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 однофазный инвертор на ключах 1-4 и два вспомогательных однофазных инвертора на ключах 5-12. Вторичная обмотка основного трансформатора 13 разделена промежуточными отводами на три секции 16-18. Отводы вторичной обмотки основного трансформатора 13 через последовательно соединенные вторичные обмотки 19-22 вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока 25, 26, 29, 30, 33 и 34 соединены с выходными выводами А, В, С преобразователя. Ключи переменного тока 23, 24, 27, 28, 31 и 32 соединяют крайние выводы вторичной обмотки основного трансформатора 13 с выходными выводами А, В. С. При определенном алгоритме коммутации ключей 1-12 и ключей переменного тока 23-34 на выходе преобразователя формируется 30-ступенчатое фазноз квазисин/соидальное напряжение . 3 ил., 1 табл. Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863109/07 (22) 29.08.90 (46) 23.03.92, Бюл. N 11. (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.M.Àçàðîâ (53) 621,314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1555789, кл. Н 02 М 7/539, 1988. Авторское свидетельство СССР М 1665486, кл, Н 02 М 7/539, 1990, (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. Пре,„, БЫ,„, 1721767 А1 образователь содержит основной однофазный инвертор на ключах 1 — 4 и два вспомогательных однофазных инвертора на ключах 5 — 12. Вторичная обмотка основного трансформатора 13 разделена промежуточными отводами на три секции 16-18. Отводы вторичной обмотки основного трансформатора 13 через последовательно соединенные вторичные обмотки 19 — 22 вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока 25, 26, 29, 30, 33 и 34 соединены с выходными выводами А, В, С преобразователя. Ключи переменного тока 23, 24, 27, 28, 31 и 32 соединяют крайние выводы вторичной обмотки основного трансформатора 13 с выходными выводами А, В, С. При определенном алгоритме коммутации ключей 1 — 12 и ключей переменного тока 23 — 34 на выходе преобразователя формируется 30-ступенча. тое фазное квазисин/соидальное напряжение. 3 ил., 1 табл, 1721767 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электрапривода. Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной, вспомогательный и m дополнительных однофазных инверторов, нагруженных на трансформаторы. Концы вторичной обмотки основного трансформатора соединены через ключи переменного тока с выходными выводами преобразователя, Средняя точка этой обмотки также соединена с выходными выводами преобразователя через две встречно-параллельные ветви, каждая из которых содержит последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательного и дополнительных трансформаторов и три ключа переменного тока. Коэффициенты трансформации основного, вспомогательного и i-ro дополнительного трансформатора относятся между собой как (3 +1): 3 3, Все инверторы работают на повышенн ых частотах. Н а и ряжения вторичных обмоток алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное ступенчатое напряжение. Например, при наличии одного вспомогательного и дополнительного трансформаторов формируется 15-ступенчатое напряжение, содержащее значительное количество высших гармоник. Однако данный преобразователь обладает недостаточно синусоидальной формой кривой выходного напряжения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и вспомагэтельных однофазных инверторов, нагруженных на трансформаторы. Концы второй обмотки основного трансформатора соединены через ключи переменного тока с каждым вы.ходным выводом преобразователя. Два промежуточных отвода этой обмотки также соединены с выходными выводами преобразователя через две отдельные ветви, каждая из которых содержит последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и три ключа переменного тока. Числа витков каж.дой крайней и средней секции вторичной обмотки основного трансформатора и числа витков вторичной обмотки 1-го вспомогательного трансформатора относятся между собой как 0,5(3" + 1): 3": 3" Все инверторы работают на повышенных частотах. Напря5 40 жения вторичных обмоток трансформаторов алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное ступенчатое напряжение. Например, при наличии двух вспомогательных инверторов формируегся 29-ступенчатое напряжение. Известный преобразователь также обладает недостаточно синусоидальной формой кривой выходного напряжения. Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение содержит основной и два вспомогательных однофазных инвертора. выходы которых подключены к первичным обмоткам соответственно основного и двух вспомогательных трансформаторов, концы вторичной обмотки первого из которых подключены через ключи переменного тока к каждому из выходных выводов преобразователя, а каждый из двух ее промежуточных отводов соединен с выходными выводами преобразователя через отдельную ветвь, содержащую последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока, причем числа витков секций вторичной обмотки основного трансформатора и числа вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов каждой ветви относятся между собой как 14:2:5:3:1. Нэ 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 два вспомогательных однофазных инвертора, выполненных соответственно на ключах 1-4 и 5 — 8, 9 — 12, Выходы инверторов соединены с первичными обмотками основного 13 и вспомогательных 14 и 15 трансформаторов. Секции 1618 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 19-22 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соединены между собой и подключены через ключи 23-34 переменного тока к выходным выводам А, В, С преобразователя. Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор .35, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 36 импульсов с коэффициентом пересчета, равным 60. Выходы счетчика 36 нагружены на адресные входы программи1721767 10 20 50 руемого постоянного запоминающего устройства 37. Выходы 38-55 последнего соединены через триггер 56, логические элементы НЕ 57-66 элементы 2-2И-2ИЛИ 67-71 и блок 72 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 72 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены. На фиг.3 диаграммы 73-99 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 73 — задающего генератора 35; 74-83-- на .выходах элементов 67-71, 62-66 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов); 84-&6- трансформаторов 13-15; 87-98- на выходах 47-55 элемента 37 (импульсы управления ключами 23-34); 99 — преобразователя .(форма выходного фазного напряжения), Преобразователь работает .следующим образом. Задающий генератор 35 формирует последовательность импульсов 73 (фиг.3), которая поступает на вход двоичного счетчика 36 с коэффициентом пересчета, равным 60. С выхода счетчика 36 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 37, логические состояния выходов 38-55 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 37 нагружены на входы блока 72 буферных усилителей, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы — открытое. Полупериод выходного напряжения 99 преобразователя можно разделить .на 60 равных интервалов, что соответствует 60логическим состояниям элемента 37. На первом интервале с выхода 38 элемента 37 сигнал логической единицы (см. таблицу) устанавливает триггер 56 в логическое состояние "1", которое сохраняется в 4 течение первого полупериода выходного на и ряжения преобразователя. Выходные . сигналы триггера 57 управляют работой элементов 67-71, через которые проходят сигналы с выходов 39-43 на управляющие входы ключей 1-12 инвертаров. С выходов 39 и 40 элемента 37 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 56 элементы 67.и 68, усиливаются блоком 72 и отпирают ключи 1, 4 и 5 основ- 5 ного и вспомогательного инвертороа. С выходов 41-43 сигналы логических нулей запирают элементы 69 — 71, а следовательно, и силовые ключи 7, 9 и 11. Выходные сигналы элементов 67-71 инеертируются элементами 62-66 и отпирают силовые ключи 8, 10 и l2 и запирают ключи 2, 3 и 6, Сигналы логических единиц с выходов 47, 4& и 53 элемента 37 отпирают ключи 26. 27 и 32. Остальные ключи 23 — 25, 28 — 31, 33 и 34 переменного тока Заперты сигналами логических нулей с выходов 44-46, 49-52, 54 и 55 элемента 37. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 73 — 98 на фиг,3 и таблицей истинности элемента 37. В. результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13 — 15 формируются напряжения 83-86 (фиг.3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, 30-ступенчатое напряжение 99. Для получения формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 99, напряжения на каждой из секций 16-18 основного трансформатора 13 должны быть равны 14U, 20. 50, а напряжения на каждой из вторичных обмоток l9, 20 и 21, 22 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соответственно 30 и U. Силовая схема преобразователя работает следующим образом. На первом интервале замыкают ключи 1, 4, 5, 8, 10, 12, 26, 27 и 32 (диаграммы 74, 76, 79,.81, 83, 90, 91 и 96), При этом напряжение на обмотках 21 и 22 вспомогательного трансформатора 15 равно нулю, Через замкнутые ключи 26 и 27 к выходным выводам А, lj и реобразо вателя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секции 16 основного трансформатора 13 и обмотки 19 вспомогательного трансформатора 14, равная 110. К выводам В, С через ключи 27 и 32 — сумма напряжений секции 16-18, равная (-210), а к выводам С, А через ключи 32 и 26 сумма напряжений секции 17 и 18 и обмотки 19, равная 100. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, равны 0дц — UcA l 1 0 — 10 U U Од— 3 3 3 0вс — 0дв 210 — 110 320 3 3 3 Uc = — (Ua+ Ue) = — U; 31 3 т.е..формируются первая положительная. 21-я отрицательная и 20-я положительная ступени фазных напряжений UA, Ue, 0с. На втором интервале вместо ключа 12 замыкают ключ 11, появляется напряжение на обмотках 21 и 22 вспомогательного трансформатора 15. Через ключи 26 и 27 к 1721767 выводам А, В прикладывается алгебраическая сумма напряжений секции 16 и обмоток 19 и 21, равная 120, к выводам В, С через ключи 26 и 32 вновь прикладывается сумма напряжений секций 16 — 18, равная -21U), к выводам С, А через ключи 32 и 26 алгебраическая сумма напряжений секций 17 и 18 и обмоток 19 и 21, равная 90. Фазные напряжения становятся равными U, -110, 100, т.е. формируются вторая положительная 22-я отрицательная, 19-я положительная ступени фазных напряжений UA, 08, Uc. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 73 — 99 (фиг.3) и таблицей истинности эле-. мента 37. 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. Предлагаемый преобразователь имеет лучшую форму. кривой выходного напряжения; 60 ступеней в полупериоде вместо 57 ступеней в известном преобразователе без усложнения схемы. Формула изобретения 5 Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и дв вспомогательных однофазных инвертора выходы которых подключены.к первичныь| 10 обмоткам соответственно основного и двух вспомогательных трансформаторов, концы вторичной обмотки первого из которых подключены через ключи переменного тока к каждому из выходных выводов преобразо15 вателя, а каждый из двух промежуточных отводов вторичной обмотки основного трансформатора. разделяющих ее на секции, соединен с выходными выводами преобразователя через отдельную ветвь, 20 содержащую последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и три ключа переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряже25 ния путем уменьшения коэффициента гармоник, числа витков секций вторичной обмотки основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов каждой ветви отно30 сятся между собой как 14:2:5;3:1. 172 П67 00 04 Р О1 0 0 0 0 0 О 00 7 0 0 070 0 0 7 ЕаР аЯ еса 004 7 f080 ОО70 0df Р fd0d 5000 ODO О ДЗ/.аЮЯиду /fdic 1721767 1721767 Составитель В,Моин Техред М,Моргентал Редактор Н. Яцола Корректор С. Черни Заказ 962 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., 4/5 И Ю 76 Ó9 8о 8Ф 83 86 И М Л 34 И И УХ Я6 Р7 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
