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. Преобразователь содержит основной инвертор на управляемых ключах 1-4 и вспомогательный инвертор на управляемых ключах 5-8. Числа витков секций вторичной обмотки 11 (13, 15) и 12 (14.16) основного трансформатора 9 и вторичных обмоток 17

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/539

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 983945 (21) 4653613/07 (22) 21.02.89 (46) 30.01.91. Бюл. М 4 . (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.М.Азаров (53) 621.314.58 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 983945, кл. Н 02 M 7/537, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехни. ке и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропри„„БЦÄÄ 1624640 А2 вода. Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

Преобразователь содержит основной инвертор на управляемых ключах 1 — 4 и вспомогательный инвертор на управляемых ключах 5 — 8. Числа витков секций вторичной обмотки 11 (13, 15) и 12 (14,16) основного трансформатора 9 и вторичных обмоток 17 (19, 21) и 18(20,22) вспомогательного трансформатора 10 выбраны в соотношении

2:3;1:1. При определенном алгоритме коммутации управляемых ключей 1 — 8 и ключей

23 — 28 переменного тока выходное фазное напряжение преобразователя имеет девятиступенчатую квазисинусоидальную форму, 4 ил.

1624640

10

20 мотки основного трансформатора 9 и вторичные обмотки 17 — 22 вспомогательного трансформатора 10 соединены между со- . 25

35

45 ключами 1 — 4 основного инвертора);

54 — 57 — на выходах элементов 43, 48, 44, 50

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 преобразователя; на фиг,2 — принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг.3 — диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг.4 — таблица истинности программируемоro постоянного запоминающего устройства

Преобразователь (фиг.1) содержит основной и вспомогательный однЬфазные инверторы, выполненные соответственно на управляемых ключах 1-4 и 5 — 8. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Секции 11 — 16 вторичной оббай. и через ключи 23 — 28 переменного тока подключены к выходным выводам А, В, С преобразователя.

Блок управления (фиг.2) преобразователем содержит задающий генератор 29, - выход которого подключен к входу двоичного счетчика 30, нагруженного на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31. Выходы 32 — 41 последнего соединены через триггер 42, логические элементы 2 — 2И вЂ” 2ИЛИ 43, 44 и элементы 45 — 49 и блок 50 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей

1-8 и 23 — 28 преобразователя, причем номера выходов блока 50 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг.3 диаграммы 51 — 66 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов:

51 — задающего генератора 29;

52, 53 — на выходе 32 элемента 31 и выходе элемента 47 (импульсы управления

49 (импульсы управления ключами 5 —.8 вспомогательного инвертора);

58, 59 — трансформаторов 9, 10;

60 — 65 — на выходах 36 — 41 элемента 31 (импульсы управления ключами 23-28 пре образователя);

66 — преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 29 формирует последовательность импульсов 51 (фиг.3), которая поступает на вход двоичного счетчика 30 с коэффициентом пересчета, равным 18, С выхода счетчика 30 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 3 1, логические состояния выходов 32-41 которого в зависимости от кода адреса показаны в таблице на фиг.4.

Выходы элемента 31 нагружены на входы блока 50 буферных усилителей, причем уровень "0" на входе блока 50 обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень "1" — открытое.

Полупериод выходного напряжения 66 преобразователя можно разделить на 18 равных интервалов, что соответствует 18 логическим состояниям элемента 31.

На первом интервале сигналы "1" с выходов 32, 36, 39 усиливаются блоком 50 и отпирают силовые ключи 1,4 основного инвертора и ключи переменного тока 23, 26. С выхода 33 элемента 31 сигнал "1" устанавливает триггер 42 в состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя.

Выходные сигналы триггера 42 управляют работой элементов 43 и 44, через которые проходят сигналы с выходов 34 и 35 на управляющие входы ключей 5 — 8 вспомога.тельного инвертора. С выхода 34 сигнал "1" проходит через открытый элемент 43, усиливается блоком 50 и отпирает ключ 5 вспомогательнго инвертора. Сигналы "1" с выхода

32 элемента 31 и выхода элемента 43 инвер. тируются элементами 47 и 48 и запирают ключи 2, 3,6 вспомогательного инвертора, Сигналы "0" с инверсного выхода триггера 42 и эыхода 35 элемента 31 запирают элемент 44, а следовательно, и силовой ключ 7. С выхода элемента 44 сигнал "0" инвертируется элементом 49, усиливается блоком 50 и отпирает ключ 8. Остальные ключи переменного тока заперты сигналами

"0" с соответствующего выхода элемента 31.

Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 51 — 65 (фиг.3) и таблицей истинности элемента 31 (фиг.4), В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9 и 10 формируются напряжения 58, 59 {фиг.3), а на фазе нагрузки, 5 соединенной звездой, девятиступенчатое напряжение 66. Амплитуды ступеней с первой по девятую последнего равны

3

0 513 80 30 100 110 40 130

3 3 3 3 3

1624640 где Π— напряжение на вторичных обмотках .

17-22 вспомогательного трансформатора 10.

При этом напряжения на секциях 11, 13, 15 основного трансформатора 9 равны 2U, на секциях 12, 14, 16 — 3V, т.е. числа витков 5 секций вторичной обмотки основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора каждой фазы относятся между собой как 2:3:1:1.

Силовая схема преобразователя раба- 10 тает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи

1,4, 5, 8, 23, 26 (диаграммы 52, 54, 57, 60, 63, фиг.3). При этом через замкнутый ключ 23 к выходным выводам А, В преобразователя 15 прикладывается алгебраическая разность напряжений секций 11 и 12, основного инвертора 9 и обмотки 17 вспомогательного трансформатора 10, равная 40. К-выводам В, С через ключи 23 и 26 прикладывает- 20 ся алгебраическая сумма напряжений секций 11, 12, 15 и обмоток 17, 22, равная

-7U), а к выводам С, А через ключ 26- сумма напряжений обмотки 22 и секции 15,равная

3U. При этом фазные напряжения нагрузки, 25 соединенной звездой соответственно равны:

UA

Одв — UcA 40 — 3U U

3 . 3 3

Ua—

U8c — UA8 — 7U — 40 . 30

3 3 — 11U

U = — (UA + u8)

3 35 т,е. формируются первая положительная, седьмая отрицательная и шестая положительная ступени фазных напряжений UA, 08i UC.

На втором интервале замыкают ключи 40

1, 4, 6, 8, 23, 26, исчезает напряжение на обмотках 17 — 22 трансформатора 10. Через ключ 23 к выводам А, В прикладывается сумма напряжений секций 11, 12 равная 5U, к выводам В, С через ключи 23 и 26 приложена сумма напряжений секций 11, 12, 15, равная (-7U), к выводам С,А через ключ 26— напряжение секций 15, равное 20. Фазные напряжения становятся равными U, -40, 3U, т.е. формируются вторая положительная, восьмая отрицательная и пятая положительная ступени фаэных напряжений.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 51 — 66 (фиг.3) и таблицей истинности элемента 31 (фиг.4), Подключение любой ветви схемы с 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, Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт,св. М 983945, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, числа витков секций вторичной обмотки основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток вспомогательного трансформатора каждой фазы относятся между собой как 2:3:1:1. а блок управления выполнен обеспечивающим формирование сигналов управления ключами переменного тока в соответствии с таблицей истинности по фиг.4.

1624640

ОФЭ

Я

52

53

yt

Ю

57 б7

62

Составитель В,Моин

Редактор ТЯазоренко Техреду,Моргентал Корректор Н.Ревская Заказ 200 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101