Преобразователь постоянного напряжения в переменное трехфазное квазисинусоидальное напряжение
Использование: преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное кзазисинусоидальное напряжение для систем вторичного электропитания и электропривода . Сущность изобретения: основной однофазный инвертор на ключах 1-4 и вспомогательный однофазный инвертор на ключах 5-8 генерируют переменное напряжение повышенной частоты с нулевыми паузами . С помощью основного трансформатора 9 с тремя вторичными обмотками 11-13 и вспомогательного трансформатора с двумя вторичными обмотками 14 и 15 указанные напряжения суммируются посредством ключей переменного тока 16-27 и формируется 15-ступенчатое фазное напряжение на выходе преобразователя . 4 ил. §
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/539
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1545311 (21) 4913578/07 (22) 25.02.91 (46) 07.10.92. Бюл. ¹ 37 (71) Красноярский государственный аграрный университет (72) А.M.Àçàров (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1545311, кл. Н 02 M 7/539, 1988. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ ТРЕХФАЗНОЕ KBi ЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Использование: преобразование постоянного напряжения в переменное трехфаз„„5U, 1767673 А2 ное квазисинусоидальное напряжение для систем вторичного электропитания и электропривода. Сущность изобретения: основной однофазный инвертор на ключах 1-4 и вспомогательный однофазный инвертор на ключах 5-8 генерируют переменное напряжение повышенной частоты с нулевыми паузами. С помощью основного трансформатора 9 с тремя вторичными обмотками 11 — 13 и вспомогательного трансформатора с двумя вторичными обмотками
14 и 15 указанные напряжения суммируются посредством ключей переменного тока
16 — 27 и формируется 15-ступенчатое фазное напряжение на выходе преобразователя. 4 ил. Ц
1767673 фазные инверторы, нагруженные на 10 основной и вспомогательные трансформа-, 20
35
Изобретение относится к электротехнике и.может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода, По основному авторскому свидетельству М 1545311 известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, Он содержит основной и вспомогательный одноторы. 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 преобразователя. 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 алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное 11-ти ступенчатое напряжение, Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.
Цел ь изобретения — по вы ш ение качества выходного напряжения путем уменьшения высших гармоник.
Сущность изобретения заключается в
TOM, что преобразователь постоянного напря>кения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выходами соединенные с первичными об.мотками основного и вспомогательного трансформаторов, первый из которых содержит три вторичные обмотки, а второй— две, а также четыре группы ключей пере;ленного тока, по три ключа в каждой, одни силовые выводы которых подключены к соответствующим выходным выводам преоб- разователя, а другие силовые выводы ключей каждой группы объединены и образуют четыре общие точки, из 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 соединены порознь через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора с общими точками второй и третьей групп ключей переменного тока соответственно, причем числа витков первой, второй и третьей вторичных обмоток основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора относятся между собой как
4:3:3:2;2.
На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг,2 — принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг,З вЂ” диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг,4 — таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.
Силовая часть преобразователя (фиг.1)
5 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 9,10. Вторичные обмотки 11 — 13 основного трансформатора 9 и вторичные обмотки 14,15 вспомогательного трансформатора 10 соединены между собой и подключены через ключи переменного тока
16-27 к выходным выводам А,В,С преобразователя.
Блок управления преобразователем фиг.2 содержит задающий генератор 28, выход которого подключен ко входу двоичного счетчика импульсов 29 с коэффициентом пересчета, равным 30, Выходы счетчика 29 нагру>кены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 30, выходы 31-46 которого соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48-53 элементы 2-2И-2ИЛИ
54 — 56 и блок буферных усилителей 57 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 ин верто ров), 65,66 — трансформаторов 9,10, 67-78 — на выходах 35 — 46 элемента 30 (импульсы управления ключами 16 — 27), 79 — преобразователя (форма выходного фазного напряжения).
Устройство работает следующим образом.
Задающий. генератор 28 формирует последовательность импульсов 58 (фиг,З), которая поступает на вход двоичного счетчика
29. С выхода счетчика 29 импульсы поступа1767673 ют на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устрой тва
30, логические состояния выходов 31 — 46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг.4. Выходы элемента 30 нагружены на входы блока буферных усилителей 57, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы — открытое. Полупериод вь.ходного напряжения 79 преобразователя можно разделить на 30 равных интервалов, что соответствует 30 логическим состояниям элемента 30.
На первом интервале с выхода 31 элемента 30 сигнал логической единицы табл. фиг.4 устанавливает триггер 47 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напря>кения преобразователя. Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов
54-56, через которые проходят сигналы с выходов 32 — 34 на управляюшие входы ключей 1-8 инверторов, С выходов 32,33 элемента 30 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггер", 47 элементы 54,55 усиливаются блоком 57 и отпирают ключи 1,4,5. С выхода 34 сигнал логического нуля запирает элемент 56, а следовательно, и ключ 7, Выходные сигналы элементов 54-56 инвертируются элементами 51 — 53, отпирают ключ 8 и запирают силовые ключи 2,3,6. Сигналы логических единиц с выходов 38,39,42 элемента 30 отпирают ключи 19,20,23. Остальные ключи переменного тока 16-18,21.22.24 — 27 заперты сигналами логических нулей с выходов
35 — 37,40,41,43 — 46 элемента 30. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описаннол.у в соответствии с диаграммами 58 — 78 фиг.3 и таблицей истинности элемента 30, фиг.4.
В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9,10 формиру отся напряжения 65,66 фиг.3, а на фазе нагрузки, соединенной звездой 15-ти ст, пенчатое напряжение 79. Для получения формы BI!ходного напряжения, представленной на диаграмме 79, числа витков вторичных G5моток 11 — 13 основного трансформатора 9 и вторичных обмоток 14,15 вспомогательного трансформатора 10 должны относится между собой как 4:3;3:2:2.
Силовая схема преобразователя работает следующим образом.
На первом интервале замыкают ключи 1,4,5.8,19,20,23 (диаграммы
59,61,64,70,71,74). Через замкнутые ключи
23,19 к выходным выводам А,В преобразователя прикладывается сумма напряжений обмоток 13,15 трансформаторов 9,10 равная 5U, К выводам B,Ñ через ключи 19,20— сумма напряжений обмоток 11 — 13, равная (-10U), а к выводам С,А через ключи 20, 23 алгебраическая сумма напряжений обмоток
11,12,15, равная 5U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой соответственно равны:
10 та 30, фиг.4.
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 пре40
45 образователя при любом «oaффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой BblxopHBI 0 напряжения.
Предложенный преобразователь обеспечивает следующие преимущества:
1, Лучшую форму кривой выходного напряжения (30 ступеней в полупериоде вместо 21).
2, Увеличение КПД, надежности, срока
50 службы потребителей зэ счет уменьшения потерь от высших гармоник.
3. Повышение быстродействия, исключение автоколебаний в системе преобразователь частоты — асинхронный двигатель за
UAa — UcA 5U — 5u 0
% —
3 3
Uac — Одв — 10 U — 5 U
Ов3 3 — -50
15 UI = -(JA+0в} = 5U т,е. формируются нулевая, десятая отрицательная и десятая положительная ступени фазных напряжений UA, Ов, Uc.
На втором интервале замыкают ключи
20 1,4,5,7,19,20,22 исчезает напряжение нэ об мотках l4,15 вспомогательного тоансформатзра 10. Через ключи 22.19 к выводам А,В прикладывается сумма напряженпй обмоток 12, 13 равная 6U, к выводам В,С через
25 ключи 19,20 вновь прикладывается сумма напряжений обмоток 11 — 13 равная (-10U), к выводам C,А через ключи 20,22 нэпря>кение обмотки 11, р BHQB4U, Фазные напряжения
2U 16U !40
30 3 3 3 формируются первая положительная., II отрицательная и 9 положительная ступени фазных нагояжений UA„, Ue, Uc, На следуюгцих интервалах работа пре35 абра=-ователя происходит аналогично описанному и в соответствии с диаграммами
58-78, фиг.3 и таблицей истинности элемен1767673 35 счет уменьшения или исключения выходных фильтров.
4. Повышение точности, равномерности вращения асинхронных двигателей, питаемых от преобразователя, уменьшение влияния на питающую сеть за счет уменьшения амплитуд высших гармоник.
5. Уменьшение входных и выходных фильтров, т.е. уменьшение массы и габаритов преобразователя за счет лучшей компенсации реактивной мощности нагрузки и лучшей формы выходного напряжения соответственноо.
Формула изобретения
Преобразователь постоянного напряжения B переменное трехфазное квазисину5 соидальное напряжение по авт. св. N.
1545311, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения высших гармоник, числа витков первой, второй и
10 третьей вторичных обмоток основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора относАтся между собой как 4:3;3:2;2.
1767673
Составитель А.Азаров
Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор T,ÂàøêîE!è÷. Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 3557 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
