Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода . Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэфициента гармоник. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор на ключах 1-4, а также первый м второй вспомогательные однофазные инверторы на ключах 5-8 и 9-12 соответственно . Основной трансформатор 13, первый и второй вспомогательные трансформаторы 14, 15 своими вторичными обмотками 16-- 19, 22-25 через ключи переменного тока 26-31 подключены к выходным выводам инвертора А, В, С по схеме открытого треугольника . При определенном алгоритме коммутации ключей 1-12 и ключей переменного тока 26-31 на выходе преобразователя формируется квазисмнусоидальное 18-ступенчатое фазное напряжение . 1 з.п. ф-лы, 4 ил 18

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 М < 39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 944026 (21) 4762030/07 (22) 24.11.89 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (71) Красноярский сельскохозяйственный институт (72) А.M.Àçàðoâ (53) 621.314,58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 944026, кл. Н 02 M 7/48, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО, НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИ НУСОИДАЛ Ь НОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода, Цель изобретения — повышение каче„„5U..„, 1683159 А2 ства выходного напряжения путем уменьшения коэфициента гармоник. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор на ключах 1 — 4, а также первый и второй вспомогательные однофазные инверторы на ключах 5 — 8 и 9-12 соответственно. ОсновноЧ трансформатор 13, первый и второй вспомогательные трансформаторы

14, 15 своими вторичными обмотками 1619, 22 — 25 через ключи переменного тока

26 — 31 подключены к выходным выводам инвертора А, В, С по схеме открытого тре, голъника. При определенном алгоритме коммутации ключей 1-12 и кл|очей переменного тока 26-31 на выходе преобразователя формируется квазисинусо щальное 18-ступенчатое фазное напряжение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил, 1683159

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах вторичного электропитания и злектропривода и является усовершенствованием преобразования по авт.св, М 944026.

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

На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя для случая, когда вторичная обмотка основного транформатора второй ветви содержит один промежуточный отвод; на фиг.2— принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг.3 — диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг.4 — таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.

Силовая часть преобразователя (фиг.1) содержит основной, первый и второй вспомогательные однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1 — 4, 5 — 8, 9 — 12, Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного, первого и второго вспомогательных трансформаторов

13 — 15. Секции 16 — 19, вторичные обмотки 20 и 21 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 22, 23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соединены через ключи 26 — 31 переменного тока в две фазы по схеме открытого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы

А, В, С преобразователя.

Блок управления преобразователем (фиг,2) содержит задающий генератор 32,, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 33 импульсов с коэффициентом пересчета, равным 36, Выходы счетчика 33 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34. Выходы 35 — 46 последнего соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48 — 57„элементы 2 — 2И вЂ” 2ИЛИ

58-62 и блок 63 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 63 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

Диаграммы 64 — 84 (фиг,3) представляют формы импульсов на выходах следующих элементов; 64 — задающего генератора 32;

65-74 — на выходах элементов 58 — 62 и 53 — 57 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов); 75 — 77 — трансформаторов 13 — 15; 78 — 83 — на выходах 41-46 устройства 34 (импульсы управления ключами 26 — 31), 84 — преобразователя (форма выходного фазного напряжения), Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 32 формирует последовательность импульсов 64 (фиг.3), которая поступает на вход двоичного счетчика

33 с коэффициентом пересчета, равным 36.

С выхода счетчика 33 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34, логические состояния выходов 35-46 кото10 рого в зависимости от кода адреса представлены в таблице (фиг.4). Выходы устройства 34 нагружены на входы блока 63 буферных усилителей, причем уровень логического "0" íà его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической "1" — открытое. Полупериод выходного напряжения 84 преобразователя можно разде20 лить на 36 равных интервалов, что соответствует 36 логическим состояниям устройства 34

На первом интервале с выхода 35 устройства 34 сигнал логической "1" (фиг,4) устанавливает триггер 47 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы

30 триггера 47 управляют работой элементов

58 — 62, через Моторые проходят сигналы с выходов 36 — 40 на управляющие входы ключей 1 — 4 и 5 — 12 основного и вспомогательных ".нверторов, С выходов 36 и 39 устройства 34 сигналы логических "1" про35 ходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58 и 61, усиливаются блоком 63 и отпирают ключи 1, 4 и 9 основного и вспомогательного инверторов. С выходов 37, 38 и 40 сигналы логических "0" запирают элементы 59, 60 и 62, а следовательно, и сило40 вые ключи 5, 7 и 11. Выходные сигналы элементов 58 — 62 инвертируются элементами 53 — 57, отпирают силовые ключи 6, 8 и 12

45 и запирают ключи 2, 3 и 10. Сигналы логических "1" с выходов 42 и 46 устройства 34 отпирают ключи 27 и 31. Остальные ключи

26 и 28-30 переменного тока заперты сигналами логических "0" с выходов 41, 43 — 45 устройства 34. Формирование импульсов, управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами

64 — 83 (фиг,З) и таблицей истинности (фиг.4) диаграмме 84 напряжения на каждой из сек55. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13-15 формируются напряжения 75 — 77 (фиг,3), а на фазе нагруз- ки, соединенной звездой, — 18-ступенчатое напряжение 84, Для получения формы выходного напряжения, представленной на

1683159 ций 16, 18 и 17. 19 обмоток 20 и 21 основного трансформатора 13 должны быть соответственно равны 5 U, 3 U и 13 U, а напряжения на каждой иэ вторичных обмоток 22, 23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14 и

15 — соответственно по 3 U и О, При другом произвольном числе К промежуточных отводов вторичной обмотки второй ветви основного трансформатора 13 числа витков

10 вторичных обмоток основного трансформатора первой и второй ветвей и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов относятся между собой как (10+ЗК):(5+ЗК);3;1, а числа витков первой и каждой из остальных секций вторичной обмотки основного трансформатора второй ветви относятся между собой как 5;3. Силовая часть преобразователя работает следующим образом.

2G

На первом интервале открыты ключи 1, 4, 6, 8, 9, 12, 27 и 31(диаграммы 65, 68, 70, 71, 74, 79, 83, фиг.3). При этом напряжение на обмотках 22 и 23 вспомогательного трансформатора 14 равно нулю, через зам25 кнутый ключ 27 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16 и 17 основного трансформатора 13 и обмотки 24 вспомогательного трансформатора 15, равная 7 U, к выводам В и С через ключ 31 — 30 напряжение обмотки 21, равное (— 13 U), а к выводам С и А через ключи 31 и 27 — алгебраическая сумма напряжений обмоток 21 и

24 и секций 16 и 17, равная 6 U. При этом

U AB — U CA 7U —.6U U

UA—

UB

UBC 0AB 13U 7U 20 40 з 3 3

Ug = (UA + UB ) = — 3 U

19 т.е. формируются первая положительная, тринадцатая отрицательная и двенадцатая положительная ступени фазных напряже- 45 ний UA, 0в, UC.

На втором интервале вместо ключа 12 замыкают ключ 11. Исчезает напряжение на обмотках 24 и 25 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 27 к выводам А и

В преобразователя прикладывается сумма напряжений секций 16 и 17, равная 8 U, к выводам В и С через ключ 31 вновь прикладывается напряжение обмотки 21, равное (— 13 U), к выводам С и А через ключи 31 и 27 55 — алгебраическая сумма напряжений обмотки 21 и секций 16 и 17, равная 5 U. Фазные напряжения становятся равными 0, -7 U, 6 фазные напряжения нагрузки, соединенной 35 звездой, соответственно равны:

U, т.е, формируются вторая положительная, четырнадцатая отрицательная и одиннздцзтая положительная ступени фазных напряжений 1д, ИB, U;.

Рз следую:;:" х интервалах работа преобразователя и;.оисходит аналогично описанному в сос ветствии с диаграммами

64 — 84, (фиг.3) и: аблицей истиннос1и (фиг.4), Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность пр хождения тока в двух направлениях и пгстоянство разности потенциалбв фаз в течение каждого интервала.

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

Предложенный преобразователь обеспечивает получение 18-ступенчатой формы кривой выходного напряжения вместо трехступенчатой.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт.св. N 944026, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, введено 2 К ключей переменного тока и второй вспомогательный инвертор, нагруженный на второй вспомогательный трансформатор, содержащий две вторичные обмотки, каждая из которых включена последовательно в цепь соответствующей вторичной обмотки первого вспомогательного трансформатора, а вторичная обмотка основного трансформатора одной ветви каждой из двух фаз разделена на секции посредством

К промежуточных отводов, которые через введенные ключи переменного тока подключены к выходному выводу данной фазы преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что числа витков вторичных обмоток основного трансформатора одной и другой ветвей каждой фазы и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогательных трансформаторов относятся между собой как (10+ЗК):(5+ЗК):3:1. а числа витков первой секции вторичной обмотки основного трансформатора одной ветви, соединенной одним выводом с вторичной обмоткой первого вспомогательного трансформатора, и каждой из остальных секций этой обмотки относятся между собой как 53„где К = 1, 2, 3....

1683159

1683159

И

65 бб

67

68

69

71

72

73

7ф

77

78

УЯ

8п

81 о2

1683159

ЗЬтоЯлям

Вьюг

0 0

Г О

О /

О О

1 1

0 0

Составитель В. Моин

Техред М.Моргентал Корректор

M. Шароши

Редактор О.Юрковецкая Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3421 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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