Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное для частотно-управляемого электропривода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалист ммвсмих

Республик

<,1,65755О (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.07.76(21) 2387203/24 07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15. 04. 793юллетень ¹ 14

Дата опубликоваиия описания 18.04.79 (51) М. Кл.

Н 02 М 7/537

Гасудеретеенньй немнтет

СССР не делам нзебретеннй н етнрмтнй (53) УДЫ 621.814.. 58 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Мыцык и А. В. Чесноков (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ ГГЛЯ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОтГA

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для построения вторичных трехфаэных источников питания для частотного запуска и управления электроприводом переменного тока малой мошности (до единиц кВА), работаюшего как на переменную, так и на постоянную нагрузку в тех случаях, когда требуется согласование уровней напряжений питаюшей сети и потребителя.

Известны инверторы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) выходного напряжения, обеспечиваюшие уменьшенные искажения выходного тока. Наряду с воэможностью изменения выходной частоты, в этих инверторах, в принципе, можно также известными способами осушествить и регулирование выходного напряжения. Все укаэанные инверторы имеют бестрансформаторный выход.

Известно, что в ряде случаев применения требуется согласование уровней напряжения питания и напряжения на нагруэке. Наиболее широко приме(яемым средством решения этой задачи является устаковка на выходе инверторов согласуюшего трансформатора.

Однако при низких выходных частотах, а также при использовании инвертора в электроприводе с частотным запуском и управлением, применение трансформатора становится невозможным или ограничено из-эа резко увеличивающихся габаритов.

Известек преобразователь постоянного напряжения в трехфазное, имеюший на выходе два трансформатора. Однако данная схема не обеспечивает изменения частсьты or нуля до заданной.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержаший, имеюшую блок управления, высокочастотную инверторную ячейку опной частоты с выходными трансформаторами, на сердечнике одного из которых оасположена одна из трех вт. рнчных об657 моток, начала двух иэ которых, принадлежащие разным трансформаторам, подключены ко входам первого диодного моста, а концы этих же обмоток подключены ко входам ". ° второго диодного моста, причем. выходы диодных мосгов зашунтированы ключевыми элементами, управляюшие входы которых связаны с задаюшим генератором другой частоты, а выходные выводы преобразователя образованы средними точками вторичных обмоток трано форма торов.

K недостаткам такого преобразователя можно отнести сложность выполнения его силовой части за счет применения трех выходных трансформаторов.

Белью изобретения ямяется упрошение преобразователя и улучшение его энергетических показателей.

Цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в трехфазное для частотно-управляемого электропривода две другие вторичные обмотки расположены на сердечнике другого нз трансформаторов, третья егоpttwas обмотка подключена к третьему входу первого диодного моста своим концом, к гретьему входу второго диодного мостаначалом, а упомянутая ячейка выполнена в виде двухфазного инвертора.

На фиг. 1 предсгавлена принпипиальная схема предлагаемого преобразователя с промежуточным высокочастотным инвертируюшим звеном, выполненным в виде двух однофазных инверторов (а) и в виде трехфазного мосгового инвертора (б), алгоритм управления ключевыми элементами которого обеспечивает сдвиг линейных напряжений на 90 эл. град. На фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюшие принпип работы преобразователя (по схеме фиг. la); на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип рабогы преобразователя (по схеме фиг. lб).

Предлагаемый транзисторный преобразователь содержит промежуточное высоко.частотное инвертируюшее звено 1, выполненное в виде двух однофазных инверторов 2, 3 (фиг. lа).Управляюшне входы ключевых элементов инверторов подсоединены к выходу задаюшего генератора 4 частоты f< . К выходным выводам инвер торов подключены первичные обмотки 5, 6 трансформаторов 7, 8, вторичные обмотки 9-11 которых подключены ко входным выводам двух днодных мостов 12, 13. Причем обмотки 9, 10 и 11 подюпэчены к входным выводам диодных мостов

550 4 разноименными концами. Например, обмотки 10, 11 подключены к входных выводам 14 16 диодного моста 13 своими началами, а обмотка 9 к выводу 15концом. На выходах этих диодных мостов включены магнитно-транзисторные ключе вые элементы с токовой обратной связью.

Последовательно с эмитте коллекторны« ми переходами силовых гранэисторов 17, 30 18 включены первичные обмотки трансформатора тока 19, вторичные обмотки которого через вспомогательные транзисторы 20, 21 подключены к управляюшим переходам силовых транзисторов. Управ35 ляюшие входы 22, 23 упомянутых вспо» могательных транзисторов подключены к задаюшему генератору 24 частоты f ® .

Средние точки 25, 26, 27 вторичных обмоток трансформаторов 5, 6 образуют

26 трехфазный выход преобразователя. Как упоминалось выше, инвертируккцее звено

1 может быть выполненои ввиде трехфаз о ного мостового инвертора, (фиг. 1б) на транзисторах 28-33, к выходным выво» 5 дам которого подключены первичные обмотки трансформаторов (фиг. lб).

Формирование выходных напряжений преобразователя поясняется временными

36 диаграммами. На фиг. 2 приведены диаграммы, поясняюшие работу преобразователя по фиг. lа. На ней предстамены:

U,U O,Utt - форма напряжения на обмотках 9, 10, 11 трансформаторов 5, 6

39 с частотой 4 1 (периодТ1 i/f.1); 22 02ф сигналы упраБления, ttoA& ваемые на входы вспомогательных транзисторов 20, 21 с частотой f, (период Им)

Ц Я Я . - форма выходного фаэного напряжения йреобразователи для каждой фазы. Выходная частота основной гарМоники 7 =!7 м! (период (7 /fg ).

На фиг. 3 приведены диаграммы,йояо49 няюшие работу преобразователя по фиг. lб.

На ней представлены:

07В ОЬЭ упрамяюшие сигналы, подаваемые на входы транзисторов 28-33 инвертируюшего звена;

Q>,tattoo,Цн - формы напряжений, получаемые при этом на обмотках грансформаторов 5, 6;

Ц2 U>> - сигналы упрамения, подаваемые на входы вспомогательных транзисторов 20, 21 23 76 ° 77 формы выходных фазных напряжений для каждой фазы преобразователя, частота основной гармоники 17

Nfl- . зователя и не зависящих от нее при регулировании этой частоты (5 ), последний обладает уменьшенными массой и габаритами. Кроме этого, преобразователь обеспечивает улучшенное качество выходного тока.

Преобразователь . может применяться во всех.случаях, где требуется преобра1О зование постоянного напряжения. одного уровня в трехфазное напряжение другогс уровня заданной фиксированной или регулируемой частоты от долей Гц до единиц

«Ъ с одновременным регулированием найряжения.

Преобразовательпостоянного напряжения в трехфазное переменное для частотно-управляемого электропровод а, содержащий, имею щую блок управления, высокочастотную инверторную ячейку одной частоты с выходными трансформаторами, на сердечнике одного из которых расположена. одна из трех вторичных обмоток,, начала двух из которых, принадлежащие разным трансформаторам, подключены ко входам пер вого диодного моста, а концы этих же обмоток подключены ко входам второго диодного моста, причем выходы, диодных мостов зашунтированы ключевыми элемеитами, управляющие входы которых связаны с задающим генератором другой частоты, а выходные выводы преобразовате ля образованы средними точками вторичных обмоток трансформаторов, о тл и ч а ю m и, и с я тем, что, с целью упрошения и улучшения энергетических показателей, две другие вторичные обмотки расположены на сердечнике друго го иэ трансформаторов, третья вторичная обмотка подключена к третьему входу первого диодного моста своим концом, к третьему входу второго диодного мостаначалом, а упомянутая ячейка выполнена в виде двухфазного инвертора.

5 657550

Введение угла регулирования 291 -,,, равного 60 эл. град., в напряжениях йа обмотках трансформаторов 5, 6 (см. фиг. 2, 3), позволяет устранить гармоники кратные 3 из спектра выходных напряжений частоты fg, улучшая тем самым качество выходных напряжения и тока преобразователя. Регулирование выходного напряжения можно осуществить в высокочастотном инвертирующем звене двумя принципиально различными способами. В том случае, когда потребитель электроэнергии не критичен к циркулированию упомянутых гармоник кратных 3, иэ спектра напряжения частоты 2 < регулирование производится за счет изменения угла регулирования oc, . Применение соответствующих алгоритмов переключения ключевых элементов ннвертирующего звена позволяет устранить эти гармоники и одновременно осуществить регулирование, однако при этом увеличивается число переюпочений ключей инвертируюшего звена, ухудшаются энергетические показатели преобразователя.

По сравнению с известным преобразсъвателем, промежуточное инвертируюшее за но высокой частоты которого:выполнено в виде трех однофазных инверторов и трех трансформаторов, предлагаемый преобразователь имеет на одну инверторную ячеВ ку и на один однофазный трансформатор меньше. Это упрощает устройство. В слу» чае выполнения промежуточного высокочастотного звена в виде трехфазного мос35 тового инвертора, вместо трехфазного трансформатора, включают два однофазных, что также упрощает преобразователь и делает его более технологичным, (изготовление трехфазного трансформатора на чао40 тоты порядка десятков кГц встречает значительно большие технологические труд ности, чем тороидальных однофаэных трансформаторов) . Так иаи тра сфоРмвюры

45 промежуточного высокочастотного инвер» тирующего звена работают на частотах примерно на порядок более высоких, чем максимальная выходная частота преобра

Формула изобретения

22 /л

Составитель Г. Огнев

Редактор Л. Баглай Техред Э. Чужик Корректор Н. Грнгорук

Заказ 1818/54 Тираж 856 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4