Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов, повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. На выходе основного однофазного инвертора на ключах 1 - 4 формируется прямоугольное напряжение с частотой, в 21 раз большей частоты выходного напряжения преобразователя. Посредством основного трансформатора 9, вспомогательного трансформатора 10 и ключей переменного тока 14 - 20 на выходных выводах преобразователя A, B, C формируется 11-ступенчатое фазное напряжение. Ключи переменного тока 14 - 20 управляются по определенному алгоритму с блока управления. Соотношение чисел витков секций вторичной обмотки основного трансформатора 11 и 12 равно 3:4. Коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформаторов 9 и 10 относятся между собой как 7:2. 3 ил., 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
151) 4 Н 02 М 7/5395
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А 8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 44001 54/24-07 (22) 30,03.88 (46) 07,12.89, Бюл, )) 45 (71) 1:расноярский сельскохозяйственный институт (72) А.М.Азаров (53) 62).3)4,58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СГСР
Р )2757)79 кл. Н 02 М 7/53951 1985.
Авторское свидетельство СГСР
Р 14)0243, кл. Н 02 М 7/5395, 1987. (54) ПРЕОВРЛ-ORATFËÜ ПОСТОЯННОГО
НЛПРЯ)КЕНИЯ В ТРЕХ">АЗНОЕ КВАЗИСИНУСО )ЩЛЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения уменьшение массы и габаритов, повышение качсcTBR выходного напряжения
„„Я0„„1527697 А1
2 путем уменьшения коэффициента гармоник. На выходе основного однофазного инвертора на ключах 1-4 формируется прямоугольное напряжение с частотой и 21 раз большей частоты выходного напряжения преобразователя. Посредством основного трансформатора 9, вспомогательного трансформатора 10 и ключей переменного тока 14-20 на выходных выводах преобразователя
А, В, С AopMHpóåòñÿ 11-ступенчатое фазное напряжение ° Кличи переменного тока 14-20 управляются по определенному алгоритму с блока управления, ГooTHopleHHe чисел витков секций вторичной обмотки основного трансформатора 11 и 12 равно 3:4. Коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформаторов 9 и 10 относятся между собой как 7:2, 5 ил.
)527697
Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано в системах вторичного электропитания и электрапривода.
5 ()ель изобретения — уменьшение массы и габаритов, IIOBblllleHHe качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.
На фиг,1 показана принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг.2 — принципиальная схема системы управления преобразователем; на фиг.3 — диаграммы, поясняющие принцип формирования импульсов управ- 15 ления снловими ключами преобразователя; на фиг.4 и 5 — таблицы истинности программируемых постоянных запоминающих устройств °
Преобразователь (фиг.1) содержит 20
ОСНОВНОЙ II ВСПОМОГатеЛЬНЫй ОДНафаэные инверторы, випалненные соответственно на ключах 1-4 и 5-8. Выходьl инверторов нагружены на первичные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансфарматсров. Секции 11 и 12 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и вторичная обмотка 13 вспомогательного трапсформатара 10 соединены между собой и через ключи 14-22 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя.
Блок управления (фиг.2) преобразователем со li ржит задающий reHepa35 тар 23, выход которого соединен через тр ггер 24 и блэк 25 буферных усилителей с управляющими входами ключей 1-4 инвертара ° Кроме того, выход задающего генератора 23 подклю- „< чен к входам двоичных счетчиков
26 и 27 импульсов, выходы которых нагружены на адресные входы программируемых постоянных запоминающих ус.тр.>lie òí 78 н 29, Выходы 30, 31 и 32-40 эленеHTQH 28 и 29 соединены через логические элементы HF. 41 и 42 и блок 25 с управляющими входами ключей 5-8 и 14-22 преобразователя, причем номера выходов блока 25 саат50 ветствуют номерам ключей, к которым они подключены.
На Фиг.3 диаграммы 43-61 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 43 — задающего генератора 23, 44 и ч5 — прямого и инверс5 ного ныхадав триггера 24 (импульсы управления ключами 1-4 инвертара), 46-4Π— на выходах 30, 31 элемента
28 и выходах элементов 41 и 42 (импульсы управления ключами 5-8 инвертора), 50, 51 — трансформаторов 9 и
10, 52-60 — на выходах 32-40 элемента 29 (импульсы управления ключами
14-22)> 61 — преобразователя (форма выходного фазнога напряжения 11„ ).
Устройство работает следующим образом.
Задающий генератор 23 (фиг,2) формирует IIQcJILpoBBTLJlbHocTh импульсов 43 (фиг.3), которая поступает на вход триггера 24 и входы двоичных счетчиков 26 и 27 с коэффициентами пересчета, равными 14 и 21 соответственна. Сигналы 44 и 45 прямого и инверсного выходав триггера 24 усиливаются блоком 25 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1-4 инвертора, С выходов счет— чиков 26 и 27 импульсы поступают на адресные входы программируемых постоянных запоминающих устройств 28 и 29, логические состояния выходов
30, 31 и 32-40 которых в зависимости от кода адреса представлены в таблицах на фиг.4 и 5. Причем уровень логического нуля на входе блока
25 обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы — открытое, В результат формируются необходимые последовательности 46-49, 52-60 импульсов управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 61 преобразователя можно разделить на 21 равный интервал, что соответствует 21-му состоянию элемента 29. На первом интервале сигналы логических нулей с выходов 30 и 31 элемента 28 инвертируются элементами HF. 41 и 42, усиливаются блоком 25 и отпирают силовые ключи 6 и 8 вспомогательного инвертора, Кроме того, сигналы логических елиниц с выходов 35, 36 и
38 элемента 29 усиливаются блоком
25 и отпирают ключи 17, 18 и 20 переменного тока. Остальные ключи преобразователя заперты сигналами логических нулей с соответствующих выходов элементов 28 и 29.
На втором интервале сигнал логического нуля с выхода 30 элемента
28 инвертируется элементом HF, 41, усиливается блоком 25 и отпирает ключ 6 вспомогательного инвертора.
Сигналы логических единиц с выхода
1527697
31 элемента 28 и выходов 34, 37 и
38 элемента 29 усиливаются блоком
25 и отпирают ключи 7, 16, 19 и 20. формирование импульсов управления на следующих интерналах происходит аналогично описанному в соответствиь с диаграммами 43-60 (фиг.3) и таблицами истинности элементов 28 и 29 (фиг. 4 и 5). В результате работы инверторон на обмотках трансформаторов 9 и JO формируются напряжения
50 и 51 (фиг.3), а на фазе нагрузки соединенной звездой — одиннадцатиступенчатое напряжение 61 . Амплитуды ступеней с первой по одиннадцатую
lJ., 5Б 7П соответственно равны —, П, 8U 10U 111! 13Г 14Г
3U 4U где
3 3 3 3 3
U — амплитуда первой ступени выходного линейного напряжения. При этом напряжения на секциях 11 12 основного трансформатора 9 соответственно равны ÇU и 4U, на вторичной обмотке 13 вспомогательного трансформатора
JO — 21;> т.е. промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора 9 делит ее по числу витков в o òíî!t!Lнии 3:4, а коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформаторов относятся между собой как 7:2. Полупериод выходного напряжения 61 можно разделить на 21 равный интервал, На первом интервале напряжение на обмотке 13 вспомогательного трансформатора 10 равно нулю и замкнуты ключи 1, 4, 6, 8, 17, 18 и 20 (диаграммы 44, 47, 49, 55, 56 58). При этом через замкнутые ключи 20 и 17 к выходным выводам А, В прикладывается напряжение секции 12, равное 4U.
К выводам Г>, С через ключи 17 и 18 прикладывается сумма напряжений секций 11, 12, равная — 7U, а к выводам
С А через ключи 18 20 — напряжение
1 секции 11, равное 31 Ä
При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны
1! A!J — 1! ся 41! — 31! 1!
1!
3 3 3
U ас — П A ь -7!! — 4U «1 1U
3 3 3
Uс = -(!д + )
10U т, е. формируются первая положительная, восьмая отрицательная и седьмая положительная ступени фазных напряжений
"д1 П "с
На нтором интервале замкнуты ключи
2, 3, 6, 7, 16, 19 и 20. Меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 9 и появляется напряжение на обмотке 13 трансформатора
l0, равное 2U. К выводам А, В через ключи 20 и 16 прикладывается сумма напряжений секции l!и обмотки 13, равная 5Г, к выводам В, С через ключи 16 и 19 — сумма напряжений секций 11 и 12, равная 7U к выводам С, А через. ключи
l9 и 20 — разность напряжений секции
12 и обмотки 13, равная 2U. Фазные напряжения UA Г8 lJ становятся рав20 ными U, — 4U, ЗГ, т.е. формируются вторая положительная, девятая отрицательная и шестая положительная ступени фазных напряжений, На следующих интервалах работа преобразователя происхо25 дит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 43-60 (фиг,3) и таблицами истинности элементов 28 и
29 (Аиг.4 и 5), Подключение любой ветви схемы с
3р помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.
В предлагаемом преобразователе формируется одиннадцатиступенчатая форма кривой выходного напряжения без усложнения схемы преобразователя
45 вместо восьмиступенчатой кривой в известном преобразователе. Частота работы основного трансформатора в
21 раз превышает выходную (н известном преобразователе частота работь! основчого трансформатора в 15 раз выше выходной), Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий оснонной и вспомогательный однофазные инверторы на управляемь!х ключах, 7 1527697 8!
15 нагруженные соответственно на основной и вспомогательный трансформаторы, концы вторичной обмотки первого иэ которых подключены через ключи переменного тока к каждому иэ выходных выводов преобразователя, а ее промежуточный отвод соединен с выходными выводами преобразователя через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока, и блок управления, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, повышения качества выходного напряжения путем уменьшения ко эффициента гармоник, промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении
3:4, а коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформаторов относятся между собой как 7:2, а блок управления выполнен обеспечивающим формирование сигналов управления управляемыми ключами основного и вспомогательного однофазных генераторов и ключами переменно го тока в соответствии с таблицами истинности по фиг.4 и 5.
74 б
1Е
11
18
1У
2g
77
)527697
43 ф4
Ф6
47
48
49
51
52
Я
5Ф
56
57
50 я
1527б97
Вьяаднай над
Кад айса
Ф ды8п Ы яю
0 0
100
0 0
1 7 а 0
0 а а
0 0
l l7
1 1 О
0 а а а
0 0 7
0 а
0 1
6 0 0
010
0 0
0 1
7 0 G
0 0
0 1
1 7 0
7 1
Д 0
0 0 1
0 1 О
0 0
7 1 а 0
0 1
17 0 1
1 0 1
0 а
1 0 и а
7Z 0 7
13 0 !! а
001 о
0 1! а а 0
0 0
И 0 и
15 0 !
7 0 1
0 0
0 0
76 0 1
77 1 0
1 0
0 0 1
1 0
0 1
0 0
1 0
70 1
19 1
0 1 0
1 0
7 7 о а
1 7 0
0 0
ZO 0
0 а
Zt !
0 1
0 0
40иг.5
Составите7н В, .1о3 н
Редактор H . Тупина Техред H.73идик Корректор М.Шаропи
Заказ 75!7/5б тираж 646 Подписное
ННП1НП! j 7с уji, 3рстве иного ко3пг3 е iH ио и 3обрете3щям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москв:3, Ж- 35, Раушская наб,, д. 4/5 (. Ъ
H pl
Про333 33.7дс-f .3< HH » члательс ки33 комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, ) 01
