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, вспомогательный и дополнительный однофазные инверторы на ключах 1-4, 5-8 и 9-12 соответственно. Основной , вспомогательный и дополнитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! Ц (я)з Н 02 М7/539

ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ KONNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4741659/07 (22) 27.09.89 (46) 07.09.91. Бюл. N- 33 (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.М.Азаров (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 994027, кл. Н 02 М 7/48, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N .1552320, кл. Н 02 М 7/48, 1988. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) 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, вспомогательный и дополнительный однофазные инверторы на ключах 1-4, 5-8 и 9-12 соответственно. Основной, вспомогательный и дополнитель0 4 () ф

О

1676048

Г

45

50 ный трансформаторы обозначенные соот ветственно 13, 14 и 15 имеют по две вторичные обмотки, подключенные через первый, второй, третий и четвертый ключи переменного -:ока, обозначенные соответственно 24, 27, 25 и 26 к выходным выводBM А, В, С преобразователя, При

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

Ц 9q ь иэобоете ния — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг. 1 прецставлена принципиальная схема силовой части преобразователя„ на фиг. 2 — принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг. 3— диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя.

Силовая часть преобразователя (фиг. 1) содержит О -.нонной, вспомогательный и дополнительный однофазныа инверторы, BM полненные соответственно на ключах 1-4, 5 — 8, 9- l2. Выходы инверторов соединены с первичныMI обмотками основного 13 и вспомогательно о и дополнительного трансформаторов 14 и 15. Секции 16-".9 основного трансформатора l3, вторичные Обмотки 20. 21 и 22, 23 трансформаторов 14 и

15 соединены через ключи 24 — 27 переменного тока в две фазы по схеме открытого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы А, В, С преобразователя.

Блок правлени преобразователем (фи., 2) содержит задаюший генератор 28, выход ко ГОрОГО подкллче ч к входу двоичнО

f o c÷eT÷ ëêç 29 импульсов с коэффициентом !

-:ересчета, равным 27, Выходы счетчика 29 нагружены на адресные входы программируемо 0 постОя HHol за помин ающеГО устройства 30, Выходы 31 — 40 последнего соединены ерез триггер 41, Логические элементы и Е 42-51,:-Глементы 2-2И вЂ” 2ИЛИ

52 — 56 и .:vox 57 буферныик усилителей с управляющими входами силовых ключей пре— образователя, причем номера выходов блока 57 соответству от номерам ключей, к которым Они подклю".ены.

На фиг, 3 диаграммы 58-76 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов; 58- задак)щего генератора

28; 59-68 — на вы:содах элементов 52 — 56 и

47-5". (импульсы управле ия ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов); определенном алгоритме коммутации ключей инверторов 1 — 12 и ключей переменного тока 24-27 между выходными выводами преобразователя формируется 13-ступенчатое квазисинусоидальное линейное напряжение. 1 з.п,ф-лы, 3 ил., 1 табл.

69-71 —.трансформаторов 13 — 15; 72-75 — на выходах 37-40 элемента 30 (импульсы управления ключами 24-27); 76 — преобразовэтеля (фОрмэ выходнОГО фэзнОГО напряжения), Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 28 формирует последовательность импульсов 58 (фиг, 3), которая поступает на вход двоичного счетчика

29 с коэффициентом пересчета, равным 27.

С выхода счетчика 29 импульсы поступают на адресные входы программируемого поcToRHHoI o запОминающего устройства 30, логические cocToÿHèiI выходов 31 — 40 которого в зависимости оТ кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 30 нагружены на входы блока буферных усилителей 57, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое сосгояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы— открытое. Полупериод выходного напряжения 76 преобразователя можно разделить на 27 равных интервалов, что соответствует

27-ми логическим состояниям элемента 30.

На первом интервале с выхода 31 элемента О сиГнэл "1 " (табл.) ycTßH88ëèвает триггер 41 в логическое состояние

"1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 41 управляют работой элементов 52—

56, через которые проходят сигналы с выходов 32 — 36 на управляющие входы ключей 1 — 4 и 5-12, С выходов 32 — 34 элемента

30 сигналы "1" проходят через открытые сигналом триггера 41 элементы 52 — 54, усиливаются блоком 57 и отпирают ключи 1,4 и

5,7 основного и зспомогательных инверторов, Сигналы "1" с выходов элементов 52-54 инвертируются элементами 47 — 49 и запирают ключи 2, 3, 6 и 8 инверторов.

С выходов 35 и 36 элемента 30 сигналы

"О" запирают элементы 55 и 56, а следовательно, и силовые клю и 9 и 11, Сигналы "О" на выходах элементов 55 и 56 инвертируются элементами 50 и 51 и Отпирают силовые

1676048 ключи 10 и 12. Сигналы "1" с выходов 38 и

40 элемента 30 отпирают ключи 25 и 27 переменного тока. Остальные ключи 24 и 26 переменного тока заперты сигналами "0" с выходов 37 и 39 элемента 30. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 58 — 76 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 30. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов

13 — 15 формируются напряжения 69-71 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, — ступенчатое напряжение 76, Для . получения формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 76, напряжения на каждой иэ секций 16 — 19 основного трансформатора 13 должны быть равны 50, а напряжения на каждой из вторичных обмоток 20, 21 и 22, 23 трансформаторов 14 и

15 соответственно 30 и U, где 0 — напряжение на вторичных обмотках 22 и 23 второго вспомогательного трансформатора 15. Таким образом, числа витков каждой секции вторичной обмотки основного трансформатора 13 и числа витков вторичных обмоток трансформаторов 14 и 15 должны относиться между собой как 5:3:1.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи

1, 4, 5, 7, 10, 12, 25 и 27 (диаграммы 59, 61, 63, 66, 68, 73, 75, фиг. 3). При этом напряжение на обмотках трансформаторов 14 и 15 равно нулю. Через замкнутый ключ 25 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается напряжение секции 18 основного трансформатора 13, равное 50, к выводам В и С через ключи 27 сумма напря. жений секций 18 и 19, равная (-10U), а к выводам С и А через ключи 27 и 25 напряжение секции 19, равное 5U, При этом фаэные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны:

3 3

0дв — 0cA 5U — 50

0в—

U вс — 0AB -1 OU — 50

3 3 — — — 50:

Uc = — (UA + 0в ) =50 т,е. формируются нулевая, девятая отрицательная и девятая положительная ступени фазных напряжений.

На втором интервале вместо ключа 10 замыкают ключ 9, появляется напряжение на обмотках 22 и 23 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 25 к выводам А и В прикладывается сумма напряжений секции 18 и обмотки 23, равная 60, к

50 вый выходной вывод преобразователя, обе половины этой обмотки имеют отвод от промежуточной точки и свободным выводом через соответственно первый и второй ключи переменного тока соединены соответственно с вторым и третьим выходными выводами преобразователя, первая и вторая вторичные обмотки вспомогательного трансформатора первым выводом через соответственно третий и четвертый ключи переменного тока соединены соответственно с вторым и третьим выходными выводами преобразователя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, введен дополнительный однофазный ин вертор, на выходе которого включена первичная обмотка введенного дополнительного трансформатора, первая вторичная обмотка которого включена между вторым выводом первой вторичной обмотки вспомогательвыводам В и С через ключ 27 вновь прикладывается сумма напряжений секций 18 и

19, равная (-10U), к выводам С и А через ключи 27 и 25 алгебраическая сумма напряжений обмотки 23 и секции 19, равная

40. Фазные напряжения становятся равны20 — 160 .140 ми;;, т.е. формируются

10 первая положительная, десятая отрицательная и восьмая положительная ступени фазных напряжений.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично опи15 санному в соответствии с диаграммами

58-76 на фиг, 3 и таблицей истинности элемента 30, Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсто20 ронней провсдимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потекциалов фаэ в течение каждого интервала.

Это обуславливает работоспособность пре25 образователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения. На выходе формируется 13-ти ступенчатая форма напряжения.

30 Формула изобретения

f,Ïpåoáðà3îâàòåëü постоянного напряжения в трехфаэное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, на выходе которых включена первичная обмотка соответственно основного и вспомогательного трансформатора, вторичная обмотка основного трансформатора имеет отвод от средней точки, образующий пер1676048 ного трансформатора и отводом от промежуточной точкй второй половины вторичной обмотки основного трансформатора, а вторая вторичная обмотка включена между вторым выводом второй вторичной об- 5 мотки вспомогательного трансформатора и отводом от промежуточной точки первой половины вторичной обмотки основного трансформатора, 2. Преобразователь по и, 1. о т л и ч а юшийся тем, что число витков каждой из четырех секций вторичной обмотки основного трансформатора, число витков каждой вторичной обмотки вспомогательного трансформатора и число витков каждой вторичной обмотки дополнительного трансформатора относятся между собой как 5;3:1, 10

Выходной

Выво ы

32 33 34

1

1

1.

1

1

0

О

О

0

0

О

О

О

О

О

О

1

О

О

1

1

О

О

О

О.

О

О

0 1

0 1

О 1

О 1

О 1

О 1

0 1

О О

О О

О О

О 0

1

О

О

О

О

О

0

О

1

О

О

О

1

1

1

О

О

О

О

1

0

О

1

О

0

О

О

Q

О

1

О

О

О

О

О

1

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

1676048

1676048.б

Редактор М.Липович

Заказ 3011 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

837

О

ФГ Ф

65 б1 и

Ы

Ei

Составитель В.Моин

Техред М.Моргентал Корректор Н,Король