. При соответствующем алгоритме сигналов управления, формируемых в логическом блоке 3 управления, на выходе преобразователя A,B,C формируется многоступенчатое квазисинусоидальное напряжение. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„152О 4 (51)4 Н 02 M 7/539

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фй2, f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ .СССР

1 (21) 4383769!24-07 (22) 29 ° 02.88 (46) 07.11.89. Бюл. И 41 (7!) Рязанский радиотехнический институт (72) А.С.Иорозов и В.А,Теляльков (53) 62!.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 944025, кл. Н 02 M 7/48, 1981, Авторское свидетельство СССР

Р 1169121, кл. Н 02 И 7)539, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАПЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания .и электропривода. Цель изобретения— повышение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит ос2 новной и-ячейковый однофазный инвертор 1 и.и вспомогательных однофазных инверторов 2. На выходе каждой ячейки основного и-ячейкового однофазного инвертора 1 включены основные трансформаторы 4, 5, а на выходе вспомогательных однофазных инверторов

2 — вспомогательные трансформаторы б, 7. Вторичные обмотки основных и вспомогательных трансформаторов 4-7 соединены прследовательно через основные и дополнительные ключи переменного тока 30-36, образуя три фазы, соединенные в замкнутый треугольник.

При соответствующем алгоритме сигналов управления, формируемых в логическом блоке 3 управления, на выходе преобразователя А, В, С формируется многоступенчатое квазисинусоидальное напряжение. 4 ил.

1520643

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

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения.

На фиг.l показана блок-схема предложенного преобразователя; на фиг.2временные диаграммы сигналов управления ключами переменного тока и диаграммы напряжений на обмотках основных и вспомогательных трансформаторов и на выходе преобразователя; на фиг.З вЂ” схема логического блока управления; на фиг.4 — временные диаграммы работы логического блока.

Преобразователь (фиг.1), содержит основной однофазный инвертор, состоящий из и преобразовательных ячеек 1 (ПЯ) и щ вспомогательных однофазных инверторов 2 (И), логический блок 3 управления (ЛБУ).Выходы последнего связаны с соответствующими управляющими входами преоб- 25 раэовательных ячеек, вспомогательных инверторов и ключей переменного тока. Выходы ячеек соединены соответственно с первичными обмотками и основных трансформаторов 4, 30

5 и п1 вспомогательных трансформаторов 6, 7. Согласно включенные вторичные обмотки 8 и 9 основных трансформаторов и встречно включенные вторичные обмотки 10 и 11 вспомогательных трансформаторов образуют первую ветвь фазы АС, вторую ветвь этой фазы образуют последовательно включенные вторичные обмотки 12 и .

l3 основных трансформаторов. После- 10 довательно включенные вторичные обмотки 14 и 15 основных трансформаторов и 16 и 17 вспомогательных трансформаторов образуют первую ветвь фазы СВ, вторую ветвь этой фа- 45 эы образуют последовательно включенные вторичные обмотки 18 и 19.

Последовательно включенные дополнительные вторичные обмотки 20 и 21 основных трансформаторов и 22 и 23 вспомогательных трансформаторов образуют первую ветвь фазы ВА. Согласно включенные дополнительные вторичные обмотки 24 и 25 основных трансформаторов и встречно включен55 ные дополнительные вторичные обмотки

26 и 27 вспомогательных трансформаторов образуют вторую ветвь фазы ВА.

Третью ветвь этой фазы образуют последовательно включенные дополнительные вторичные обмотки 28 и 29. В каждой из трех фаз одни концы ветвей соединены между собой непосредственно, а другие — через основные и до олнительные ключи переменного тока (KIIT), в фазе АС вЂ” через основные

КПТ 30 и 31 соответственно для первой и второй ветвей; в фазе С — через основные . КПТ 32 и 33 соответственно для первой и второй ветвей; в фазе ВА — через дополнительные КПТ

34-36 соответственно для первой, второй и третьей ветвей. Между собой фазы АВ, ВС и СА соединены в закрытый треугольник, вершины которого соединены с выходными выводами преобразователя.

Логический блок управления (фиг.3) содержит универсальный сдвигающий регистр 37, выходы которого соединены с соответствующими входами элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 38 и счетчика 39 импульсов. Выходы последнего соединены с входами дешифратора 40, одни выходы которого через первый, второй, третий и четвертый элементы ЗИ-HE

41-44, первый, второй элементы

6И-НЕ 45 и 46 и первый, второй элементы 4И-НЕ 47 и 48 непосредственно и дополнительно через первый, второй элементы НЕ 49 и 50 и третий элемент

И-НЕ 51 подключены к соответствующим управляющим входам преобразовательных ячеек и ключей переменного тока, а другие выходы через третий элемент

6И-НЕ 52 непосредственно и дополнительно через последовательно соединенный с ним элемент НЕ 53 подключены к соответствующим входам логического элемента 38, выходы которого через. элементы НЕ 54 и 55 соединены с управляют и входами инверторов.

Преобразовательные ячейки и инверторы выполняются но известньм схемам двухконтактных регулируемых преобразователей.

Работа устройства показана на примере преобразователя, в котором n-=2, m=1. Однофазные инверторы I и 2 создают переменное напряжение вида U z+, U,l,, U,p (фиг,2). КПТ управляются, соответствующим импульсным напряжением U> (фиг.2). Выходное квазисинусоидальное напряжение формируется из напряжений вторичных обмоток трансформаторов в виде равносторонней равноступенчатой трапеции. Длительность

К(т->) Bcn ЗКввсп

К(14 = 3K», );.

5 l ступенек с первой по шестую включительно н /18 (й /ÇN). Длительность верхнего основания трапеции равна H/3 эл. град.

Логический блок управления работает следующим образом.

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

Регистр выполняет функцию счетчика на три и создание на выходах второго, третьего и четвертого разрядов

2, 4-и 8 напряжения вида U, U q

11, (фиг.4), поступающих соответственно на коммутирующие и шунтирующий транзисторы вспомогательного инвертора. С выходов 2 и 8 сдвигающего регистра сигналы поступают на схему

2-2И-2ИЛИ-НЕ а с выхода 2 еще и на вход С1 счетчика-делителя. Двоичный код с выходов 1, 2,4 и 8 счетчика поступает на соответствующие входы дешифратора.

В соответствии с алгоритмом работы импульсы с выходов дешифратора поступают на входы элементов И-НЕ (41-48,51 и

52). Сигналы на выходах этих элементов имеют вид U« — (34 (фиг.4) из которых U4(и U42, U43 и U44 предназначены для управления коммутирующих транзисторов соответственно первой и второй преобразовательных ячеек, U4< и U4B — шунтирующих транзисторов этих ячеек и U B для первого элемента 4И-НЕ, Ug33 для второго элемента 4И-НЕ, для третьего элемента 4И-HE (фиг.2).

Сигналы U и U (фиг.2) формируются йз сигналов Ug3 и U> элементами НЕ 49 и 50. Сигналы и U>3+ тождественны соответственно сигналам У э, и U>>q (фиг.2). Третий элемент 6И-НЕ 52 и элемент HE 53 предназначены для выработки сигналов, по которым последовательность импульсов на выходах второго.и четвертого разрядов универсального регистра изменяется на обратную.

До момента 2 Й/3 выходного напряжения преобразователя присутствует сигнал "1" на выходе 52, а на выходе 53 - сигнал "0". Импульсы с выходов второго и четвертого раз= рядов проходят через схему 2-2И2ИЛИ-НЕ соответственно на элементы

HE 54 и 55 и далее к инвертору 2.

520643 6

Форма этих импульсов U< и Ug показана на фиг.4. В момент времени

21/3 на выходе элемента 52 появляется "0", а на выходе элемента 53

I f 11

1 . По этому сигналу импульсы с выхода второго разряда регистра 37 поступают на элемент 55, а импульсы с выхода четвертого разряда регистра поступают на элемент 54 и далее к инвертору 2. Последовательность импульсов

U и Uвмо,мент 5 v/3 (фиг.2) меняется на обратную повторно.

Таким образом, на выходах инверторов и преобразовательных ячеек создается напряжение, соответствующее

Uò фэ Uòр5 и UT 6 (фиг ° 2) °

Коэффициенты трансформации по вторичным обмоткам основных трансфор2р маторов первой ветви фаз АС, ВС и первой и второй ветвей фазы ВА: КпА, К с > Kkв» Кпвэ у К1в2ю К1А Кпс1 ю

К К

AB1 t А2 ° К С 21 K1(33 ю КпА2 Кпсй °

K „B> соответственно равны между со25 бой и совместно с коэффициентом трансформации i-го вспомогательного трансформатора (K,„„ ) выбираются из соотношений

„всп — /(n3 )1

К (ъ-2) Bcn -" (rn-s) вск з

1 °

K(l-i) всп = ЗК(всп 13

КпА ЗК<всп

1А2 где N = n 3 — число ступенек на

40 шестой части периода выходного напряжения;

m, n — число соответственно вспомогательных.инверторов и преобразовательных ячеек основ45 . ного инвертора,"

i=1» 2,...,m — порядковый номер вспомогательного инвертора, Коэффициенты трансформации по вторичным обмоткам трансформаторов преяп образователя при n=2, m=1 равны

K scn = 1» К2А = 2, К<«5 К„д2 =

= 7.

При этом напряжение на вторичных обмотках Uc, с амплитудами ступенек я5 Ъ„, величина которых отсчитывается по оси абцисс (фиг ° 2), связано следующим образом. (1024 UPg U045 U025 (12 е

009 4 4- = (- р20 (025 U5 3

1520643

20 о< - а<в а< В «9 028

ОХ9 o

Остальные ступеньки образуются за счет сложения или вычитания напряжений вторичных обмоток

0з ов + Uo

06 Uo> + 0о<о: Ф а9 о<о ° 10

В преобразователе полупериод выходного напряжения разбит на три равных интервала. На первом интервале замыкаются ключи 30, 32 и 36. При этом 15

Up,с Uog + Up9 — 0а<о в

U сь (- а< < . а<5 Uo

Овд (а з+ Uo 9 )

На втором интервале замыкаются ключи 31, 32 и 35. При этом да = -(Uo

U c> = -(Uo

На третьем интервале замыкаются ключи 30, 33 и 34, При этом

0Ас Uo8 + Uo9 0<о

Осв = Uo

<"<вд Uozo+ Uoz< + <<оа1 °

В следующий полупериод выходного напряжения работа преобразователя 30 осуществляется аналогично описанному в сооответствии с временными диаграммами (фиг.2), В предлагаемом преобразователе основные трансформаторы работают с тройной частотой выходного напряжения (ЗГ), а их коэффициент расчетной мощности К „, = l/ +n . Первый вспомогательный трансформатор раборает иа частоте ЗпГ, а частота каж- 40 дого последующего вспомогательного трансформатора, как и в известном устройстве, в три раза больше частоты предыдущего трансформатора.

По отношению к известному предложенный преобразователь имеет меньшее значение разбаланса напряжениИ фаз при несимметричной нагрузке °

Формула и э о б р е т е н и я

Преобразователь постоянного напряжения в трехфаэное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и-ячейковый однофазный инвертор и m вспомогательных однофаэных инвер торов, нагруженных соответственно на первичные обмотки и основных и m вспомогательных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в две фазы, включенные по схеме открытого треугольника, вершины которого соединены с выходными выводами преобразователя, причем каждая иэ указанных фаз содержит две параллельные ветви, в первую из которых включены последовательно вторичные обмотки и основных трансформаторов, а во вторую последовательно включены вторичные обмотки и основных и m вспомогательных трансформаторов, одни концы этих ветвей соединены между собой непосредственно, а другие — через основные ключи переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, каждый из л основных и ш вспомогательных трансформаторов введены соответственно по три и две дополнительные вторичные обмотки, образующие третью фазу, состоящую иэ трех параллельных ветвей, в первую и вторую иэ которых вклачены последовательно дополнительные вторичные обмотки и основных и ш вспомогательных трансформаторов, а в третью — только дополнительные обмотки и основных трансформаторов, при этом одни концы этих трех ветвей .. соединены между собой непосредствен-. но, а другие концы — через введенные дополнительные ключи переменного тока, причем три фазы соединены между собой по схеме закрытого треугольника.

1520643

1520643

Составитель. В.Моин

Техред Л.Олийнык Корректор И.Пажо

Редактор А,Мотыль

Заказ 6768!56 Тираж 648 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, !О!