Трехфазный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах электропитания и электр привода для преобразования постоян ного напряжения посредством трехфазных инверторов. Известны трехфазные инверторы, выполненные по Т-образной схеме на двух преобразовательных ячей- ках ГЧ Форма выходного напряжения в да ном инверторе имеет большой коэффи циент гармоник. Для улучшения формы кривой выходного напряжения известно включение нескольких преобразовательных ячеек, вторичные обмотки которых соединены последовательно в Зигзаг. Наиболее близким к предлагаемом является трехфазный инвертор, содержащий S двухтактных преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами и управляемыми ключами цепи управления которых подключены к выходам блока управления, фор1лирующим импульсы взаимно сдвинутые на угол Ti/5 f а вторичные обмотки выходных трансформаторов соединены последовательно по схеме ЗИГЗАГ в каждой фазе С2. В известном инверторе число ячеек S должно быть кратно, или равно трем, т.е. 3,6,9,12,18 и 24. Выходное напряжение такого инвертора имеет коэффициент гармоник т.е. 31; 15,5; 10; 7,5; 5; 4%. Однако, когда заданный коэффициент гармоник находится между указанными значениями ряда, приходится использовать избыточное число преобразовательных ячеек, что увеличивает массу и габариты. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном инверторе, содержащем S двухтактных преобра зовательных ячеек с выходньгми транс форматорами и управляемЬ1МИ ключами цепи управления которых подключены к выходам блока управления, формиру щего импульсыг взаимно сдвинутые на угол It/S г а вторичные обмотки выходных трансформаторов соединеюл последовательно по схеме Зиг/заг в каждой фазе число преобразовательных ячеек 5 выбрано четным и большим двух, трансформатор пер вой ячейки имеет одну обмотку,тран форматоры всех остальных ячеек,кроме ячейки с номером .S/2-H, имеют по три вторичные обмотки, ячейка с номером S/2+1 имеет одну вторичную обмотку, отвод от средней точки через последовательно Зигзаг вторичные соединенные в обмотки всех остальных ячеек соединен с первым выходным выводом инвертора, а каждый, краййий вывод через последовательно соединенные в Зигзаг вторичные обмотки всех остальных ячеек, кроме первой, соединен соответственно с вторым и третьим выходными выводами инвертора. На фиг.1 показана электрическая схема силовой части предлагаемого инвертора, построенного на четырех однофазных ячейках; на фиг.2 - временные диаграммы выходных напряжений однофазных ячеек; на фиг.З - форма кривых выходных линейных напряжений инвертора. Инвертор представляет собой систему однофазных преобразовательных ячеек 1-4 с выходными трансформаторами 5-8, выполненных на транзисторах, которые., управляются импульсами напряжения, имеющие соответственно сдвиг по фазе в 45 и формируемые блоком 9 управления. |Транзисторы инверторов работают в ключевом режиме с длительностью открытого состояния, равной половине периода переключения. Первичные облютки трансформаторов имеют одинаковое количество витков. Трансформаторы 5 и 7 имеют по одной вторичной обмотке с числами витков соответственно W и Wj, причем вторичная обмотка трансформатора 7 имеет отвод от средней точки О. Трансформаторы 6 и 8 имеют по три вторичные обмотки с числами витков 2---i 2-2 4-2 . Порядок обозначения чисел витков вторичных обмоток трансформаторов следующий: первая цифра - номер ячейки, вторая цифра - номер обмотки трансформатора, когда число обмоток больше единицы. Такое же обозначение принято и для напряжений, снимаемых с вторичных обмоток трансформаторов. Инвертор работает следующим образом. Блок 9 управления управляет транзисторами однофазных ячеек 1-4, формируя прямоугольные напряжения на их вторичных обмотках. Временные диаграцош напряжений на вторичных обмотках трансформаторов и, U2, Uj, 04 сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол 180/4 (фиг.2). Напряжения, сдвинутые на , обозначены через tflj, U, U, U. Исходная пятифазная система переменных напряжений прямоугольной формы и, и, и, и, uj посредством соответствукхцего соединения вторичных обкюток трансформаторов (фиг.1) преобразуется в трехфазную

систему напряжений ступенчатой .

Линейное выходное, напряжение Одр образуется суммированием напряжений U , .,v U2-3 / 04-2 4-3Напряжение U. образуется суммированием напряжений U,

Линейнне выходные напряжения Ug и получаются как разность напряжений ,.и со и и А в.

Выходное линейное напряжение U. имеет форму кривой, отличную от формы кривой двух других выходных линейных напряжений Ug(. и (фиг.З).

Равенство действукяцих значений выходных линейных напряжений ид, К сА коэффивд1ентов гармоник выполняется при определенных соотношениях чисел витков вторичных обмоток трансформаторов инверторов.

Количественные характеристики предлагаемого преобразователя приведены в табя. 1.

Предлагаемый инвертор позволяет получать многоступенчатое перемеТнное напряжение с минимально возможным увеличением массы и габаритов .

1 Результаты сравнения сведены в табл.2.

0

Из табл.2 видно, что при получении трехфазного напряжения, с коэффициентом гармоник Кг(31-23)%, Кг(15,5-11,5)%, Кг(11,5-9)% для построения предлагаемого преобра5зователя требуется меньше однофазных ячеек соответственно на 2,1 и 2. Уменьшение количества ячеек позволяет уменьшить массу и габариты, а также повысить надежность работы

0 инвертора.

IT а б л и ц а 1

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР, сояаржаций S двухтактных преобразовательиых ячеек с выxoдны m транс ,форматорами и управляемыми ключгш цепи управления которых подключен к выходам блока управления, форми taaftro импульсы, взаимно сдвинутые иа угол TI/S, а вторичные обмотки аыходмых трансформаторов соединен п5следовательно по схеме ЗИГЗАГ в кгикдой фазе, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, число преобразовательных ячеек 5 выбрано четным и большим двух трансформатор первой ячейки имеет одну обмотку, трансформаторы всех остальных ячеек, кроме ячейки с номерш т S /2+1«. имеют по три вторичные обмотки, ячейка с номером S/2-I-1 имеет одну вторичную обмотку, отвод от средней точки которой через последовательно соединенные в ЗИГЗАГ вторичные обмотки всех остальных ячеек соедаснен с первым выходным выводом инвертора, а каждый крайний вывод через последовательно соединенные в ЗИГЗАГ вторичные обмотки всех остальных ячеек, кроме первой, соединен соответственно с BTOI%IM и третьим выходными выводами инвертора. ft

г-э Г

IH

ad.

I

lA.

10 18

I .1

Шй -шг-г-ш

fc

Ц +lb-j

Ufr.

U/1.

JS Wtfc2l l

Число однофазныхячеек

S

Sj:|3 a:

-

W|. о,433V

Wfc2 в-З .

- 0,25wJ

W4.2 4-3 . 0,

0,3S4W5

0,191Wj

W5.2 Wff-3« eO,475W4

0

f e-2-W|-3 4-2 P бЛзбИ

,.,

ojeiw

W 2 40-3° .2-3 «

-2 2M54We

:Продолжение табл. 1

W,H W4.i«0,707W ,866Wj23%

a-l - «Or86611 .i-0,5W,

15,5% W. 0,866W.

,

Wa.iWvi o OTw 11,5%

W4.W.0,383W ,866Wj

,95Wf

-0872W ,S23W W5.W,.«0,308W W 0,866W

Таблица

1

УЗ

Щ :

фиг. i