Трехфазный преобразователь частоты Советский патент 1987 года по МПК H02M5/27 

1 . 13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования частоты переменного напряжения.Цель изобретения - упрощение путем сокращения числа фазных обмоток входного источника питания и улучшение качества входного и выходного токов за счет уменьшения величины их коэффициента гармоник.

На фиг.1 показана структурная схема силовой час.ти предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - структурная схема системы управления; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие формирование сигналов управления и выходного напряжения;, на фиг.4 - логический узел.

Трехфазный преобразователь частоты содержит три трехфазных моста 1-3, выполненных на управляемых ключах 4-21 переменного тока, и три гальванически разделенных фазные обмотки, 22-24 генератора (или вторничных обмоток трансформатора). Обмотки 22-24 (фиг.1) являются вторичными обмотками трансформатора. Одни одноименные по полярности выходные выводы 25-27 мостов объединены в нулевую точку 01, а другие выводы 28-30 образуют выходные выводы устройства (Aj, В, Cji) для подключения нагрузки. К первым входным выводам 31-33 мостов 1-3 подключены одни одноименные по полярности концы соответствующих обмоток 22-24, к вторьм входам 34-36 мостов 1-3 - промежуточные отводы соответствующих обмоток 22-24, их на равные по числу витков части, а к третьим входам 37-39 указанных мостов - вторые, конщл соответствующих обмоток 22-24.

Система 40 управления (фиг.2) содержит задатчик 41 частоты, к выходу которого подключен вход триггера 42, инверсным выходом связанного с входом трехканального распределителя 43 импульсов и с соответствующим входом каждого из трех идентичных каналов 44-46 трехканального логического узла 47. К остальным входам каждого канала логического узла 47 подключены выходы каналов распределителя 43 импульсов и прямой выход триггера 42. Связи между входами каждого из каналов 44-46 логического узла 47 и выходами триггера 42 и распределителя 43

3 Т

импульсов определяются в соответствии со следующими равенствами:

X, а,Xj а,Xj b,Х b,

Х с,Х F - дляканала 44,

Х-1 с,Х с,Хэ а,Х4 а,

Xj b,Х Ъ,Х-, F,Xfe F - для

канала: 45,

X, Ъ,Xj b,Хэ с,Х4 с,

Xj а, Х а, Х-, F, Xg F - для канала 46.

Каждый из трех каналов 44-46 ло- . гического узла 47 синтезируется на основе следующих логических выражений, определяющих связи меяоду его входными и вьгходными сигналами;

Y Х + X, -Х J- Xg ;

Y X, + X;-X4-Xe; УЗ X,-XvXvX,;

i

YJ. Yj Х , Y, Y,-X,-X3.

Связи между выходами каналов 44-46 логического узла 47 и управляющими входами ключей 4-21 мостов 1-3 определяются в соответствии со следующими равенствами:

IK,,. Y , Vf YJ , Vt YJ ; V-, Y4., Vs YJ , VQ Y - для канала 44 и моста 1, Vi(, Y, , (f,, YJ, v Y,, 1,3 Y,

S s f канала 45. и моста 2,

. Vif Y, , VIT YJ , Vio YJ , Vi5 Y , ii k канала 46 и моста 3,

где Уф- сигналы управления ключами 4-21.

На фиг.4 узел 47 построен на шести логических элементах ЗИ, двух логических элементах 2И-НЕ, двух логических элементах 2HJffl и двух логических .элементах НЕ.

Принцип работы трехфазного преобразователя частоты поясняется временными даграммами (фиг.З), где.и - выходной сигнал задатчика 41 частоты, F, F - сигналы соответственно на прямом и инверсном выходах триггера 42,- а, а, Ъ, Ь, с, с - сигналы на пара- фазных выходах распределителя 43 импульсов, if d.V;|.- алгоритмы переклю- .чения соответствующих ключей 4-15 мостон 1 и 2; и.лк., и

6Zfli

- напряжения

между вькодными выводами А, С и точкой 01 соответственно; U, - напряжение между выводами А и В,.

работает следующим образом.

Выходное (линейное) напряжение устройства ( получается как разность выходных напряжений двух мостов, например

и,

101

- и,

6201

Формирование вькодных напряжений мостов 1-3 поясним на примере выходного напряжения U, моста 1. Ключи 4-9 моста 1 переключаются в соответствии с сигналами управления (-(f, поступающими на их управляющие входы с соответствующих выходов канала 44

20

логического узла 47 через блок галь- 15 моткй трансформатора, одни одноимен- ванической развязки и усиления. Этот блок (ввиду его стандартности) на фиг.2 не изображен. Такой алгоритм переключения ключей 4-9 обеспечивает подключение к выходным выводам 25 и 28 моста 1 то всей обмотки 22, то ее половины, а также изменение полярности подключения обмотки 22 к выводам 25 и 28. Б результате на указанных выводах Нормируется напряжение Ид (фиг.2в). .

Трехфазный преобразователь может быть использован в режимах выделения как разностной, так и суммарной частот, т.е. справедливо

ные по полярности концы которых подключены к первым входным выводам соответствующих мостов, и систему управления из последовательно связанных между собой задатчика частоты, триггера с парафазным выходом с сигналами F, F .и трехканального распределителя импульсов с парафазными выходами, выполненного по пересчетной схеме и 25 обеспечивающего форм фование сигналов: на выходах 1-го канала - а, а , 2-го - Ь, Ь, 3-го - с, с, отличающийся тем, что с целью упрощения путем сокращения числа упо- 30 мянутых фазных обмоток и улучшения качества выходного и входного ТОКОЕ за счет уменьшения величины их коэф- фициента гармоник, каждая из фазных

f2

fi fm

где f - частота сети;

f - частота модуляции-, f - частота основной гармоники выходного напряжения (см. фиг.З).

На фиг.З показан режим вьщеления разностной частоты, когда fj f, - f.ff.

За период модуляции Т, (фиг.З) выходное напряжение формируется из 12 векторов, что соответствует числу эквивалентных фаз га , из которых оно

ные по полярности концы которых под ключены к первым входным выводам со ответствующих мостов, и систему упр вления из последовательно связанных между собой задатчика частоты, триг гера с парафазным выходом с сигнала F, F .и трехканального распределите ля импульсов с парафазными выходами выполненного по пересчетной схеме и 25 обеспечивающего форм фование сигналов: на выходах 1-го канала - а, а 2-го - Ь, Ь, 3-го - с, с, отличающийся тем, что с целью упрощения путем сокращения числа уп 30 мянутых фазных обмоток и улучшения качества выходного и входного ТОКОЕ за счет уменьшения величины их коэф фициента гармоник, каждая из фазных

обмоток выполнена с промежуточным 35 отводом, делящим ее на равные по числу витков части и подключенным к второму входному выводу соответств ющего моста, к третьему входному вы воду которого подключен второй коне 40 этой обмотки, а упомянутая система управления снабжена дополнительно введенным трехканальным логическим узлом, образующим своими выходами вы ходные выводы системы управления, а 45 входами подключенным к соответствующим парафазным выходам распределител импульсов и триггера, причем каждый из каналов логического узла синтезирован на основе следующих логических

формируется, равному 12.

Учитывая, что значения одной половины векторов несколько отличаются от другой половины векторов, коэффициент гармоник выходного напряжения

равен 0,17 (вместо К 0,15 при ра- 50 выражений, определяющих связь между венстве значений всех векторов). Это его входными и выходньми сигнгСпами: значение почти в два раза меньше, чем в известном преобразователе (К |. 0,31). Кроме того, в предлагаемом устройстве трансформатор (или гене- 55 ратор) выполнен с одним комплектом вторичных обмоток, а не с тремя, как у известного, что обеспечивает повыY - Х, + X,- Xj-Xjj

YS Y

Yj YI

X, + X X,- X4- Xj,; XT Xj- Xs;

8

Y,- X,-X,; 4- Xi- X

3

его практической реализации. Формула изобретения

Трехфазный преобразователь частоты, содержащий три трехфазных моста на управляемых ключах переменного тока, одни одноименные полярности выходные выводы которых объединены в нулевую точку, а другие образуют выходные выводы преобразователя, а также гальванически разделенные фазные обмотки генератора или вторичные обмоткй трансформатора, одни одноимен-

20

15 моткй трансформатора, одни одноимен-

ные по полярности концы которых подключены к первым входным выводам соответствующих мостов, и систему управления из последовательно связанных между собой задатчика частоты, триггера с парафазным выходом с сигналами F, F .и трехканального распределителя импульсов с парафазными выходами, выполненного по пересчетной схеме и 25 обеспечивающего форм фование сигналов: на выходах 1-го канала - а, а , 2-го - Ь, Ь, 3-го - с, с, отличающийся тем, что с целью упрощения путем сокращения числа упо- 30 мянутых фазных обмоток и улучшения качества выходного и входного ТОКОЕ за счет уменьшения величины их коэф- фициента гармоник, каждая из фазных

обмоток выполнена с промежуточным 35 отводом, делящим ее на равные по числу витков части и подключенным к второму входному выводу соответствующего моста, к третьему входному выводу которого подключен второй конец 0 этой обмотки, а упомянутая система управления снабжена дополнительно введенным трехканальным логическим узлом, образующим своими выходами выходные выводы системы управления, а 5 входами подключенным к соответствующим парафазным выходам распределителя импульсов и триггера, причем каждый из каналов логического узла синтезирован на основе следующих логических

0 выражений, определяющих связь между его входными и выходньми сигнгСпами: 5

ажений, определяющих входными и выходньм

Y - Х, + X,- Xj-Xjj

ажений, определяющих входными и выходньм

YS Y

Yj YI

X, + X X,- X4- Xj,; XT Xj- Xs;

8

Y,- X,-X,; 4- Xi- X

3

5131

где Х и Y. - сигналы соответственно на входе и j-м выходе канала ло- гш еского узла, а связи между входами каналов логического узла и выходами распределителя импульсов и триггера определяются в соотношении со следующими равенствами:

х, а, Xj а, Xj b, Х b.

с,

с.

6

Xj, с. - для первого, X, с, X а, Х i,

, для второго,

XT Ь, Х Ь, Xj -

X.

5 , для третьего каналов логического узла, Х, F, Xg F - для каждого из упомянутых каналов логического узла.

Редактор И.Шулла

Составитель И.Жеребина

Техред Н.Глущенко Корректор В.Бутяга

Заказ 2524/51 Тираж 660Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

- --1- „г- .-ж -т г- - - -L-1 - : - -- - - .. ----.

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

cpuff.4

j

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода. Целью изобретения является упрощение путем уменьшения числа фазных обмоток входного источника питания и улучшение качества входных и выходных токов за счет уменьшения их коэффициента гармоник. Устройство содержит три трехфазных моста 1-3 на ключах 4-21 переменного тока и три гальванически разделенные фазные обмотки 22-24, выполненные с промежуточными отводами, делящими обмотку на равные части. За период модуляции выходное напряжение формируется из двенадцати векторов, что соответствует числу эквивалентных фаз. Учитывая, что значение одной половины векторов .несколько отличается от дру- гой половины векторов, коэффициент гармоник выходного напряжения равен 0,17. При этом трансформатор выполнен с одним комплектом вторичных обмоток. 4 ил. 2f С 28/ 36 I 39 927 СО :& СО (Сг)