Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное @ -ступенчатое Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к классу преобразователей постоянного напряжения в переменное трехфазное с амплитудно- импульсной модуляцией (АИМ).

Цель изобретения - повьшение КПД, На фиг. 1 и 2 представлены варианты схем построения статического преобразователя ; на фиг, 3 - диаграммы напряжения, поясняющие работу преобразователей.

Статические преобразователи (фиг. и 2) содержат инверторы 1,1-1,N/3 с согласующими трансформаторами 2,1- 2.N/3, две цепочки из последовательно соединенных вторичных обмоток 3,1 3,N/3 и 4.1-4,N/3 трансформаторов 2.1-2.N/3, блок 5 управления, включающий последовательно соединенные задающий генератор 6 и кольцевую пе- фесчетную схему 7, выходы которой свя заны с управляющими электродами ключевых элементов инверторов 1,1- 1,N/3, последовательно соединенные делитель 8 частоты, подключенный к задающему генератору 6, и логический узел 9, входами связанньш с кольцевой пересчетной схемой 7 и делителем 8 частоты, девять ключей 10-18 переменного тока, управляющие электроды которых соединены с выходами логического узла 9, при этом цепочки 19-20 и 21-19 последовательно включенных вторичных обмоток соединены последовательно, а их свободные 20 и 21 и объединенные 19 концы через ключи 10-18 переменного тока подключены к каждому выходному выводу 22-24. На фиг, 3 представлены напряжения 25-27 на выходе соответственно мостовых инверторов 1,1-1.3 (фиг, N 9), напряжения 28 и 29 на выходах соответственно первой 19-20 и второй 21-19 цепочек, импульсы 30-38 управления, поступающие соответственно на ключи 10-18 переменного тока, выходное трехфазное 9-ступенчатое напряжение 39-41 на выходных выводах 23-24, 22-24, 22-23. На фиг. 3 представлены напряжения 42-46 на выходе нулевых инверторов 1.1-1.5, когда статический преобразователь выполнен по фиг. 2. На выходе цепочек 19-20 и 21-19 формируется такое же напряжение 28 и 29, управление ключами 10-18 переменного тока осуществляется согласно диаграммам 30-38, а на выходных вьшодах формируется такое ж

9--ступенчатое трехфазное напряжение 39-41,

Статический преобразователь (фиг.1) работает следующим образом.

Инверторы 1.1-1.N/3 выполнены по мостовым схемам и формируют напряжения 25-27. При трех инверторах Удается сформировать трехфазное напряжеO ние с N 9. Для управления инверторами требуются задающий генератор 6 и кольцевая пересчетная схема 7, выходные прямоугольные напряжения которой поступают на цепи управления 5 ключевых элементов мостовых инверторов 1,1-1,N/3. На .вторичных обмотках 3,1-3,3 (N 9) формируются соответственно напряжения третьей ступени U (3), разность напряжений третьей и

0 второй ступеней U (3) - U (2) и разность напряжений второй и первой ступеней и (2) - и (1). Так как напряжения обмоток 3,3 и 3.2 суммируются и вычитаются из напряжения обмотки

5 3,1, то на выходе 19-20 первой цепочки формируется напряжение U( 28. На вторичных обмотках 4.1-4.3 (N 9) формируются соответственно напряжения четвертой ступени U (4), разность нап0 ряжений пятой и четвертой ступеней и (5) - и (4) и разность напряжений шестой и пятой ступеней U (6)-U (5). Так как все напряжения обмоток 4.1- 4,3 суммируются, то на выходе второй

5 цепочки формируется напряжение U2 (29). Далее из полученных двух напряжений и, 28 и при помощи ключей 10-18 переменного тока-, управляемых согласно диаграмм импульсов

0 30-38, формируют трехфазное 9-ступенчатое напряжение 39-41, Формирование импульсов 30-38 управления достигается относительно просто за счет снижения в N/3 частоты задающего генера5 тора делителем 8 частоты и подачи их на логический узел 9. Так в ин0

5

тервале

о t , включены ключи 12,14

и 16 переменного тока, чем обеспечивается подключение выходных выводов 22-23 (А-В) к напряжению U 28, выходных выводов 23-24 (В-С) - к напряжению Uj 29, а выходных выводов 22-24 (А-С) - к сумме напряжений (и + Ug), так как сумма третьей и четвертой ступеней выходного трехфазного напряжения равна седьмой ступени и (3) + и (4) U (7), Таким же образом U (2) + U (5) и (8) и и (1) + и (6) и (9).

При положительных полярностях напряжений 28 и 29 положительньй потенциал формируется на концах цепочек 20 и 19. В интервале времени t, -t включены ключи 12, 13 и 17 переменного тока, чем обеспечивается подключение напряжения 28 к выходным выводам 22-24 (А-С), а суммы напряжений (и + и ) - к выходным выводам 23-2 (В-С) и т.д. Последовательность импульсов 30-38 управления, поступающих на ключи 10-18 переменного тока поясняют принцип формирования трехфазного 9-ступенчатого напряжения из двух напряжений 28 и 29. Увеличение количества ступеней выходного напряжения до N 12, 15, 18 ... достигается увеличением количества инверторов до четырех, пяти и шести ... с сохранением алгоритма переключения ключей переменного тока и сохранением их количества. Количество инверторов И) и количество ступеней N связано выражением

N И, 3

Схему преобразователя (фиг. 1) можно рекомендовать при применении транзисторных инверторов при относительно высоком напряжении питания U-, рсогда просто можно получить прямоугольные напряжения со скважностью не равной двум. Эта схема отличается от известной меньшей габаритной мощностью и работой трансформаторов на частоте 3fo

вых

Схему статического преобразовате- ля (фиг. 2) можно .рекомендовать при построении инверторов на тиристорах, когда проще получать напряжения 42- 46 со скважностью два, или при малых амплитудах напряжения питания UQ, когда применению мостовых инверторов сопряжено со значительным снижением КПД преобразователя. В этом варианте напряжение 26 получается двумя инверторами t.2 и 1.3 за счет суммирования напряжений 43 и 46, а напряжение 27 - двумя инверторами 1.4 и 1.5 за счет суммирования напряжений 44 и 45. Переключение ключей переменного тока 10-18 (фиг. 2) осуществляется согласно диаграммам 30-38.Согласующие трансформаторы в рассматриваемой схеме работают тоже на частоте 3fjy,j. Увеличение количества ступеней выходного напряжения до N 12, 15, 18,.... достигается увеличением количества инверт- ров до семи, девяти, одиннадцати, .... Количество инверторов И, и количество ступеней N связаны выражением

И,

2N 1

- 3

-Увеличение КПД предлагаемого преобразователя в сравнении с известным обеспечивается уменьшением числа последовательно включенных в преобразующем тракте ключей переменного тока.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное N-ступенчатое, содержащий девять объединенных в три группы ключей переменного тока, одни силовые электроды которых в каждой группе объединены, а другие лодключены к выходным выводам, основной

инвертор с выходным согласующим трансформатором, одноименные концы двух вторичных обмоток которого соединены с объединенными электродами ключей

переменного тока первой и второй

групп, и блок управления, включающий задающий генератор и кольцевую пересчетную схему, связанную выходом с цепями управления указанных ключей

переменного тока, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повыше2Nнйя КПД, он снабжен -х- - 2 дополнительными инверторами с выходными согласующими трансформаторами, первые вторичные обмотки которых соединены последовательно между собой и согласно с первой вторичной обмоткой основного соглаотощего трансформато- ра, вторые - последовательно между собой и встречно с второй вторичной обмоткой основного согласунщего трансформатора, причем свободные . концы первой и второй вторичных об- моток последнего согласующего транс- (форматора соединены соответственно с объединенными электродами ключей переменного тока второй и третьей групп, а в блок управления введен делитель частоты, включенный между задающим генератором и одними входами введенного логического узла, который другими своими входами подключен к соответствующим выходам коль5-12888656

цевой пересчетной схемы и обеспечи- тей импульсов для управления основно- вает формирование последовательное- го и дополнительного инверторов.

Изобретение относится к преобразователям с амплитудно-импульсной модуляцией. Целью является повышение КПД. Устройство содержит инверторы 1.1-1.N/3 с согласующими трансформаторами 2.1-2.N/3. Вторичные обмотки 3.1-3.N/3 и 4.1-4.N/3 соединены в соответствующие последовательные цепочки. Блок 5 управления включает в себя задающий генератор 6, кольцевую пересчетную схему 7, делитель 8 частоты и логический узел 9. Управляющие переходы ключей 10-18 переменного тока соединены с выходами логического узла 9. Увеличение количества ступеней выходного напряжения до N 12, 15,18 ... достигается увеличением количества инверторов до четырех, пяти и шести ... с сохранением алгоритма переключения ключей переменного тока к сохранением их количества. 3 ил. с (Л to 00 00 00 СУ ел

UAjJzf UorU)

..я:1

21

.г

irWlf

ш..я

19

Редактор А.Козориз

Фиг.з

Составитель Г.Мыцык Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

fPu.2.2

Заказ 7822/56Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4