Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода и автоматики. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник . Преобразователь содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, на ключах 1-4 и 5-8 соответственно. Три вторичные обмотки 11, 12, 13 основного трансформатора 9 соединены согласно-последовательно . Крайние выводы первой 11 и третьей 13 из этих обмоток соединены с каждым из выходных выводов преобразователя через ключи 16-27 переменного тока, два общих вывода смежных обмоток 1.1 и 12, 13 и 14 - через вторичные обмотки 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 и ключи 22-27 переменного тока. Числа витков вторичных обмоток 11, 12, 13. 14, 15 основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов относятся между собой как 3:2:4:2:2. Основной и вспомогательный инверторы работают на повышенной частоте, кратной выходной частоте преобразователя . Напряжение вторичных обмоток 1t-t5 алгебраически суммируются и с помощью ключей 16-27 переменного тока демодулируются в трехфазное, низкочастотное 14- ступенчатое, близкое по форме к синусоидальному напряжение. 1 табл., Зил.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Н 02 M 7/539

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTNHM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1545311

{21) 4862837/07 (22) 09.07.90 (46) 07.02.92. Бюл. ЬЬ 5 (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.Ы.Азаров (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1545311, кл. Н 02 M 7/539, 1988. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода и автоматики. Цель изобретения —.повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы на ключах 1-4 и 5-8 соответственно. Три

- Ж „1711311 А2 вторичные обмотки 11, 12, 13 основного трансформатора 9 соединены согласно-последовательно, Крайние выводы первой 11 и третьей 13 из этих обмоток соединены с каждым из выходных. выводов преобразователя через ключи 16 — 27 переменного тока, два общих вывода смежных обмоток 11 и 12, 13 и 14 — через вторичные обмотки 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 и ключи 22-27 переменного тока, Числа витков вторичных обмоток 11, 12, 13, 14, 15 основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов относятся между собой как

3:2:4:2:2. Основной и вспомогательный инверторы работают на повышенной частоте, кратной. выходной частоте преобразователя. Напряжение вторичных обмоток 11-t5 алгебраически суммируются и с помощью ключей 16-27 переменного тока демодулируются в трехфазное, низкочастотное 14ступенчатое, близкое по форме к синусоидальному напряжение. 1 табл., 3 ил. 2

171 1311 коэффициента гармоник, Преобразователь постоянного напря- 35 ми соединенные с перчичными обмотками соответственно основного и вспомогатель- 40

67-78 — на выходах 35-46 элемента 30 (импульсы управления ключами 16 — 27); 79— преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

5 Преобразователь работает следующим образом.

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

29, С выхода последнего импульсьi поступаИзобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах вторичного электропитания и злектропривода и является усовершенствованием изобретения пп авт,св, hb 1545311. Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфаэное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные на основной и вспомогатель-ный трансформаторы, Основной трансформатор содержит три вторичные обмотки, соединенные последовательно, Крайние выводы этих обмоток соединены через ключи переменного тока, а общие промежуточные выводы обмоток — через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока с выходными выводами преобразоцателя. Числа витков вторичных обмоток основного и вспомогательного трансформаторов относятся между собой как 2:3:2:1:1, Оба инвертора работают на разных повышенных частотах. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов апгебраически суммируются v. с помощью ключей переменного тока демрдулируются в трехфазное 11-ступенчатое напряжение, Недостатком известного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения путем уменьшения женил в трехфазное квазисинусоидапьное напряжение содержит основной и вспомогательный однофазные инверт"ры, выходаного трансформаторов„первый из которых содержит три вторичные обмотки, а второй две, а также четыре группы ключей переменНОГО тока по Tpw ключа в каждой, Одни

CMJlOBbl8 ВЫВОДЫ KOTOPblX ПОДКЛЮЧЕНЫ К COответствующим выходным выводам преобразователя, а другие силовые выводы ключей каждой группы объединены и образу от четыре общие точки, иэ которых первая и четвертая соединены с началом первой и концом третьей вторичных обмоток.основного трансформатора, объединенные начало второй и конец первой, а также начало третьей и конец второй вторичных обмоток основного трансформатора соединевы порознь через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора с общими точками второй и третьей групп ключей переменного тока соответственно, причем числа витков первой, второй и третьей вто5

30 ричных обмоток основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора относятся между собой как

3:2:4:2:2.

Предлагаемый преобразователь отличается от известного тем, что числа витков первой,, второй и третьей вторичных обмоток основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора относятся между собой как 3:2:4:2;2.

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.

Силовая часть преобразователя (фиг,1) содержит основной и вспомогатеЛьный однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1 — 4 и 5-8. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов 9 и 10. Вторичные обмотки

11 — 13 основного трансформатора 9 и вторичные обмотки 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 соединены между собой и подключены через ключи 16 — 27 переменного тока к выходным выводам А, В, С преобразователя, Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор 28, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 29 импульсов с коэффициентом пересчета, равным 27. Выходы счетчика 29 нагружены на адресные входы программи-. руемого постоянного запоминающего устройства 30, выходы 31 — 46 которого соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48 —.53 элементы 2-2И-2ИЛИ 5456 и блок 57 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 57 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг.3 диаграммы 58 — 79 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 58 — задающего генератора 28;

59-64- на выходах элементов 54 — 56 и 51-53 (импульсы управления ключами 1 — 8 инверторов); 65, 66 — трансформаторов 9 и 10;

1711311.ют на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 30 логические состояния выходов 31-46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 30 нагружены на входы блока 57 буферныхусилителей, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы — открытое.

Полупериод выходного напряжения 79 преобразователя можно разделить на 27 равных интервалов, что соответствует 27 логическим состояниям элемента 30.

На первом интервале с выхода 31 элемента 30 сигнал логической единицы (см. таблицу) устанавливает триггер 47 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя„Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов 54 — 56, через которые проходят сигналы с выходов 32-34 на управляющие входы ключей 1 — 8 инверторов. С выхо зв

32 — 34 элемента 30 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 54 — 56, усиливаются блоком 57 и отпирают ключи 1, 4, 5 и 7 основного и вспомогательного инверторов, Выходные сигналы элементов 54 — 56 инвертируются элементами 51 — 53 и запирают силовые ключи 2, 3, 6 и 8. Сигналы логических единиц с выходов 37, 40 и 42 элемента 30 отпирают ключи 18, 21 и 23. Остальные ключи 16, 17, 19,. 20, 22 и 24-27 переменного тока заперты сигналами логических нулей с выходов 35, 36, 38, 39, 41 и 43 — 46 элемента

30. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 58 — 78 фиг.3 и таблицей истинности элемента 30.

В результате работы инверторов но обмотках трансформаторов 0 и 10 формируются напряжения 65 и 66 (фиг.3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой 14-ступенчатое напряжение 79. Дпя получения формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 79, числа витков вторичных обмоток вспомогательного трансформатора должны относится между собой как

3:2:4:2:2.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом, На первом интервале замыкают ключи

1, 4, 5, 7, 18, 21 и 23 (диаграммы 59, 61, 63, 69, 72 и 74). При этом напряжение на обмотках 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 становится равным нулю, Через замкнутые ключи 23 и 18 к выходным выво5

20 полярность напряжений на обмотках транс25 форматора 9. Через ключи 22 и 19 к выводам

40,. 58 — 78 (фиг.З) и таблицей истинности эпе45

% дам А, В преобразователя прикладываются сумма напряжений обмоток 11 и 12 основного трансформатора 9, равная 5U, К выводам Б, С через ключи 18 и 21 сумма напряжений обмоток 11-13 равная (-90), а к выводам С, А через ключи 21 и 23 напряжение обмоток 13 равное 40. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны; в — 0cA 5U — 40 0

3 3 3

0 вс — U дв — 90 — 50 — 140

0B—

3 3 3

Uc =: — (0д+Ue) =

3 т.е. формируются первая положи. епьная, десятая отрицательная и девятая положительная ступени фазных напряжений

Н;- вторрм интервале, когда замыкают ключи 2, 3, 5, 7, 19, 20 и 22 изменяется

А, В прикладывается сумма напряжений обмоток 12 и 13равная 6U. К выводам В, С через клячи 19 и 20 вновь прикладывается сумма напряжений обмоток 11 — 13, равная (— 90), к выводам С, А через ключи 20 и 22 сумма напряжений обмоток 11 и 12, равная

30. Фазные напряжения становятся равны- ми V; 50; 40, т.е. формируются вторая положительная, одиннадцатая отрицательная и восьмая положительная ступени фазных напряжений 0д, 0в, Uc.

На следующих интервалах работа ïðåобразоватепя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами мента 30.

Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней г:роводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух на.правлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого Интервала, Это обуславливает работоспособность преобразователя на любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Предлагаемый преобразователь обеспечивает лучшую форму кривой выходного напряжения (27 ступеней в попупериоде вместо 24).

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидапьное напряжение по авт.св. N. 1545311, о т п и—

1711311 ч а ю щ и и с и тем, что. с целью повышения качества выходного напря>кения путем уменьшения коэффициента гармоник, числа витков первой, второй и третьей вторичных обмоток основного трансформатора и числа витков вторичных. обмоток вспомогательного трансформатора отнесены между собой как 3;2;4:2:2, 5

Редактор Н. Яцола

Составитель B. Mîèí

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор Т. Палий

- Заказ 348 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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

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