Способ формирования выходного напряжениятрехфазного инвертора и устройство для егоосуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (И } Допелнительное к авт. свид-ву (22).ЗаяВЛЕнО 160675 Р ) 2143809/24-07 с присоединением заявки ИоСоюз Советских.

Социалистических

Республин

«»836743

Ф

A т с

1 а б б: -

Ф"..

".г (5%)М. Кл3

Н 02 М 7/537

Государетаеииый комитет

СССР., ио делам изобретеиай и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070681.Ьюллвтеиь Ю 21 (53) УДК 621, 314..57(088.8) Датаопубликования описания 0706.81 (72) Авторы изобтвет ения

A,Å.ÑóðMèíñêèé и В.С.Моин (73) Заявитель (54) СПОСОБ "ФОРМИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО HEIBEPTOPA

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУВЯСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис- . пользовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфаэное переменное напряжение со ступенчатой, близкой к синусоидальной, формой кривой выходного напряжения.

Известны устройства (1), (21 для осуществления способа формирования ..выходного фазного напряжения, в кото-. рых линейное напряжение имеет трехступенчатую форму с малым содержанием высших гармоник., наинизшая, из высших гармоник ll-ая, а фазное напря- 15 жение имеет плохой спектральный состав - прямоугольную ФормУ ..

В устройстве )1 ) Прямоугольное напряжение относительно средней точки источника питания с паузой 20

30 эл. град» получается на средней точке первичной обмотки вспомогательного трансформатора, включенной между одноименными фазами двух трехфазных мостов, со взаимным сдвигом сигналов управления на 30 эл.град.Дополнитель-, но прямоугольные напряжения получаются с вторичных обмоток двух других аналогичных всмопогательных трансформаторов, первичные обмотки которых включены в пары других одноименных фаз.

Наиболее близким к предложенному способу является способ формирования выходного напряжения (3), состоящий в получении фазного напряжения в виде суммы основного прямоугольного напряжения,,ймеющего паузу

30 эл. град., с дополнительными напряжениями прямоугольной формы, имеющими длительность 30 эл. град. и отстоящими друг от друга на

30 эл. град.

При разбалансе токов нагрузки по фазам необходим вывод нулевого провода инвертора и его соединение с нулем звезды нагрузки. Тогда напряжение между фаэными выводами и нулем звезды нагрузки повторяет форму фазного напряжения инвертора,,т.е. содержит третью гармоническую составляющую и имеет плохой спектральный состав, что при-! водит к необходимости значительно о увеличения выходного фильтра.

Наличие третьей гармонической составляющей в фазном напряжении является недостатком способа устойчивости для формирования выходного фазного напряжения трехфазного

836743 инвертора, работающего на несбалансированную по фазам нагрузку.

Целью изобретения является повышение качества фазного напряжения при соединении нагрузки звездой, нулевой вывод которой связан с нулевым выходным выводом инвертора, Для достижения этого при формировании выходного напряжения трехфазного инвертора формируют в каждой фазе двухступенчатое симметричное от- о носительно середины полупериода напряжение с паузой на нулевом уровне и дополнительно формируют переменное напряжение тройной частоты и прямоугольной формы с паузой 90 эл. град, и суммируют его с указанными напря- 15 жениями.

Указанный способ формирования выходного напряжения осуществляется в устройстве, содержащем трехфазный инвертор с нулевым выходным выводом Щ и снабженном. дополнительной мостовой однофазной преобразовательной ячейкой в диагональ переменного тока которой включена первичная обмотка трансформатора, имеющего, по крайней мере, одну вторичную обмотку, связанную с цепью нагруэки.

Трансформатор может быть выполнен с тремя вторичными обмотками, каждая из которых включена последовательно с соответствующим фазным выходным выводом.

Кроме того, при использовании трансформатора с одной вторичной обмоткой последняя включена между нулевым выходным выводом инвертора и нулевым выводом нагрузки, На фиг.1 издбражено три варианта схемы устройства для осуществления данного способа формирования выходного напряжения; на фиг. 2 - диаг- 40, рамма фазного напряжения. Устройство содержит трехфазный инвертор 1 с нулевым выходным выводом и дополнительную мостовую однофазную ячейку 2 на ключах (транзис-. 4 торах) =3, в диагональ переменного тока которой включена первичная обмотка трансформатора 4, имеющего, по крайней мере, одну вторичную обмотку, связанную с цепью нагрузКи, имею- о .:щей нулевую точку О, Напряжения на выходных выводах инвертора относительно точки 0 среднего потенциала источника имеет вид

I 1 показанный на диаграммах ()дО и Пйо (фиг. 2) . Такие напряжения. имеют KHH более 40% и содержат все высшие нечетные гармоники, начиная с третьей.

Поэтому точка 0 не может использоваться как нулевой выходной зажим инвертора. линейное напряжение имеет р вид трехступенчатой кривой ЪВ Ъ0 ЪО не содержащей высших гармоник, вплоть до одиннадцатой.

Транзисторы 3 коммутируются таким образом, чтобы напряжение на трансформаторе имело вид, показанный на диаграмме галоп (фиг.2), а коэффициент трансформации трансформатора 4 выбирается равным 0,155:1 (при бес трансформаторном выходе инвертора 1).

Сумма напряжений UAo и U „образует фазное напряжение UAO (фиг.2), которое имеет форму и спектральный соотав такие же, как у линейного напряжения форма которого при этом не претерпевает изменений, Следовательно, нулевая точка 0 звезды нагрузок 2и может быть соединена (непосредственно или через землю ) c точкой 0 среднего потенциала источника, При этом обеспечивается качество и симметрия фазных напряжений при любом раэбалансе токов нагрузки, Мощность ячейки 2 зависит от максимального небаланса токов: нагрузки.

Так как обычно при номинальной нагрузке инвертора. небаланс не превышает

2 15%, а УА,п =0,25U ф, мощность ячейки

2 не превышает 4-5% выходной мощности инвертора. Для уменьшения объема, занимаемого вторичными обмотками тран.сформатора 4, последний выполняется с одной вторичной обмоткой, включенной между точками 0 и 0 если заФ

I земление точки 0 не требуется из условия помехоустойчивости схемы (фиг.16) .

В случае выполнения трехфазного инвертора 1 с трансформаторным выходом вторичная обмотка трансформатора 4 включается между нулевой точкой звезды вторичных обмоток выходных трансформаторов основной ячейки и нулевым выходным выводом инвертора (фиг.1в).

Формула изобретения

1, Способ формирования выходного напряжения трехфазного инвертора, согласно котороьф формируют в каждой фазе двухступенчатое симметричное относительно середины полупериода напряжение с паузой на нулевом уровне, отличающийся тем, что, с целью повышения качества фазного напряжения при соединении нагрузки звездой, нулевой вывод которой связан с нулевым выходным выводом инвертора, дополнительно формируют переменное напряжение тройной частоты и прямоугольной формы с паузой

90 эл. град. и суммируют его с укаэанными напряжениями.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее трехфазный инвертор с нулевым выходным выводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительной мостовой однофазной преобразовательной ячейкой, в диагональ переменного тока, которой включена первичная,об836743

gA8 =Фr_#_

ri roll

ЦВ=Ь0 Цоп

Составитель И.Жеребина

Техред Н. Бабурка Корректор И.Шароши

Редактор Т.Загребельная

Заказ 3170/42 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент г,ужгород, ул.Проектная,4 мотка трансформатора, имеющего,. по крайней мере, одну вторичную обмотку, связанную с цепью нагрузки, 3. Устройство по п,2, о т л .и .ч а ю щ е е с я тем, что трансформатор выполнен с тремя . вторичными обмотками„ каждая из которых включена последовательно с соответствующим фазным выходным выводом.

4. Устройство поп.2;о т л и ч а ю- о щ е е с я тем, что при использовании трансформатора с одной вторичной обмоткой последняя включена между нулевым выходным выводом инвертора и нулевым выводом нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3573602, кл.321-9, 1971.

2. Патент СШЛ 9 3391323,кл,321-5, 1968, 3. Патент Японии Р 50-16486, кл. 56 С 6, 1974.