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 путем уменьшения коэффициента гармоник. Однофазный инвертор на силовых ключах 1 - 4 питает трансформатор 5. Концы равных секций 6 и 7 основной вторичной обмотки трансформатора 5 через ключи переменного тока 12 - 17 соединены с выходными выводами A, B, C инвертора. Ключи переменного тока 18 - 25 соединяют отвод от средней точки основной вторичной обмотки трансформатора 5 через секции дополнительной вторичной обмотки 8 - 11 трансформатора 5 с выходными выводами A, B, C преобразователя. При определенном алгоритме коммутации ключей переменного тока 12 - 25 прямоугольное напряжение на обмотках трансформатора 5 с повышенной частотой, кратной частоте выходного напряжения, преобразуется в трехфазное квазисинусоидальное напряжение. При этом число отводов дополнительной вторичной обмотки трансформатора 5 равно (N/3) - 2, где N - число ступеней в четверти периода фазного выходного напряжения. 4 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) S Н 02 М 7 539

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1 ) 442531 5/24-07 (22) 16.05.88 (46) 23.02.90. Бюл. 11 - 7 (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.N.Àçàðîâ (53) 621.314.58(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1305817, кл. Н 02 М 7/5395, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М - 1339830, кл. Н 02 М 7/58, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО .

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ HAIIP;INEHHE (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и .электропривода, Цель изобретения повышение качества выходного напряжения путем уменьыения коэффициента гармоник. Однофазный инвертор на силовых ключах 1-4 питает трансформаSU„„1545312 Л1

2 тор 5. Концы равных секций 6 и 7 основной вторичной обмотки трансформатора 5 через ключи переменного тока

12-17 соединены с выходными выводами

А, В, С инвертора. Ключи переменного тока 18-25 соединяют отвод от средней точки основной вторичной обмотки трансформатора 5 через секции дополнительной вторичной обмотки 8-11 трансформатора 5 с выходными выводами А, В, С преобразователя. При определенном алгоритме коммутации ключей переменного тока 12-25 прямоугольное напряжение на обмотках трансформатора 5 с повышенной частотой, кратной частоте выходного; напряжения, преобразуется в трехфазное квазисинусоидальное напряжение. При этом, число отводов дополнительной вторичной обмотки трансформатора 5 равно (И/3);2, где N — число ступеней в четверти периода фазного выходного напряжения.

4 ил.

1545312

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

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразо- 10 фателл для случая, когда каждая дополнительная обмотка содержит по одному промежуточному отводу; на фиг, 2— принципиальная схема. системы управлейия преобразователем; на фиг. 3— диаграммы, поясняющие принцип у форМирования импульсов управления ключами преобразователя: на фиг. 4 — таб- лица истинности, программируемого постоянного запоминающего устройства.. 20

Преобразователь (фиг. 1) содержит однофазный инвертор, выполненный на ключах 1 4, выход которого нагружен на первичную обмотку трансформатора 5.

Секции 6, 7 основной вторичной обмот- 25

Ки трансформатора 5 н секции 8-11 дополнительных вторичных обмоток трансформаторов подключены через ключи переменного тока 12-25 к выходным выводам А, В, С преобразователя, 30

Блок управления преобразователем (фиг. 2) содержит задающий генератор

26, выход которого соединен через триггер 27 и блок 28 буферных усилителей с управляющими входами ключей

I-4 инвертора.. Кроме того, выход за-. дающего генератора 26 подключен че рез делитель 29 частоты с изменяемым коэффициентом деления к входу двоичного счетчика 30, выходы которого 40 соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства 31. Выходы 32-45 последнего связаны через триггер 46, логические элементы 2-2И-2ИЛИ 47, элемент НЕ 48, элементы 2И 49, 50, элементы 2-2И-2ИЛИ 51-58 и блок 28— с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 28 соответствуют номерам

50 ключей, к которым они подключены.

На фиг, 3 диаграммы 59-78 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 59 — задающего генератора 26, 60;.61 — прямого и инверсного выходов триггера 27 (импуль55 сы управления ключами 1, 4 и 2, 3 инвертора), 62 — трансформатора 5, 63 — делителя частоты 29, 64-73 элементов 49-53 (импульсы управления ключами 12- 1); 74-77 на выходах

42-45 элемента 31 (импульсы управления ключами 22-25), 78 — преобразователя (выходное фазное напряжение Цд).

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 26 (фиг. 2) формирует последовательность импульсов 59 (фиг.3), которая поступает на вход триггера 27, Сигналы 60 и 61 с его прямого и инверсного выходов усиливаются блоком 23 буферных усилителей и поступают на управляющие вхоцы силовых ключей 1-4 инвертора. Кроме того, частота задающего генератора 26 делится делителем 29 частоты, например на два, и поступает на вход двоичного счетчика 30 с коэффициентом пересчета, равным 13. С выходов счетчика 30 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31, логические состояния выходов 32-45 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг, 4.

Выходные сигналы элемента 31. разрешают или запрещают прохождение импульсов 60 и 61 с прямого и инверсного выходов триггера 27 на входы блока 28, Причем уровень логического нуля на входе блока 23 обеспечивает закрытое состояние силового ключа

\ преобразователя, а уровень логической единицы — открытое, Триггер 46 и логические элементы 47 и 48, обеспечивают инвертирование импульсов прямого и инверсного выходов триггера 27, поступающих на вход элементов

49-58, через каждый полупериод выходного напряжения преобразователя, В первый полупериод сигналом логической единицы с выхода 32 элемента 31 триггер 46 устанавливается в логическое состояние "1" и. на выход элемента 47 проходит прямая последовательность импульсов с выхода триггера 27. Во второй полупериод триггер 46 переключается в состояние "О", и на выход элемента 47 проходят инверсные сигналы с выхода триггера 27.

Такая смена последовательностей импульсов определяется алгоритмом работы ключей 12-21 (диаграммы 64-73, фиг. 3). Полупериод выходного напряжения 78.преобразователя можно разде= лить на 1 8 равных интервалов, что

5 15453 соответствует 13-ти состояниям элемента 31.

На первом интервале в соответствии с таблицей на фиг. 4 сигналы логических единиц с выходов 35 и 36 элемен5 та 31 обеспечивают прохождение прямой последовательности импульсов с выхода триггера 27 через элементы 52 и 53 на управляющие входы ключей 15 и 16, и инверсной последовательности импульсов через элементы 51 и 54 и блок

28 буферных усилителей на управляющие входы ключей 14 и 17. Кроме того, сигналы логических единиц с выходов

42 и 43 отпирают силовые ключи 22 и 23. Сигналы логических нулей с выходов 33, 38-41, 44, 45 элемента 31 запираются элементы 49, 50, 55-58, а следовательно, и силовые ключи 12, 20

13, 18 — 21, 24, 25.

Формирование импульсов управления всеми силовыми ключами преобразователя на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии 25 с диаграммами 59-77 (фиг. 3) и таблицей истинности (фиг, 4) элемента 31.

В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 5 формируется прямоугольное напряжение 62, а на фа- 30 зе нагрузки при соединении ее звездой — напряжение 78, близкое по форме к синусоидальному.

Амплитуды ступеней с первой по девятую этого напряжения равны

2 4 7 8 10 ll

-U -U 2U -U, -U, 3U, — U, †.-U, 4U, 3 3 3 3 3 где U — амплитуда напряжения на секциях 8-11 дополнительных обмоток.

Для получения напряжения с указанны- 4О ми амплитудами ступеней, напряжения на секциях 6, 7 основной вторичной, обмотки трансформатора 5 должны быть по ÇU, т.е. числа витков секций основной и дополнительной обмоток долж- 45 ны относится как 3:1. При формировании N-ступенчатого выкодного напряжения это отношение примет вид N/3:1, а число промежуточных отводов в каждой дополнительной обмотке должны быть — — 2 где N 6 9, 12 — число

3

У Ф ступеней в четверти периода выходного напряжения преобразователя.

Инвертор и трансформатор могут работать на любой выеокой частоте, кратной выходной. При этом кратность частот определяется коэффициентом деления делителя 29 частоты и числом

12 6 ступеней N„Ïóñòü коэффициент деления делителя частоты 29 равен, например двум (фиг, 3). Тогда интервал каждой ступени напряжения 78 можно разделить на два подинтервала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 5.

На первом подинтервале первого интервала замыкают ключи переменного тока 15, 16, 22, 23 (диаграммы 67, 68, 74, 75 фиг, 3). При этом к выходным выводам А, B и С, А преобразователя прикладываются напряжения соответственно секций 7, 6 равные по 3U, а к выводам С,  — сумма напряжений этих секций равная 6U. В этом случае при соединении нагрузки звездой фазные напряжения равны:

Нлa — U ÇU — ÇU

U — — — — — --- = — — — — = 0

3 3

U ac Uк -6U — 3U с и ь

3 3

3 у

Я

Uc

2 „10

Ug = -U U = "- --U3 3 т.е, формируются первая положительная, седьмая отрицательная и пятая положиUñ,(Пя + Uü,) °

Иа втором подинтервале первого интервала замыкают ключи 14, 17, 22

23, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 5. К выходным выводам А, Р и С, В прикладываются напряжения секций 6, 7, а к выводам В, С вЂ” их сумма, Поэтому величины линейных и фазных напряжений остаются прежними, В дальнейшем на первом интервале при любом коэффициенте деления делителя 29 частоты работа ключей переменного тока повторяется для нечетных и четных подинтервалов соответственно и формируются нулевая, шестая отрицательная и шестая положительная ступени фазных напряжений U>, U, U соответственно.

На первом подинтервале второго интервала замыкают ключи 15, 16, 19, 23, меняется полярность напряжений на секциях 6, 7. К выводам А, В прикладывается сумма напряжений секций 7 и 11 равная 4U, к выводам С, А — разность напряжений секций 6 и 11 равная 2U, к выводам В, С вЂ” сумма напряжений секций 6, 7 равная 6U. При этом фазные напряжения становится р авными

l5453,l2 тельная ступени фазных напряжений, В дальнейшем работа преобразлвателя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 59-77 им5 пульсов управления ключами преобразователя.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока 1р 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.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напря- 20 жения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий однофазн@й инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, имеющего одну основную и две дополни- 25 тельные вторичные обмотки, а также три группы ключей переменного тока, по три ключа в каждой, одни силовые вЬ)воды которых соединены.с выходными выводами преобразователя, а другие 30 их выводы объединены в три общие точки, две из которых подключены к концам основной вторичной обмотки трансформатора, а третья общая точка ключей соединена с отводом ее средней точки через три параллельные ветви, из которых первая и вторая содержат по дополнительной вторичной обмотке трансформатора и ключу переменного тока, а третья ветвь — ключ переменного тока, причем дополнительные обмотки включены встречно, о т JI u ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, каждая из укаэанных дополнительных обмоток трансформатора содержит по N/3 — 2 промежуточных отводов, которые делят ее по числу витков на равные части и подключены через ключи переменного тока к средней точке основной вторичной обмотки трансформатора, числа витков секций основной и дополнительных обмоток относятся между собой как N/3:1, где N = 3 (I +1) — число ступеней в четверти периода фазного выходного напряжения преобразователя, а I<— любое целое число, 1545312

О

О

Ю б7

68 б9

77

7г

7s

76

77

Ж". 3

1545312

Редактор

С.Патрушева

Заказ 496

494

Тираж

Подписное при rrHT СССР комитета по изобретениям и открытиям

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", Ужгород, ул.

Гагарина, О О

О О

ВНИИПИ Государственного

1130353

Составитель В.Моин

Техред А.Кравчук

0 0

Корректор N.Kó÷åðÿâàÿ