Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода . Преобразователь содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные на управляемых ключах 1-4 и 5 - 8 соответственно. На выходе инверторов включены соответственно основной 9 и вспомогательный трансформаторы. Каждая половина вторичной обмотки основного трансформатора 9 разделена промежуточными отводами на секции 11 - 18, подключенные к выходным выводам А, В, С преобразователя через ключи переменного тока 25-32. В цепь ключей переменного тока 25 - 27 и 29 - 31 последовательно включены вторичные обмотки вспомогательного трансформатора 10. При определенном алгоритме коммутации управляемых ключей 1 - 8 и ключей переменного тока 25 - 32 на выводе преобразователя формируется 13-ступенчатое фазное напряжение с малым содержанием высших гармоник. 4 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ((! ) (я)ю Н 02 М 7/539

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1552320 (21) 4670987/07 (22) 31.03.89 (46) 23.03.91. Бюл. М 11 (71) Красноярский сельскохоэяйственн ый институт (72) А.M.Àçàðîâ (53) 621.314.58 (088.8) (56).Авторское свидетельство СССР (Ь 1552320, кл. Н 02 M 7/539, 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Преобразователь содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные на управляемых ключах 1 — 4 и 5 — 8 соответственно. На выходе инверторов включены соответственно основной 9 и вспомогательный трансформаторы. Каждая половина вторичной обмотки основного трансформатора 9 разделена промежуточными отводами на секции 11 — 18, подключенные к выходным выводам А, В, С преобразователя через ключи переменного тока 25 — 32. В цепь ключей переменного тока

25 — 27 и 29 — 31 последовательно включены вторичные обмотки вспомогательного трансформатора 10. При определенном алгоритме коммутации управляемых ключей 1 — 8 и ключей переменного тока 25 — 32 на выходе преобразователя формируется 13-ступенчатое фазное напряжение с малым содержанием высших гармоник. 4 ил, 1636975

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода и является усовершенствованием преобразователя по авт,св. N. 1552320.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

Ка фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя при N = 1 (N — количество отводов); на фиг.2— принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг,3 — диаграммы, по- ясняющие принцип работы преобразователя; на фиг.4 — таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.

Преобразователь (фиг.1) содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные соответственно на управляемых ключах 1 — 4 и 5 — 8. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Секции 11 — 18 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и вторичные обмотки 19 — 24 вспомогательного трансформатора 10 соединены между собой и через ключи 25 — 32 переменного тока с выходными выводами А, В и С преобразователя.

Блок управления (фиг.2) преобразователем содержит задающий генератор 33, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 34, нагруженного на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 35, выполненного, например, на микросхеме 155 PE 3. Выходы

36 — 47 последнего соединены через триггер

48, логические элементы 2-2И-2ИЛИ 49 — 51 и НЕ 52 — 57 и блок 58 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей 1 — 8 и 25 — 32 преобразователя, причем номера выходов блока 58 соответствуют номерами ключей, к которым они подключены.

Диаграммы 59 — 76(фиг.3) представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 59 — задающего генератора 33;

60 и 61 — на выходах элементов 49 и 55 (импульсы управления ключами 1 — 4 основного инвертора); 62 — 65 — на выходах элементов 50, 56, 51 и 57 (импульсы управления ключами 5 — 8 вспомогательного инвертора); 66 и 67 — трансформаторов 9 и 10; 68—

75 — на выходах 40 — 47 устройства 35 (импульсы управления ключами 25 — 32 преобразователя); 76 — преобразователя (форма выходного фазного напряжения UA), Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 33 формирует последовательность импульсов 59 (фиг.3), которая поступает на вход двоичного счетчика

34 с коэффициентом пересчета, равным 27.

С выхода счетчика 34 импульсы поступают на адресные входы программируемого rioстоянного запоминающего устройства 35, логические состояния выходов 36 — 47 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице (фиг.4). Выходы устройства 35 нагружены на входы блока 58 буферных усилителей, причем уровень логического "0" на его входе обеспечивает закрытое состоя ние силового ключа преобразователя, а уровень логической "1"— открытое. Полупериод выходного напряжения 76 преобразователя можно разделить на

27 равных интервалов, что соответствует 27 логическим состояниям устройства 35.

На первом интервале с выхода 36 устройства 35 сигнал логической "1" устанавливает триггер 48 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 48 управляют работой элементов 49 — 51, через которые проходят сигналы с выходов

37 — 39 на управляющие входы ключей 1 — 4 и 5 — 8 основного и вспомогательного инверторов. С выходов 37 — 39 сигналы логических

"1" проходят через открытые элементы 49—

51, усиливаются блоком 58 и отпирают ключи 1, 4, 5 и 7 основного и вспомогательного инверторов, Сигналы логических "1" с выходов элементов 49 — 51 инвертируются элементами 55 — 57 и запирают ключи 2, 3, 6 и

8 инверторов. С выходов 41 и 47 устройства

35 сигналы логических "1" усиливаются блоком 58 и отпирают ключи 26 и 32. Остальные ключи переменного тока заперты сигналами логических "0" с соответствующего выхода устройства 35, Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 59 — 76 (фиг,3) и таблицей истинности устройства 35 (фиг.4). В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9 и 10 формируются напряжения 66 и 67 (фиг.3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, — 13-ступенчатое напряжение 76. Амплитуды ступеней с первой по тринадцатую последнего равны

2U 4U 6U 8U 11U 12U 13U 14U

3 3 3 " 3 3 "3 "3 "3

15U 16U 17U 180 19U

3 3 3 3 3 где и жение на вторичных обмотках 19 — 24 вспомогательного трансформатора 10. При этом напряжения на секциях 11, 15, 14 и 18 основного трансформатора 9 равны 2 U, на

1636975 секциях 12, 13, 16 и 17 — 3 U, т.е, числа витков секций каждой вторичной полуобмотки основного трансформатора относятся между собой как 2:3:3:2. При другом произвольном числе промежуточных отводов вторичной обмотки основного трансформатора числа витков крайних и любой из внутренних секций ее каждой половины и число витков любой вторичной обмотки вспомогательного трансформатора должны относиться между собой как 2:3:1.

На первом интервале замыкаются ключи 1, 4, 5, 7, 26 и 32 (диаграммы 60, 62, 64, 69 и 75, фиг,3). При этом напряжение на вторичных обмотках вспомогательного трансформатора равно нулю и через замкнутый ключ 26 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается сумма напряжений секций 16 и 15 основного трансформатора 9, равная 5 U, К выводам В и С через ключ 32 прикладывается сумма напряжений секций 15 — 18, равная (-10 0), а к выводам С и А через ключи 32 и 26— сумма напряжений секций 18 и 17, равная

5 U.. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны

UA =

Одв — 0сд 50 — 50

3 3

Ос -(О А+ 0 в) =50:

Uac -UAB — 10U — 5U

3 3 т.е. формируются нулевая, девятая отрицательная и девятая положительная ступени фазных напряжений UA, Ов и Uc.

На втором интервале появляется напряжение на обмотках 19 — 24 вспомогательного трансформатора 10, замыкаются ключи 1, 4, 5. 8,26 и 32. Через ключ 26 к выводам А и

8 прикладывается сумма напряжений обмотки 22 и секций 15 и 16, равная 6 0, к выводам В и С через ключ 32 вновь приложена сумма напряжений секций 15 — 18, равная (-10 О}, к выводам С и А через ключи

32 и 26- алгебраическая сумма напряжений секций 18 и 17 и обмотки 22, равная 4 U.

Фазные напряжения становятся равными, т,е. формируются первая

160 14U положительная, десятая отрицательная и восьмая положительная ступени фазных на5 пряжений. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами

59 — 76 (фиг.3) и таблицей истинности устройства 35 (фиг.4).

10 Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает воэможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потен15 циалов фаз в течение каждого интервала.

Это обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

20 Предлагаемый преобразователь по сравнению с прототипом имеет более близкую к синусоиде форму кривой выходного напряжения: 13 ступеней в полупериоде вместо 9 ступеней, 25

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряже30 ние по авт св. N 1552320, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, каждая половина вторичной обмотки основного трансформа35 тора содержит N введенных дополнительных промежуточных отводов, где N — целое число, которые через дополнительно введенные вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и введенные ключи

40 переменного тока подключены к тем же выходным выводам преобразователя, что и основные промежуточные отводы данной половины вторичной обмотки, а число витков каждой иэ крайних, каждой из внутрен45 них секций каждой половины вторичной обмотки основного трансформатора и число витков каждой из вторичных обмоток вспомогательного трансформатора отнесены между собой как 2:3:1.

1636975

1636975

Юмх одной

Выдь

М 57 ЗВ

59

43 о о

0 0

7 7 7

0 0 о о

0 О

0 1 0

Q 1 0

0 0

0 1 1

1 0

0 0

0 0

0 0

О 0 0

0 1

0 О 1

0 1

0 1

0 0 1.0

0 0 1

1 0

76 а о

0 7 О

0 0

0 7 0

0 7

0 7 7

7 О

0 0

0 0 1

7 1

0 0 7

0 0

Корректор И.Муска

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 823 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

/(Од адреса

0 О 1

0 0 1

0 0 g

0 0

О, 1 1 а 7 O

0 7

0 7 7

0 7 0

0 7 а

0 0 0

0 0 7

Составитель В.Моин

Техред M.Ìoðãåíòàë