Трехфазный инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода ддя преобразования постоянного напряжения в трехфазное перемен- s ное посредством инверторов. По основному авт.св. № 1070676 и вестен трехфазный инвертор, содержа щий S двухтактных преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами и управляемыми ключами, цепи управления которых подключены к вых дам блока управления, формирующего импульсы, взаимно-сдвинутые на. угол 11/S а вторичные обмотки соедине ны последовательно по схеме зигзаг в каждой фазе, причем число преобразовательных ячеек р выбрано четным и большим двух, трансформатор первой ячейки имеет одну вторичную обмотку, трансформаторы всех остальных ячеек, кроме ячейки под но мером Р /2+1, имеют по три вторичные обмотки, ячейка с номером |/2+1 имеет одну вторичную обмотку отвод от средней точки которой через последовательно соединенные в зигзаг вторичные, обмотки всех остальных ячеек соединен с первым выходным выводом инвертора, а каждьй.крайний вывод через последовательно соединенные в зигзаг вторичные обмотки всех остальных ячеек, кроме первой, соединены соответственно с вторым и третьим выходными вьшодами инвертора. Выходное напряжение данного извес ного инвертора при числе ячеек S 4,6,8 и 10 имеет коэффициент гар МОНИК линейного выходного напряжения 23J 15,5, 11,5 и 9 соответственно 1 Цель изобретения - повьпиение качества выходного напряжения путем уменьшения Коэффициента гармоник при данном количестве ячеек. Эта цель достигается тем, что в /трехфазном инверторе в первую ячейку и ячейку с номером ( S/2 +1) введено по транзисторному ключу,коллектор которого подключен к средней точке йервичной обмотки выходного трансформатора, эмиттер через диоды соеди ней с концами этой первичной обмотки а в блок управления введены формирователь импульсов длительностью ), выходы которого соединены с управляющими входами ключей указанных ячеек, и формирователь импульсов длительностью 5Tyj5 , выходы которого соединены с базами вновь введенных транзисторных ключей.

Такое решение обеспечивает получение коэффи диента гармоник 17J 12, 10,5J 8,5 без увеличения числа преобразовательных ячеек. На фиг.1 показана силовая часть описываемого инвертора, построенного для примера на четырех преобразовательных ячейках, на фиг.2 временные диаграммы выходных напряжений ячеек, на фиг.3 - форма кривых выходных линейных напряжений инвертора. Трехфазный инвертор состоит из двухтактных преобразовательных ячеек 1-4 с выходными трансформаторами 5-8, выполнен на транзисторах 9-16, которые управляются импульсами напряжения, имеющими соответственно сдвиг по фазе в.45 и формируемые блоком 17 управления. Транзисторы ячеек работают в ключевом режиме. Длительность открытого состояния транзисторов ячеек 2 и 4 равна половине периода переключения . Длительность открытого состояния тра нзисторов ячеек 1 и 3 меньше половины периода переключения на 30 за счет того, что импульсы управления этих транзисторов имеют в начале и конце нулевые паузы в- 15° . Для получения таких HMnyjibcoB служит формирователь 18. В ячейках 1 и 3 транзисторы 19 и 20 коллекторами соединены сб средними точками первичных обмоток, а эмиттерами - через диоды 21-24 с конца- ми первичных обмоток. На базытранзисторов 19, 20, 13 и 14 поступают импульсы управления длительности в 15° , которые формируются в формирователе 25. По времени эти импульсы поступают на базы в момент паузы, приходящейся на конец импульсов управления ключами ячеек. Инвертор работает следующим образом. Синхронизированная работа транзисторов 9, to и 19, ячейки 1 и транзисторов 13, 14 и 20 ячейки 3 позволяет получить на выходных обмотках напряжение с паузой (Ц ,1/3 на фиг.2). Формирователи 18 и 25 являютг ся составными частями блока 17 управления. Первичные обмотки трансформаторов имеют одинаковое коли.честно витков W. Трансформаторы 5 . и 7 имеют по одной вторичной обмотке с числами витков соответственно VVll и VVs причем вторичная обмотка трансформатора 7 имеет.среднюю точку 0. Трансформаторы 6 и 8 имеют по три вторичные обмотки с числами

витков W.,, W4-2 ,г-з ,4-i.i:,4-b

Временные диаграммы напряжений вторичных обмотках трансформаторов ячеек Ц Uij приведены на фиг . 2 (напряжение, имеющее сдвиг в 180, обозначено ,и ). Исходная пятифазная система переменных напряжений прямоугольной формы U-f UjjUjj Ui( посредством соответствукщего соединения вторичйых обмоток трансформаторов (фиг.1) преобразуется в трехфазную систему напряжений ступенчатой формы (фиг.З)

В табл.1 представлены некоторые качественные характеристики заявляемго инвертора, в том числе и соотношения витков вторичных обмоток, при которых выполняется равенство деиствующих значений выходных линейных

напряжений/., (jfec , (Jen (фиг. 3) . Качество выходного напряжения выше, а коэффициент гармоник при данном числе ячеек меньше, чем в известном трехфазном инверторе.

С другой стороны предложенный трехфазный инвертор позволяет получить многоступенчатое переменное напряжение с заданным коэффициентом гармоник при меньшем числе ячеек, т.е. с меньшими массой и габаритами. Это наглядно видно из результатов сравнения трехфазных инверторов, приведенных в табл.2.

При получении трехфазного напряжения с коэффициентом гармоник Kf. (23-17),- (15,5-12,5); (11,5-10,5) (9-8,5),щзедлагаемый инвертор имеет на две преобразовательные ячейки меньше, чем известный. В указанных случаях получаемый выигрыш в массе и габаритах существенно больше некоторого увеличения массы и габаритов инвертора при введении транзисторных ключей в ячейки и формирователей в блок управления.

tfl

. a

s

5 j

ID

(fl f-f

Таблица 2

ЧАЙ

г

Ч г

рГ

,-г г-з- ,-з IT

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР по авт,св, № 1070676, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник-, в первую ячейку и ячейку с номером (/2 +1) введено по транзисторному ключу, коллектор которого под-, ключен к средней точке первичной обмотки выходного трансформатора, эмиттер через диоды подключен к концам этой первичной обмотки, а в блок управления введены формирователь импулЬсов длительностью ( ТГ - 2/3 /S ), выходы которого соединены с управляющими входами ключей ячеек, и формирователь импульсов длительностью-эгЗ , выходы которого соединены с базами вновь введенных транзисторных ключей. с (Л