Многофазный полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения в переменное с промежуточным звеном повышенной частоты
Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение КПД и надежности и улучшение качества выходного напряжения. Устройство содержит каскадно соединенные высокочастотный инвертор 1 с синусоидальным выходным напряжением, трансформатор 2 с вращающимся магнитным полем, компенйированный непосредственный преобразователь частоты 4, выходной фильтр 5 и систему управления 6. Система управления 6 синхронизирует работу силовых ключей высокочастотного инвертора 1 с синусоидальным выходным напряжением и компенсированного непосредственного преобразователя частоты 4. Регулирование по величине и частоте выходного напряжения осуществляется таким образом, чтобы фазовый угол между напряжением и током на входе компенсированного непосредственного преобразователя частоты 4 был равен нулю, за счет чего обеспечивается компенсация реактивного тока нагрузки. 2 ил. Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ 4 О 4 4 ФОг! (21) 4834306/07 (22) 09.04.90 (46) 23.01,92, Бюл. М 3 (72) В.А. Атрощенко w О,B. Григораш (53) 621.316.722,1(088.8) (56) Тонкаль В.Е, и др, Полупроводниковые преобразователи модуляционного типа с промежуточным звеном повышенной частоты. — Киев: Наукова думка, 1981, с.26, рис.19. Джуджи Л. и Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи»а тоты. — M.: Энергоатомиэдат, 1983. с.11 — 34. (54) МНОГОФАЗНЫЙ rÎËÓÏÐOÂOÄHÈКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ЗВЕНОМ,, ЗВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение КПД и надежности и улучшение качества выходно,5U,» 1707731 Al го напряжения. Устройство содержит каскадно соединенные высокочастотный инвертор 1 с синусоидальным выходным напряжением, трансформатор 2 с вращающимся магнитным полем, компенсированный непосредственный преобразователь частоты 4, выходной фильтр 5 и систему управления 6. Система управления 6 синхронизирует работу силовых ключей высокочастотного инвертора 1 с синусоидальным выходным напряжением и компенсированного непосредственного преобразователя частоты 4. Регулирование по величине и ча. стоте выходного напряжения осуществляется таким образом, чтобы фазовый угол между напряжением и током на входе компенсированного непосредственного преобразователя частоты 4 был равен нулю. за счет чего обеспечивается компенсация реактивного тока нагрузки. 2 ил. 17077 11 Изобретение относится к электротехнике, е частности к преобразовательной техникp., и предназначается для исгользования во вторичных источниках питания с промежуточным звеном повышенной частоты. В преобразователях данного типа используются схемы. состоящие чз выпрямителя, инверторов и демодулятора. При их работе на активно-индуктивную нагрузку возникают трудности рекупервции реактивного тока нагрузки. Задача решается включением на вход выпрямителя демпфирующей емкости или включением ряда дополнительных ключевых элементов В первом случае увеличивается искажение формы кривой выходного напряжения преобразователя, а во втором — схема преобразователя усложняется. Известный трехфазный преобразователь содержит четыре высокочастотных инвертора. четыре высокочастотных трансформатора, реверсивные выпрямители, коммутирующие емкости и систему управления, обеспечивающую регулирование по величине и частоте выходного квазисинусоидального напряжения преобразователя. Принудительная коммутация тиристоров инвертора решается использованием коммутирующих емкостей, что обеспечивает рекуперацию тока нагрузки Недостатком такого преобразователя являются низкие хПД. наде ность и качество выходного напряжения Цель изсбретения — повышение КПД надежности и качества выходного напряжения полупроводникового преобразователя с промежуточным звеном повышенной частоты. Поставленная цель достигается тем, что введены компенсированный непосредственный преобраз" вате,"ь частоты и выходной фильтр высокочастотный трансформатор выполнен с вращающимся магнитным полем, содержащим выходные обмотки по числу фаз. конденсатор и дополнительную первичную обмотку, первый вывод которой соединен через конденсатор с первым выводом основной первичной обмотки, а вторые выводы основной и дополнительной первичных обмоток обьединены, при этом основная и дополнительная первичные обмотки развернуты в пространстве на угол 90О, выходные обмотки высокочастотного трансформатора с вращающимся магнитным полем включены по схеме "звезда" и подключены к входу компенсированного непосредственного преобразователя частоты, выход которого через выходной фильтр соединен с выводами для подключе5 55 ния многофазчой нагрузки выгокочастотный инвертор выполнен по схеме с синусоидальным выходным напряж нием система управления содержит высокочастотный задающий генератор, блок управления, обеспечивающий управление высокочастотным инвертором по методу широтно-импульсной модуляции, блок синхронизации и блоки формирования управляющих сигналов компенсированного непосредственного преобразователя частоты по числу фаз, первые входы которых соединены с выходом высокочастотного задающего генератора и входом блока управления высокочастотным инвертором, а первый и второй выходы подключены к входам управления соответствующей фазы компенсированным непосредственным преобразователем частоты, входы блока синхронизации соединены с входом компенси рованного непосредственного преобразователя частоты, а выходы подключены к вторым входам соответствующих блоков формирования управляющих сигналов компенсированного непосредственного преобразователя частоты, каждый из которых содержит делитель частоты, низкочастотный фильтр, сумматор. первый и второй компараторы, первый и второй формирователи импульсов. делитвль напряжения и первый и второй генераторы косинусоидальных колебаний, входы которых являются вторыми входами блоков формирования управляющих сигналов компенсированного непосредственного преобразователя частоты, первый вход которых является входом делителя часто ы выход которо о через низкочастотны,1 фильтр подключен к первому входу делителя напряжения, второй вход которого соединен с соответствующими выводами для подключения нагрузки, второй вход сумматора соединен с выходом дел1-еля напряжения, выходы первого и второ о генератора косинусоидальных колебачий подключены к первым входам первого и второго компараторов соответственно, вторые входы которых объединены с выходом сумматора, выходы первого и второго компараторов через соответствующие первый и второй формирователи импульсов подключены к входам управления компенсированного непосредственного преобразователя частоты. На фиг,1 показана структурная схема многофазного полупроводникового преобразователя постоянного напряжения в переменное с промежуточным звеном повышенной частоты; на фиг.2 — эпюры напряжений. Преобраэоьз-o,ль гсдержлт ehicoIIo acTo-ный ичееП Ор 1 сичусоидального напряжения. ЬЫСОКОчаСтОтНЫй трансформатор 2 с BpcøBIoè.èìcII магнитным полем. кочдечсатор 3. компечсированный непосредстьечныЙ преобразователь 4 частоты (НП " К), выходной фильтр 5, систему 6 упраьле«",1я нагрузку 7 В состав системы у звления входит высокочастотный задающий генератор 8, блок 9 управления высокочастотным инвертором по методу широтно-импульсной модуляции, блок 10 синхронизации. блоки 11 — 13 формиргьания управляющих сигна оВ для фаэ i, В и С соотве- твенно делитель 14 .тс .- . генера-.,ры 17 и косинусоидальчых кривых для форл1ирования напряжений положительного и отрицательного типов соответственно, низкочастотный фильтр 15. сумматор 16. компараторы 19 и 21. формирователи 20 и 22 импульсов и делитель 23 напряжения. На фиг 2 показаны эпюры напряжений поясняющие рабгт> системы управления по формирсьачию sblxopHQIo напряжения фазы А преобразователя. где обозначено: а— импульсы задающего высокочастотного ге»HBPArOPB И«;,"Улт СЫ ., ЕЛЯ ЧЯСтоты Ь вЂ” напря,ечи; че еыхсд чизкочастотного фильтра г — нагoI.;åH.IB на выходе делитеЛЯ НаПРХжьчИЯ. Д вЂ” КОЛИ- - СИДаЛЬНЫЕ КРИBbIe ПОЛОЖИТ ЬНт С ТИПа И -ИчУСО11РЗЛЬЧЫй «- -че I " ЕЫ«ОДа СУММатОЕ yI Г.е=,i au,"-, 1т,»b" Ы ДЛЯ фОРМИC0BgHI иг,, <:,, напряжения т †- V.O ÈH"СОИДЕЛ -чье «ригые отг" е е-.;- «« -ипа и CvHycoидьльный с тн с г;, . „-p сумматора; з— у-рге; — 0 .. - I ":. = ."-я форм,1рсвания «рие011 че,lp»».. ч. oòco: ельного типа. и — кpv. я няпр-. --.. я пclc:«.èTåëhi ог0 типа; к — Kpl еая чэпрял,-. ия О-p 1цате ьчото типа; л — криьая i B,lñ + t=. I я чь еы. Одь комПЕЧСИРОЬЬНч- C ЧЕП:CPЬДС ЕЕННОГО преобра10ьателя час10ты к1 — напряжение на выходе фигьтра. Сис ема управ ения мчогофазного поЛуПрОЬОдчИкОЕОГО ПрЕОбразОватЕЛЯ рабстает следу ощ In =бразом. Импульсы оТ высокочастотного задающего генератора 8 (ф.1г.2а) через блок 9 управления формируют управляющие сигналы для еысокочастотногo инвертора 1 синусоидального напряжения и поступают на вход делитегя 14 частоты блоков 11-13 формирования управляющих сигналов фаэ НПЧК соответственно. Рассмотрим работу одного блока 11 формирования управляющих сигналов, формирующего выходное напряжение фазы 3C А С выхода делителя 14 частоты (фиг 2б) импульсы поступают на вход низкочастотного фильтре 15, выделяю1цего ocHOBHyio гармонику выходного напряжения. с выхода которого синусоидальный сигна,1 (фиг.2в) поступает на один из входов сумматора 16 и делителя 23 напряжения. Делитель напряжения сравнивает выходное напряжение преобразователя с эталонным и HB второй вход сумматора подает разность этих напряжений (фиг.2г). Результирующий сигнал с выхода поступает на один из входов компараторое 19 и 21, на второй вход которых поступает сигнал от генераторов 17 и 18 косинусоидальных кривых (фиг 2д, ж), работающих от блока 10 синхронизации. С выхода компараторов управляющие импульсы (фиг 2е, з) через формирователь 20 импульсов поступают ь одну из секций НПЧК, в которой непрерывно образуется кривая выходного напряжения положительного типа (фиг.2и), а через формирователь 22 импульсов поступают в другую секцию НПЧК, где образуется кривая выходного напряжения отрицательного типа (фиг.2к), Выходное напряжение НПЧК (фиг.2л) является средним арифметическим выходных. н= 1ряжений этих двух секций. На фиг.2м показэ-о напряжение на выходе фильтра 5. Использование высîv04асTÎтHОго иH ВерТ0ра синусоидального напряжения. высокочастотного трансформатора с вращающимся магнитным полем и компен=ированного непосредственного преобразователя частоты — вы Одно ";личает предль-аемы мчо офазчый полупроводниЛОЬтМй ПрЕОбраЗОВатЕЛЬ С ПрОМЕ утОчНЫМ звеном поьышенной частоты От известных преобра30вателей, осчОBàHHbiõ Hà принципе выделения разно -.ной частоты, так как повышает=я надежность КПД преобраэователх и улуч.!., ается качес BO выходного ндПрял. ЕНИЯ. Формула изoáðåòåíèÿ Многофазный полупроводниковый преОбразователь постоянного напряжения в переменное с промежуточным звеном повышен.1ой частоты содержащее еысокочаcToTHhI, трансформатор, высокочастотный инеертор, вход KOTopoIG соединен с выводами для подключения источника питания, а к выходу подключена основная первичная обмотка ьысокочастотного трансформатора, систему управления. выводы для подключения многофазной нагрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью повышения КПД надежности и улучшения качества выходного напряжения, введены компенсированный непосредственный преобразователь часто1707731 1ы и выходной фильтр, высокочастотный трансформатор выполнен с вращающимся магнитным полем. содержащим выходные обмотки по числу фаз, конденсатор и дополнительную первичную обмотку, первый вывод которой соединен через конденсатор с первым выводом основной первичной обмотки, а вторые выводы основной и дополнительной первичных обмоток обьединены, при этом основная и дополнительная первичные обмотки развернуты в пространстве на угол 90 . выходные обмотки высокочастотного трансформатора с вращающимся магнитным полем включены по схеме "звезда" и подключены к входу компенсированного непосредственного преобразователя частоты, выход которого через выходной фильтр соединен с выводами для подключения многофаэной нагрузки, высокочастотный инвертор выполнен по схеме с синусоидальным выходным напряжением, система управления содержит высокочастотный задающий генератор, блок управления, обеспечивающий управление высокочастотным инвертором llO методу широтно-импульсной модуляции, блок синхронизации и блоки формирования управляющих сигналов компенсированного непосредственного преобразователя частоты по числу фаэ, первые входы которых соединены с выходом высокочастотного задающего генератора и входом блока управления высокочастотным инвертором, первый и второй выходы подключены к входам управления соответствующей фазы компенсированным непосредственным преобразователем частоты, входы блока синхронизации соединены с входом компенсированного непосредственного преоб разователя частоты, а выходы подключены к 5 вторым входам соответствующим блоков формирования управляющих сигналов компенсированного непосредственного преобразователя частоты. каждый из которых содержит делитель частоты, низкочастот10 ный фильтр. сумматор, первый и второй компараторы, первый и второй формирователи импульсов, делитель напряжения и первый и второй генераторы косинусоидальных колебаний, входы которых являются вторыми 15 входами блоков формирования управляющих сигналов компенсированного непосредственного преобразователя частоты. первые входы которых являются входом делителя частоты, выход которого через низ20 кочастотный фильтр подключен к первым входам сумматора и делителя напряжения, второй вход которого соединен с соответствующими выводами для подключения нагрузки. второй вход сум25 матора соединен с выходом делителя напряжения, выходы первого и второго генераторов косинусоидальных колебаний подключены к первым входам первого и второго компараторов соответственно, вто30 рые входы которых объединены с выходом сумматора, выходы первого и второго компараторов через соответствующие первый и второй формирователи импульсов подключены к входам управления 35 компенсированного непосредственного преобразователя частоты. а lIUIIIII8IHII IIIIIUUUIHIIIIUIIIIIIIIUUIIIIUUIBИШВШаШШВШаШЮ 1 фиг. Z Составитель В, Атрощенко Техред М.Моргентал Корректор М. Демчик Редактор В. Петраш Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина. 101 Заказ 274. Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
