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 гармоник. Преобразователь содержит основной и два вспомогательных инвертора, выполненных на ключах 1-4 и Ш$-1 5-12 соответственно. Концы вторичной обмотки основного трансформатора 13 соединены через ключи 20, 21. 23, 24, 26, 27 переменного тока, а ее промежуточный отвод через последовательно соединенные вторичные обмотки 18 и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 и ключи 22,25Ч, 28 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя. Коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов 13-1.5 относятся между собой как 14:3:1 , а промежуточный отвод вторичной обмотки делит ее на секции 16, 17 с числом витков в отношении 9:5. Все инверторы работают на повышенных частотах , кратных частоте выходного напряжения . Напряжения вторичных обмоток трансформаторов 13-15 алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока 20-28 демодулируются в трехфазное 19-ступенчатое/напряжение, близкое по форме к синусоидальному. 1 табл., 3 ил. to , I со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОсудАРстВенный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.г (21) 4847889/07 (22) 09.07.90 (46) 07.02.92. Бюл, N. 5 (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.М,Азаров (53) 621.314.58 (088 8) (56) Авторское свидетельство СССР

O 1527697, кл. Н 02 M 7/5395, 1988.

Авторское свидетельство СССР

hb 1467722, кл. Н 02 M 7/5395, 1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИ НУСОИДАЛ Ь НОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57).Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и злектропривода. Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения гармоник. Преобразователь содержит основной и два вспомогательных инвертора, выполненных на ключах 1-4 и

„„5U„„1711310 А1 (я)з Н 02 М 7/539

5-12 соответственно. Концы вторичной обмотки основного трансформатора 13 соединены через ключи 20, 21, -23, 24, 26, 27 переменного тока., а ее промежуточный отвод через последовательно соединенные вторичные обмотки 18 и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 и ключи.22, 25;

28 переменного тока с выходными выводами A. В, С преобразователя. Козффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов 13-15 относятся между собой как 14:3:1, а промежуточный отвод вторичной обмотки делит ее на секции l6, 17 с числом витков в отношении 9:5. Все инверторы работают на повышенных частотах, кратных частоте .выходного напряжения. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов l3-15 алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного . тока 20-28 демодулируются в трехфазное

19-ступенчатое напряжение, близкое по форме к синусоидальному. 1 табл., 3 ил. га

Изобретение относится к злектротехни- Цель изобретения — улучшение качества ке и может быть использовано в системах выходного напряжения путем уменьшения вторичного электропитания и злектропри- коэффициента гармоник. вода. Поставленная цель достигается тем, что

Известен преобразователь постоянно- 5 преобразователь постоянного напряжения

ro напряжения в трехфазное кваэисинусои- в трехфазное квазисинусоидальное напрядальное напряжение, содержащий жение, содержащийосновной идва вспомоосновной и вспомогательный однофазные гательных однофазных инвертора, выходы инверторы. Промежуточный отвод вторич- которых соединены с первичными обмотканой обмотки основного трансформатора де- 10 ми соответственно основного и двух всполит ее по числу витков в отношении 3:4, а могательных трансформаторов, концы коэффициенты трансформации основного и вторичной обмотки. первого иэ которых подвспомогательного трансформаторов отно- ключены через ключи переменного тока к сятсямеждусобойкак7:1.0сиовнойивспо- каждому из выходных выводов преобразомогательный инверторы работают на 15 вателя, а еепромежуточный отводсоединен разных частотах выше выходной, Напряже- с указанными выводами через последования вторичных обмоток трансформаторов тельно соединенные вторичные обмотки алгебраически суммируются и с помощью вспомогательныхтрансформаторов и ключи ключей переменного тока демодулируются переменного тока. Коэффициенты трансв трехфазное 11-ступенчатое напряжение. 20 формации основного и вспомогательных

Недостатком данного преобразователя трансформатор в относятся между собой является несинусоидальная форма кривой как 14:3:1, а промежуточный отвод вторичвыходного напряжения. ной обмотки основного трансформатора деНаиболее близким по технической сущ- лит ее по числу витков в отношении 9:5. ности кпредлагаемомуявляется преобраэо- 25 Нафиг.1 представлена принципиальная ватель постоянного напряжения в схема силовой части преобразователя; на трехфазное квазисинусоидальное напряже- фиг.2 — принципиальная схема блока управwe, содержащий основной, вспомога- ления преобразователем; на фиг,3 — диагтельный и m дополнительных раммы, поясняющие принцип работы одиофазных инверторов, нагруженных 30 преобразователя. на трансформаторы. Концы вторичной Силовая часть преобразователя (фиг.1) обмотки основного трансформатора под- содержит основной и два вспомогательных ключены через ключи переменного тока, однофазных иивертора, выполненныхсоота ее промежуточный отвод — через вто- ветственно на ключах 1 — 4, 5-8, 9-12. Выхоричные обмотки вспомогательного, до- 35 ды инверторов нагружены на первичные полнительных трансформаторов и ключи обмотки основного и вспомогательных переменного тока к выходным выводам . трансформаторов 13-15. Секции 16 и 17 оспреобразователя. Коэффициенты транс- новного трансформатора 13 и вторичные обформации основного вспомо.ательиого и мотки 18 и 19 вспомогательных

1-го дополнительного трансформатора от- 40 трансформаторов 14 и 15 соединены между носятся между собой как (3 + 1):3 :3, собой и подключены через ключи 20-28 пе- . где! = 1,2,3..: . Все инверторы работают на ременного тока к выходным выводам А, В, С частотах выше выходной, Напряжения вто- преобразователя; ричных обмоток трансформаторов алгебра- Блок управления преобразователем ически суммируются и с помощью ключей 45 (фиг.2) содержит задающий генератор 29, переменного тока демодулируются в трех- выход которого подключен к входудвоичнофазное N-ступенчатое напряжение. Напри- го счетчика 30 импульсов с коэффициентом мер, при наличии трех инверторов: пересчета, равным 39. Выходы счетчика 30 основнога, вспомогательного и дополни- нагружены на.адресные входы программительного, преобразователь формирует 15- 50 руемого постоянного запоминающего устступенчатое напряжение, содержащее ройства 31. Выходы 32-46 последнего . значительное количество высших гармоник, соединены через триггер 47, логические weДальнейшее улучшение формы кривой вы- менты НЕ 48-57, элементы 2-2N-2ИЛИ 58ходного напряжения требует увеличения 62 и блок буферных усилителей 63 с числа дополнительных инверторов, что ус- 55 управляющими входами силовых ключей ложняет схему преобразователя и понижает преобразователя, причем номера выходов его иадежкость. блока 63 соответствуют номерам ключей, к

Недостатком известного преобразова- которым они подключены. теля является несинусоидальная форма кри- На фиг.3 диаграммы 64-87 представлявой выходного напряжения. ат формы импульсов на выходах следующих

17113 i0 элементов: 64 — задающего генератора 29;

65 — 74 — на выходах элементов 58-62, 53-57 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов) 75-77 —. трансформаторов 13-15; 78-86 — на выходах 38-46 элемента 31 (импульсы управления ключами 20-28); 87 — преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Устройство работает следующйм образом.

Задающий генератор 29 формирует последовательность импульсов 64 (фиг.3), которая поступает на выход двоичного счетчика 30 с коэффициентом пересчета, равным 39. С выхода счетчика 30 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31, логические состояния выходов

32-46 которого в зависимости,от кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 31 нагружены на входы блока буферных усилителей 63. причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает -закрытое состояние силового ключа преобразователя. а уровень логической единицы — открытое. Полупериод вйходного напряжения 87 преобразователя можно разделить на 39 равных интервалов, что соответствует 39 логическим состояниям элемента 31, На первом интервале с выхода 32 элемента 31 сигнал логической единицы (см, таблицу) устанавливает триггер 47 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного нап ряжения и реобразователя. Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов 58-62, через которые проходят сигналы с выходов 33 — 37 на управляющие входы ключей 1 — 4 и 5 — 12 основного и вспомогательных инверторов. С выходов 33, 35 и 36 элемента 31 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналам триггера 47 элементы 58, 60 и 61, усиливаются блоком 63 и отпирают ключи 1; 4, 7 и 9 основного и вспомогательных инверторов.

С выходов 34 и 37 сигнал логического нуля запирает элементы 59 и 62, а следовательно, и силовые ключи 5 и 11. Выходные сигналы элементов 58 — 62 инвертируются .! . элементами 53-57 и отпирают силовыеключи 6 и 12 и запирают ключи 2, 3, 8 и:10.

Сигналы логических единиц с выходов 40 41 и 45 элемента 31 отпирают ключи 22, 23 и

27. Остальные ключи 20, 21, 24 — 26 и 28 переменного тока заперты сигналами логических нулей с выходов 38, 39, 42-44 и 46 элемента 31. Формирование импульсов уп-.

/ равления силовыми ключами на следующих

15

40, Uc= — (VA+ ов )= U;

50

30 интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-86 (фиг.3) и таблицей истинности элемента 31, В результате работы инверторов на о6мотках трансформаторов 13 — 15 формируются напряжения 75 — 77 (фиг.3), а на. фазе нагрузки, соединенной звездой — 19-ступенчатое напряжение 87, Для получения формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 87, напряжения на каждой из секций 16 и 17 основного трансформатора

13 должнь быть равны 90 и 50, а напряжения на каждой из вторичных обмоток 18 и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соответственно 30 и 0;

Силовая схема преобразователя работает следующим образом.

Э

На первом интервале замыкают ключи

1, 4, 6, 7, 9, 12, 22, 23 и 27 (диаграммы 65, 68, 69. 71, 74, 80. 81. 85), Через замкнутые ключи

22 и 23 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секции 16 основного трансформатора 13 н обмоток 18.и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15, равная 70, к выводам В и С через ключи 23 и 27 — сумма напряжений секций 16 и 17, равная (-14U), а к выводам С и А через ключи 27 и

22 — сумма напряжений секции 17 и обмоток

18 и 19, равная 70. При этом фазные напряжения нагрузкй, соединенной звездой равны

0 Ав — 0сд 70 — 70

3 3

- 0; т.е. формируются нулевая, тринадцатая от; рицательная и тринадцатая положительная ступени фазных напряжений.

На втором интервале вместо ключей 6, 9 и 12 замыкают ключи 5, 10 и 11, исчезает напряжение на обмотке 18 вспомогатель- ного трансформатора 14. Через ключи 22 и

23 к выводам А и В прикладывается алгеб; раическая сумма напряжений секции 16 и обмотки 19, равная 80, к выводам В и C через ключи 23 и 27 вновь прикладывается сумма напряжений секций 16 и 17 равная (— 140) ° к выводам С и А через ключи 27 и

22 — сумма напряжений секции 17 и обмотки 19, равная 60. Фазные напряжения ста1711310

< ааа и аа б О

0 0

0 0

00 Р а о ии о оо

2 22 20 новятся равными — U: — — U; — U

3 3 3 т.е. формируются первая положительная, четырнадцатая отрицательная, двенадцатая положительная ступени фаэных напряжений UA, Ue, Uc.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами

64-87 (фиг.3) и таблицей истинности элемента 31.

Иодключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает воэможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаэ в течение каждого интервала, Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неиэмейной формой кривой выходного напряжения.

Предлагаемый преобразователь имеет лучшую форму кривой выходного напряжения: 39 ступеней в полупериоде вместо 30 ступеней в известном преобразователе.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напря-жения в трехфаэноо кваэисинусоидальное напряжение, содержащий основной и два

5 вспомогательных однофаэных инвертора, выходы которых соединены с первичными обмотками соответственно основного и двух вспомогательных трансформаторов, концы вторичной обмотки основного транс10 форматора подключены через ключи переменного тока к каждому из выходных выводов преобразователя, а ее промежуточный отвод соединен с указанными выводами через последовательно соединенные

15 вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и три ключа переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гар20 моник, коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов соотносятся между собой как 14:3:1, а промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по чис25 лу витков в Соотношении 9:5.

4Ф

В

1711310

Составитель В. Моин

Техред M.Mîðãåíòàë

Редактор Н, Яцолэ

Корректор Т. Палий

Заказ 348,Тираж 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/6

Уф. ч

Ю с5

Я

И В ф

Ь

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