Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

Изобретение огносигся к элекгрогехни ке и может быть использовано в система электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное. По основному авт. св. № 983945. известен преобразователь постоянного нап ряжения в трехфазное квазисинусоидально содержащий основной однофазный инвертор, выходом .подключенный к первичной обмотке основного трансформатора, три вторичные обмотки которого содержат по одному промежуточному выводу и связаны между собой через три первых ключа переменного тока по схеме замкнутого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы преобразователя и вспомогательный однофазный инвертор,, подключённый к первичной обмотке вспомогательного трансформатора, каждая из трех вторичных ouvioTOK которого включена между промежуточными выводами одной из вторичных обмоток основного трансформатора и одним из силовых вьшодов второго ключа переменного тока, а другой силовой вывод этого ключа соединен с той же вершиной упомянутого треугольника, что и первый ключ данной фазы, а между первым ключем переменного тока и вторичной.обмоткой основного трансформатора каждой фазы включена дополнительная обмотка вспомогательного трансформатора 1} . Нейостагком известного преобразователя является несинусокдальная форма кри вой выходного напряжения, в которой содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами И 23, 25, 47, 49, .,., а коэффициент гармоник этого напряжения равен 7, 57%. Это приводит к увеличению потерь мощности в потребителе или необходимости выходных фильтров. Цель изобретения повышение качест ва выходного напряжения, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе посгоянного напряжения в трехфазное) квазисинусоидальное каждая из трех вторичных обмоток содерг дополнительно поН|б-2 промежуточных выводов, где N -число ступеней в по.лупериоде, равное или кратное двенадцати, а каждьтй из промежуточных вьгоодов через соответствующую дополнительно введенную вторичную о& готку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока соединен с выходным выводом данной фазы преобразователя. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 формы напряжений на ойротках основного и вспомогательного трансформаторов, Ъременная диаграмма импульсов управле.ния -ключами иформа выходного линейного напряжения для случая 24. Преобразователь содержит основной и вспомогательный инверторы 1 н 2, выходы которых соединены соответственно с первичными обмотками основного и вспомогательного трансформаторов 3 и 4, Секции 5-8 вторичных обмоток основного трансформатора и вторичные обмотки 912 вспомогательного трансформатора соединены между собой и через ключи переменного тока 13-24 - с выходными выводами А В .С преобразователя. Рассмотг рим работу преобразователя для случая N-24, Устройство работает следующим обр азом. Однофазные инверторы 1 и 2 синхронизированы и работак)Т на разных часто- . тах. Формы напряжений на обмотках трансформаторов 3 и 4 представлены на фиг. 2 . Управление ключами осуществляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг. 2 , Причем иш1ульсы, соответствующие графику подаются на ключ 13, графику Uy,4 ключ 14 - и т. д. Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник близких к основной. При этом амплитуда -ой ступени выходного линейного напряжения преобразователя определяется следующим образом. (:L.4 - JL. N амУ, где и -амплитуда аппроксимирукшей си-/ нусоиды, проходящей через середины горигаонтальных участков ступеней. Кроме того, следует учесть, что при формировании трехфазного напряжения с N 24 для амплитуд ступеней выполняются равенства ,i+Ui.U4ol 4 U --4ii44 U5-U,,,. Для получения напряжения с указанными амплитудами ступеней величины напряжений на секциях 5-Q ( основного трансформагора. и на обмотках 9-12 ( Uo9 UQVJT) вспомогательного трансформа-. тора должны быть связаны с амплитудами ступеней выходного линейного напряженин следукшим образом 1 + Ui), Ус5 С6 0,5 си,, t U4 ) ); с5 сб- Ст С8-0.)| Uo9-0,5(U.L-),- ,5(U4-U,,); O CUfe-O,) i ,5lUe- 7 r Попупериод юыходноГо напряжения пре образователя можно разбить на 24 равных интервала (элементарные ступени). На первом интервале замыкают ключи 13 и 24 (фиг. 2€ ). При этом к выходным выводам А и Б приклаоывается разность напряжений сеихииБ и обм ки 9 фазы А, равная -0,5(Ua-Ui -U, к выводам СА - сумма напряжений секц 5 - 8 и обг.готки 12 фазы С МсА,- СБ сб С7 св о1г-0 Си.-н U8) 0,5CU8-UO-- 3ft, к вьшодам Е иС Oftf.-(UAB.H-UcAj -IOi+UeN-Up: в результате формируются первая пол жительная, девятая отрицательная и вось мая положительная ступени линейных нап ряжений Оди , UgC UQA соответственно. На втором.интервале меняется полярность напряжений на ой отках вспомогательного трансформатора, а замкнутыми остаются те же ключи, поэтому выходные линейные напряжения становятся равшлми CUi-U,)4J2 .y8 -0,6tЦg-U), --- Afto- irAO - Ja-Ui)-Т.е. формируются вторая положительная, десятая отрицательная и седьмая положительная ступени напряжений U дв iftc . UCA На третьем интервале вновь меняет ся полярность напряжений на обмотках вспомогательного транбформатора, замыкают ключи 14 и 23. К выводам Д и В прикладывается разность напряжений секций 5 и 6 и обмотки Ю фазы А. Вг СБ С6-%ю 0,5(U,,-VU)-DP(U , к выводам С, А - суммй напряжений сеюций 5 - 7 и обмотки 11 -- Сб С6 (,). +0,5(U6-U5)-U6, К выводам В, С При этом формируются третья положительная одиннадцатая отрицательная и шестая положительная ступени линейных напряжений. На следующих интервалах работа преобразоватеря происходит аналогично в соответствии с формами напряжений на обмотках трансформаторов и диаграммой импульсов управления ключами. В резуйьтате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное 24-х ступенчатое напряжение,-форма которого представпена на фиг. 2 Б.Ч. При формировать выходного напряже-ния преобразователя с произвольным числом ступеней в полупериоде из рядаНв12 каждая из трех вторичных о&лоток основного трансформатора содержит по промежуточных выводов или по Н/6 -2 дополнительных выводов по сравнению с прототипом, которые через дополнительно введенные вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока соединены с выходным выводом данной фазы. Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение калодого интервала. Это обуспавпиваег работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения. Предложенный преобразователь имеет лучшую форму кривой выходного напряжения, в которой, например, при N 24 содержат ся высшие гармоники с порядковыми номерами У 47, 49,95,97,..., а коэффициент гармоник этого напряжения равен Кг 3,78%. Увеличивая число выводов от вторичных обмоток основого трансформатора можно получить любой заданный Кг, т.е. сформировать практически сийусоидальное напряжение. В выходном йапряжении прототипа содержатся гармоники более низкого порядка, а коэффициент Кг 7,57%, преобразователь обладает более высоким КПД и быстродействием, более жесткой внешней характеристикой.

лучшей симметрией выходньк напряжений, независимостью их от величины и характера нагрузки, отсутствием возможных автоколебаний в системе цреобразовательгнагрузка за счет исключения выходных s фильтров; имеет меньшую массу и габариты, так как при увеличении числа ступеней выходного напряжения увеличивается частота работы вспомогательного трансформатора; позволяет практически полно- 10 стью компенсировать реактивную мощность

нагрузки, при любом коэффициенте мошно сти передавая её из фазы в фазу, т.е. уменьшить емкость конденсаторов, устанавливаемых на .входе;преобразователя. Критический коэффициент мощности нагрузки, до которого происходит полная компенсация реактивной мощности, постоянного входного напряжения, например минуя источник постоянного входного напряжения, например, при 24 равен 0,О65,

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ по авт. св. № 983945, о тпичагошийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, каждая из трех, вторичньк обмоток содержит дополнительно лоЦ1б-2 промежуточных выводов, где f4 -число ступеней в полупериоде выходного напряжения, равное или кратное 12-ти, а каждый из промежуточных выводов через соответствующую дополнительно введенную вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока, соединен с выходным выводом данной фазы преобразователя. (О Ф«г./

а яч

пппшшшпллмплпл