Преобразователь постоянного напряже-ния b трехфазное переменное

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик,>838963 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 170979 (21) 2815957/24-07 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.61. бюллетень М 22

Дата опубликования описания 150681 я)м. к .

Н 02 М 7/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 6 21 . 31 4 . . 572 (088 . 8) (72) Автор изобретения

A.М. Азаров

Красноярский политехнический инст фут (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В TPE ХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ

Иэобр тение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в системах электроснабжения и электропривода промышленных установок и транспортных средств.

Известен однофазный статический преобразователь с промежуточным звеном повышенной частоты и с трехступенчатой формой выходного напряжения, выполненный по несимметричной схеме. Он содержит однофаэный инвертор, трансформатор с тремя выходными обмотками, соединенными последовательно, и ключи переменного тока, соединенные с одной клеммой однофазной нагрузки, а четвертый зажим обмоток подключен ко второй клемме нагрузки. Напряжения на каждой выходной обмотке трансформатора равны соответственно амплитудам первой, второй и третьей ступеней выходного напряжения. Поочередно подключая с помощью ключей переменного тока эти обмотки к нагрузке, формируют на ней .трехступенчатое напряжение (1) .

Недостатком такого преобразователя является необходимость использования трех однофаэных трансформа-, торов в случае формирования трехфазного напряжения, что увеличивает вес и габариты устройства. Кроме того, в течение периода выходного напряжения трансформатор работает с переменной частотой и должен рассчитываться на частоту, в три раза превышающую частоту выходного напряжения преобразователя. Для уменьшения веса и габаритов преобразователя путем увеличения рабочей частоты трансформатора он выполнен по симметричной схеме, т.е. имеет 6 выходных обмоток (по три обмотки

15 относительно зажима нагрузки), что также увеличивает массу, габариты и усложняет схему устройства.

Известен также преобразователь, который содержит однофазный инвер20 тор, трансформатор с шестью вторичными обмотками, соединенными последовательно, и ключи переменного тока.

К среднему зажиму обмоток подключена одна клемма трехфазной нагрузки, а две другие ее клеммы через ключи переменного тока соединены со всеми другими зажимами вторйчных обмоток. Напряжения на .вторичных обмотках трансформатора симметричны относи30 тельно средней точки и соответствен838963

65 но равны амплитудам первой, второй и третьей ступеней линейного напряжения. Подключая в определенной последовательности вторичные обмотки трансформатора с помощью ключей переменного тока, формируют два линейных напряжения, что достаточно для получения трехфазной системы напряжений (2) .

Однако трансформатор данного статического преобразователя имеет шесть выходных обмоток со значительными напряжениями, действующими на их зажимах. Это увеличивает установленную мощность трансформатора и требует применения высоковольтных ключей переменного тока. Большое число обмоток трансформатора приводит к увеличению их массы, усложняет схему преобразователя.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является преобразователь, содержащий однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концы трех последовательно соединенных вторичных обмоток которого подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя через управляемые ключи переменного тока (3) .

Недостатком этого преобразователя является его сравнительная сложность, Для его реализации требуется 12 ключей переменного тока. .Цель изобретения — упрощение ,преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе,содержащем однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концы вторичной обмотки и, по крайней мере, один из отводов которой, через ключи переменного тока подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя, укаэанный отвод выполнен от середины витков вторичной обмотки. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2диаграмма импульсов управления ключами, форма. напряжения на первичной обмотке трансформатора и на нагрузке; на фиг. 3 — возможная модификация преобразователя; на фиг. 4, 5 — диаграммы импульсов управления ключами, формы напряжений на первичной обмотке трансформатора и на нагрузке при работе трансформатора на частотах, превышающих частоту выходного напряжения в б и 18 раз соответственно.

Рассмотрим схему преобразователя.

На выходе однофазного инвертора

1 (фиг. 1) включен трансформатор

2, имеющий две вторичные обмотки 3, 4, концы которых вместе со средней точкой через ключи переменного тока 5-13 соединены с выходными выводами преобразователя А, В, С.

Преобразователь работает следующим образом.

Управление ключами осуществляет5 ся импульсами напряжения (фиг. 2), причем импульсы, соответствующие графику 5, подаются на ключ 5, графику б — на ключ.б и т.д. Для получения выходного напряжения, близкого к синусоидальному, амплитуды .его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких к ос— новной. Для получения трехфазного напряжения ее трансформатор должен работать на частоте, в три раза

15 превышающей выходную (фиг.2). Особенно эффективно применение этой схемы в том случае, когда частота выходного напряжения преобразователя достаточно высокая, что обеспеЩ чивает малый вес и габариты трансформатора.

Во многих случаях можно испольэовать схему преобразователя. на (фиг. 3), являющуюся модификацией

35 схемы на фиг. 1. Она сложнее рассмотренной выше, так как содержит 12 ключей переменного тока (5 — 16) вместо 9.

Напряжения вторичных обмоток 3,4 трансформатора 2 равны в этом случае амплитудам первой П„ и второй ступеней. линейных напряжений, причем U = U (1 + ) 3). Третьи ступени линейных напряжений формируются путем суммирования напряжений обмоток 4 и 3, т.е. U+=U<+U< =U (2+73).

При активно-индуктивной нагрузке (фиг. 3) однофазный инвертор 1 и его выходной трансформатор 2 работают с частотой, .превышающей часто- .

40 ту выходного напряжения преобразователя в шесть раз. Полупериод вы.ходного напряжения разбивают на шесть разных интервалов (фиг. 4).

На первом интервале замыкаются клю45 чи 9,10,13,14 (фиг. 4). При этом с помощью ключей 10, 13 обмотки 3 и 4 соединяются последовательно и к их общей точке подключается вывод фазы А. Замкнутые ключи 9, 14 соединяют выводь фаз В и С с клеммами (-U ) и (+U ) обмоток соответственно. В результате формируются первая положительная, третья отрицательная и вторая положительная ступени ли55 "e"H " "апряжен"" "Uns» Uec i Пса °

На втором интервале замыкаются ключи 5, 10, 12, 13, а полярность напряжений на обмотках изменяется на противополо>кную. С помощью ключей 10„

13 соединение обмоток и вывода фазы

A остается неизменным, а замкнутые ключи 12, 5 соединяют выводы фаз

В и С с клеммами (-U ) и (+О„) о62. моток. соответственно. При этом формируются вторая положительная, третья отрицательная и первая положитель838963 ная ступени линейных напряжений

UA>, Пэс, Uc;A, На тРетьем интеРвале замыкают ключи 5, 10, 14, 15 и меняется полярность напряжений на обмотках. Ключи 5 и 14, обеспечивают последовательное соединение обмсток, но другими разноименными клеммами, и к их обшей точке подключается вывод фазы С. Замкнутые ключи 10, 15 соединяют выводы фаэ A и В с клеммами (+U,) и (-U ) обмоток: соответственно. В результате формируются третья положительная, вторая и первая отрицательные ступени линейных напряжений идЬ ЦВс исд На следующих интервалах процессы. в инверторе происходят аналогично описанному 15 в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфаэное ступенчатое напряжение (фиг. 4). Пре- 20 обраэователь (фиг. 3) позволяет формировать трехступенчатое напряжение и при работе трансформатора на более высоких Частотах, которые в 6К раз превышают частоту выходного напряжения, где К = 1, 2, 3... Это позволяет уменьшить массу и габариты трансформатора особенно при низкой выходной частоте преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концЫ вторичной обмотки и, по крайней мере, один иэ отводов которой через ключи переменного тока подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения, укаэанный отвод выполнен от середины витков вторичной обмотки трансформатора. i

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и их применение. M., Энергия, 1971, с. 399.

2..Труды Московского ордена

Ленина энергетического института.

Вып. 367. М., МЭИ, 1978,. с. 58-65.

З.-Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2720705/07,кл.Н 02 М 7/48, 05.02.79.

838963

VA, Ри >.5

Составитель Т ° Мыдык

ТехредM.Голинка КорРектор Н. Стен

Редактор М.Хома

Тираж 730 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., -д; 4/5

Заказ 4468/86

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1г ц

1Ф

1

t

11 и

15 . 14

1$

1о