Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения напряжения на ключах переменного тока и уменьшение массы и габаритов. Преобразователь содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные на ключах 1 - 4 и 5 - 8 соответственно и нагруженные на первичные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Первая, вторая и третья вторичные обмотки 11, 12 и 13 основного трансформатора и вторичные обмотки 14, 15 вспомогательного трансформатора соединены между собой и через ключи переменного тока 16 - 27 соединены с выходными выводами A, B, C преобразователя. При определенном алгоритме коммутации ключей переменного тока 16 - 27 и ключей 1 - 8 основного и вспомогательного однофазных инверторов фазное выходное напряжение преобразователя имеет 11-ступенчатую форму, близкую к синусоидальной. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 И 7/539

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4420503/24-07 (22) 04.05,38 (46) 23.02.90. Бюл. Р 7 (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.И.Азаров (53) 621.314.58(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1275717, кл. Н 02 И 7/5395, 1986.

Авторское свидетельство СССР

У 1432703, кл, Н 02 21 7/539, 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КЗАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЙХЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения напряжения на ключах переменного

„Л0„„15453 I 1 А1

2 тока и уменьшение массы и габаритов, Преобразователь содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные на ключах 1-4 и 5-8 соответственно и нагруженные на первич" ные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Первая, вторая и третья вторичные обмотки 11, 12 и 13 основного трансформатора и вторичные обмотки 149 15 вспомогательного трансформатора соединены между собой и через ключи переменного тока 16-27 соединены с выходными выводами А, 3, С преобразователя. При определенном алгоритме коммутации ключей переменного тока 16-27 и ключей 1-8 основного и вспомогательного однофазных инверторов фазное выходное напряжение преобразователя имеет

11-ступенчатую форму, близкую к синусоидальной. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

-7U — 4U "-l J

4% U

3 3

10U

Use — Upe

Up= — — — — — —:=

Uc = ())д — ))ь) =

5 15453! триггера 29. Во второй полупериод

4 триггер 50 переключается в состояние

"0", и на выход элемента 53 проходят инверсные сигналы с выхода триггера

29. Такая смена последовательностей

5 импульсов определяется алгоритмом работы ключей 16-27 (диаграммы 79-90, фиг. 3). Полупериод выходного напряжения 91 преобразователя можно разде- )0 лить на 21 равный интервал, что соответствует 21-му состоянию элемента 33.

На первом интервале, в соответствии с таблицей фиг. 4, сигналы логических единиц с выходов 34, 37, 41, 42, 44 элемента 33 обеспечивают прохождение прямой последовательности импульсов с выхода триггера 29 через элементы 51, 55, 56, 58 на управляющие входы ключей 5, 19, 20, 22 и ин- 20 версной последовательности импульсов через элементы 5?„ 54, 57, 59 и блок

30 буферных усилителей на управляющие входы ключей .7, 18, 21, 23. Кроме того, выходные импульсы. элементов 25

51, 52 инвертируются элементами 64, 65 и через блок 30 поступают на управляющие входы ключей 6, 8 вспомогательного инвертора. Сигналы логических нулей с выходов 39, 46 вЂ, 49 эле- 30 мента 33 запирают элементы 67, 68, 60-63, а следовательно, и силовые клочи l 6, 17, 24-27. Формирование импульсов управления всеми силовыми ключами преобразователя на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 69-90 (фиг . 3) и таблицей истинности (фиг . 4) элемента 33. В результате работы инверторов на обмотках 40 трансформаторов 9, 10 Формируются прямоугольные напряжения 77, 78, а на фазе нагрузки при соединении ее звездой — напряжение 91 „близкое по. форме к синусоидальному. Амплитуды ступеней с 1 по 11 этого напряжения

5U 7U 8U 10U 1П) р н —Ç,U, —Ç, 13U 14))

4U †â€, где U — амплитуда нап3 3 50 ряжения на обмотках )3, 14 вспомогательного трансформатора 1 О. Для получения напряжения с указанными амплитудами ступеней напряжения на вторичных обмотках 11-13 основного транс— форматора 9 должны бйть равны 2U, 3U, 2Ц, т.е. числа витков обмоток 11-13 основного трансформатора 9 и обмоток

14 и )5 вспомогательного трансформа! 6 тора 1О должны относится как 2:3:2:

:1:! .

Основной и вспомогательный инверторы и трансформаторы могут работать на любой высокой частоте, кратной выходной частоте преобразователя. При этом кратность частот определяется коэффициентом деления делителя частоты 31 и числом ступеней в полупериоде выходного напряжения. Пусть коэффициент деления делителя 31 частоты равен, например двум. Тогла интервал каждой ступени напряжения 91 можно разделить на два подынтервала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 9.

На первом подынтервале первого интервала замыкают клочи 1, 4, 5,8, l9, 20, 22 (диаграммы 70, 73, 76, 82, 83, 85 фиг . 3) . При этом напряжения на вторичных обмотках 1):-13 основного трансформатора 9 равно соответственно 2U, 3U, 2U, а на вторичных обмотках 14-15 вспомогательного трансформатора 10 равны U. К выходным выводам А, В преобразователя через замкнутые ключи 22 и 19 прикладывается ал1 ебраическая сумма напряжений обмоток ) 2-14, равная 4U, х выводам

В, С через клочи 19 20 сумма напря- жений обмоток )1, 12, l3, равна) (-7U), к выводам С, А — через ключи

20, 22 — сумма напряжений обмоток 1) и 14, равная 3U. В этом случ.ае при соединении нагрузки звездой физные напряжения равны

UA@ Uca 4U 3U 1), Ua = — — — — — = — — — — = -

3 3 3

На втором подынтервале первого интервала замыкают ключи 2, 3, 6, 7, 18, 21, 23 меняется полярность напряжений на,обмотках трансформаторов 9 и 10. К выходным выводам А, В прикладывается алгебраическая сумма напря— жений обмоток 11, 12, 15 равная 4U, к выводам В, С вЂ” сумма напряжений обмоток ) 1 — 13, равная (-7U) к выводам С, А — сумма напряжений обмоток

13 и 15, равная 30, поэтому величины линейных и фазных напряжений остаются прежними. В дальнейшем на первом интервале при любом коэффициенте деле 545311 ния делителя 31 частоты работа ключей .переменного тока повторяется для не" четных и четных подынтервалов соответственно и формируются первая положи5 тельная, восьмая отрицательная, седьмая положительная ступени фазных напряжений Up, Уь, Uc соответственно.

На первом подынтервале второго интервала замыкают ключи 1, 4, 5, 7, 1р

19, 20,.22 меняется полярность напряжений на обмотках 11-13 основного трансформатора 9, а напряжение на обмотках 14, 15 вспомогательного транс- форматора 1 О становится равным нулю. 15

К выводам А, В, прикладывается сумма напряжений обмоток 12, 13, равная 5U, к выводам В, С вЂ” сумма напряжений обмоток 11, 12, 13, равная (-7U), к выводам С, А напряжение обмоток 11, рав "2p ное 2U. При этом фазные напряжения обмоток становятся равными 0д = U, Us = -4U Uä 3U т.е. формируется вторая положительная, девятая отрицательная и шестая положительная ступе- 25 ни фаэных напряжений.

В дальнейшем работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммамн 69-91 (фиг.32 импульсов управления ключами преобра- 30 зователя.

Подключение любой ветки схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность проХождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение. каждого интервала. Это обуслащтивФет работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного 4р напряжения, В предлагаемом преобразователе уменьшено приложенное к ключам переменного тока напряжение и снижена масса основного и вспомогательного трансформаторов.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, выходами соединенные с первичными обмотками основного и вспомогательного трансформаторов, первый из которых содержит три вторичные обмотки, а второй — две вторичные обмотки, а также четыре группы ключей переменного тока, по три ключа в каждой группе, одни силовые выводы которых подключены к соответствующим выходным выводам преобразователя, а другие силовые выводы ключей каждой группы объединены и образуют четыре общие точки, из которых первая и четвертая соединины с началом первой и концом третьей вторичных обмоток основного трансформатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения напряжения на ключах переменного тока и уменьшения массы и габаритов, объединенные начало второй и конец первой, а также начало третьей и конец второй Ъторичных обмоток основного трансформатора соединены порознь через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора с общими точками второй и третьей групп ключей переменного тока соответственно.

2 ° Преобразователь по.п, 1, о тл и ч а ю шийся тем, что числа витков первой, второй и третьей вторичных обмоток основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора относятся между собой как 2:3:2:1:1.

l5453ll

1545311

154531 f

8b О 0

О7О7

0 7

0 0 7

П7ОО

7 О

7 7

7 7

ohio

76 7 1

7 0 7 7

7 g

g 7 0 0

7 7 О 7

О О

1 0 7

О 7

7 У 0 1

О 7

g 7 0 0

1 О

Редактор

С,Патрушева

Корректор, 0. Пипле

Заказ 496

Тираж 494

Подписное

ВНИИПИ Государственного

113035, СССР

r. Ужгород, Производственно-издательский комбинат

"Патент", Гагарина, 101 ул.

/Ы

pdp8cQ

Составитель В.Моин

Техред А.Кравчук комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5