Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения для преобразования напряжения постоянного тока в симметричную трехфазную систему напряжений переменного тока. Техническим результатом является повышение надежности работы преобразователя и уменьшение уровня электромагнитных помех. В преобразователе постоянного напряжения в трехфазное переменное выход однофазного мостового инвертора подключен к первой первичной обмотке трансформатора с вращающимся магнитным полем, вторая первичная обмотка которого смещена в пространстве относительно первой на угол 90^o, конец которой соединен с концом первой первичной обмотки, а ее начало через фазосдвигающий конденсатор соединено с началом первой первичной обмотки. Три вторичные обмотки трансформатора сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o, их начала соединены по схеме "звезда", а концы являются выводами для подключения трехфазной нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначается для использования в автономных системах электроснабжения для преобразования напряжения постоянного тока в симметричную трехфазную систему напряжений переменного тока.

Известный преобразователь напряжения (а.с. СССР 944027) содержит однофазный инвертор, многосекционный трансформатор, ключи переменного тока. Недостатками преобразователя являются низкое качество выходного напряжения и сложная система управления.

Наиболее близким по техническому решению является преобразователь напряжения постоянного тока в трехфазное переменное, выполненный на базе трех мостовых однофазных транзисторных инверторов и трехфазного трансформатора (Моин B. C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 314, рис. 9.1,в). Недостатками данного преобразователя являются низкая надежность работы и высокий уровень электромагнитных помех из-за большого числа силовых полупроводниковых приборов - транзисторов и сложности блока управления, обеспечивающего преобразование напряжения и его стабилизацию.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности работы преобразователя и уменьшение уровня электромагнитных помех.

Поставленная задача достигается тем, что выход однофазного мостового инвертора подключен к первой первичной обмотке трансформатора с вращающимся магнитным полем, вторая первичная обмотка которого смещена в пространстве относительно первой на угол 90^o и конец которой соединен с концом первой первичной обмотки, а ее начало через фазосдвигающий конденсатор соединено с началом первой первичной обмотки, три вторичные обмотки трансформатора сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o, их начала соединены по схеме "звезда", а концы являются выводами для подключения трехфазной нагрузки.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что вместо трех однофазных мостовых инверторов применяется один совместно с трансформатором с вращающимся магнитным полем, который имеет две первичные обмотки и трехфазную вторичную.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное. Преобразователь содержит силовую схему мостового инвертора 1, содержащую входной конденсатор 2, соединенный с источником постоянного напряжения, транзисторы 3-6 и диоды 7-10, блок управления 11 и трансформатор с вращающимся магнитным полем 12, содержащий первую и вторую первичные обмотки 13 и 14 соответственно, фазосдвигающий конденсатор 15, вторичные обмотки 16-18. На чертеже показаны выводы для подключения источника напряжения постоянного тока U_d и выводы А, В и С для подключения нагрузки.

Входной конденсатор 2 соединен с источником постоянного напряжения "плюс" - "минус" и последовательно включенными транзисторами 3-6, 4-5, базы которых соединены с блоком управления. Параллельно транзисторам 3-6 в обратном направлении включены шунтирующие диоды 7-10. Выход мостового инвертора 1 соединен с первой первичной обмоткой 13 и второй первичной обмоткой 14 через фазосдвигающий конденсатор 15. Обмотки 13 и 14 смещены в пространстве на угол 90^o. Вторичные обмотки 16, 17, 18 трансформатора 12 с вращающимся магнитным полем сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o и с одной стороны соединены в нулевой точке, а с другой стороны подключаются к нагрузке А, В, С, где формируется симметричная трехфазная система переменного напряжения.

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное работает следующим образом. Напряжение источника питания постоянного тока U_d поступает на вход однофазного мостового инвертора, выполненного на транзисторах 3-6. Блок управления 11 формирует управляющие сигналы, которые попарно открывают транзисторы 3, 5 или 4, 6. В результате в первичных обмотках 13 и 14 трансформатора 12 с вращающимся магнитным полем изменяется направление тока, что приводит к появлению переменного магнитного потока в тороидальном магнитопроводе трансформатора с вращающимся магнитным полем. Поскольку первая и вторая первичные обмотки трансформатора смещены в пространстве одна относительно другой на угол 90^o и подключены между собой через фазосдвигающий конденсатор 15, то они образуют вращающееся магнитное поле, вызывающее ЭДС во вторичных обмотках. Вторичные обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o, поэтому на выводах А, В и С преобразователя формируется симметричная трехфазная система переменного напряжения.

Использование однофазного мостового инвертора и трансформатор с вращающимся магнитным полем выгодно отличает предлагаемый преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное от известного, так как уменьшается число силовых полупроводниковых приборов, упрощается схема блока управления, что повышает надежность работы преобразователя и уменьшает уровень электромагнитных помех.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий входной конденсатор, однофазный мостовой инвертор, выполненный на транзисторах, выходы которого подключены к первичным обмоткам трехфазного трансформатора, цепи управления транзисторов инвертора подключены к выходам блока управления, отличающийся тем, что выход однофазного мостового инвертора подключен к первой первичной обмотке трансформатора с вращающимся магнитным полем, вторая первичная обмотка которого смещена в пространстве относительно первой на угол 90^o и конец которой соединен с концом первой первичной обмотки, а ее начало через фазосдвигающий конденсатор соединено с началом первой первичной обмотки, три вторичные обмотки трансформатора сдвинуты одна относительно другой на угол 120^o, их начала соединены по схеме "звезда", а концы являются выводами для подключения трехфазной нагрузки.

РИСУНКИ

Рисунок 1