1 1
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение.
Цель изобретения - улучшение мае согабаритных показателей и повыше- ,ние КПД.
I
На фиг.1 представлена схема предлагаемоего преобразователя, способного сформировать девятиступенчатое выходное переменное напряжение,т.е. напряжение с числом элементарных ступеней на полупериоде N 18; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя для случая N 18; на фиг.З - аналогичные диаграммы для N 15 (при формировании семиступенчатого переменного напряжения).
Преобразователь (фиг.1) содержит однофазный инвертор 1, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора 2, вторичная обмотка
N 18 ,
которого имеет п -г- ;: -г- о
секций 3-8, соединенньк последовательно-согласно, дополнительные ключи 9-14 переменного тока и три группы основных ключей 15-23 переменно- , го тока. В первую группу входят основные ключи 15-17, во вторую - ключи 18-20, а в .третью - ключи 21 - 23. Одни концы основных ключей каждой группы соединены в соответствующие три общие точки, а другие концы пьдключены к каждому из выходных выводов А, В, С преобразователя. Общая точка ключей 15-17 первой группы подсоединена к первому крайнему выводу вторичной обмотки (к началу первой секции 3 вторичной обмотки, обозначенному точкой на фиг. О. ПерМ 1 R
вые . три (-Г- 3) промежуточных отвода вторичной обмотки через соответствующие дополнительные ключи 9-11 соединены с общей точкой ключей 18-20 второй группы. Остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод,(нижний по фиг.1) вторичной обмотки через дополнительные ключи 12-14. соединены с общей точкой третьей группы основных ключей 21-23.
289052
На фиг.2 и 3 обозначены: U - диаграмма выходного напряжения инвертора 1; диаграмма выходного напряжения между фазами А и В преоб разователя; 9-23 - диаграммы импульсов управления, подаваемых на соответствующие ключи 9-23 преобразователя.
Q Рассмотрим работу преобразователя при формировании выходного напряжения с числом ступеней в полупериоде N . 18 (фиг.1 и 2).
Для данного случая соотношение
15 чисел витков в секциях 3-8 вторичной обмотки, рассчитанное по выра-; жениям, представленным в формуле . изобретения, составялет К, : К : Кз : К : Kj : Kj 0,087, 0,335,
20 0,284i 0,2 : 0,06 : 0,03. При этом величины напряжений на секциях 3-8 (Uj.j , Uj. , „,. ,Uj.g ) связаны с амплн тудами и, Uj,..., Ug ступейек выходных междуфазных напряжений сле25 дующим образом: U Ujj UrpSin5 , Uj Ue, и,„ sin 15 , Uj U + + Ue, U sin 25% U4 Ucj + + U,, + Uc6 и„ sin Us + + и„ и„ Sin 45% Ut Uc4- + UC-T + U,, U, U, +-U4
и
+ . ..+ и
+ ; где и - амплитуда аппроксимирующей синусоиды, проходящей череэ середины горизонтальных участков ступенек. Полупериод выходного напряжения (фиг.2) разделен на 18 равных интервалов.
На первом интервале напряжение
Q П инвертора имеет отрицательную полярность (плюс на нижнем по схеме фиг.1 конце вторичной обмотки) и замкнуты ключи 9, 12, 16, 18 и 23, напряжение и, Uj секции 3 подает g ся на фазы А и В, а напряжение U. « Ujj -...+ Uct подается на фазы В и С. При этом + и, ; U g(. -U. ;
.„ +...+ с(, ; Ug Uj + Uy
.(-т , Ug Uj + U U(.j +.,.+
35
и
CA U,
Ha втором интервале напряжение H инвертора положительно, замкнуты ключи 11, 13, 17, 18 и 22, на фазы А и В подается напряжение Uj и,.. + и секции 6 и 7 вторичной обмотки, а на фазы В и С подается суммарное напряжение Ug Uj. +,. + + U секций 3-7. Значения междуфазных напряжений при этом составляют илб Ug, -Ug; U д +и5,где
Us Uc3+ Uc4+ Uc5 .
1328905
На третьем интервале полярность напряжения инвертора изменяется на отрицательную и замыкаются ключи 10, 14, 16, 18 и 23, что приводит к подаче напряжения U. + секций 3 и 4 на фазы А и В, а напряжел
ния и +...+ Ucg , равного сумме напряжений всех секций 3-8 вторичной обмотки,на фазы В и С. На данном интервале значения междуфазных напряжений составляют U;,g -«-U ; UBC -Ug; UCA , где U
U.c - Uc. - Uca
Ha следующих интервалах формирование ступенек в междуфазных напряжениях происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами импульсов управления ключами и полярностью напряжения на обмотках транс- форматора. В результате работы преобразователя на его выходе формируется гоехфазное девятиступенчатое симметричное напряжение. Форма кривой вы- ходного напряжения между фазами А и В представлена на фиг.2. Остальные междуфазные напряжения Ug и ) имеют такую же форму и сдвинуты друг относительно друга по фазе на 120 .
На фиг.З представлены диаграммы, аналогичные фиг.2, для N 15, В этом случае вторичная обмотка трансформатора преобразователя должна со
только п.
N
Т
15
1
5 секций, т.е. секция 8 и ключ 14 из схемы преобразователя (фиг.1) исключаются. При этом к общей точке первой группы основных ключей через дополнительные ключи 9-11. подсоединены
первые три (
N + 3 15+3
3) промежуточных отвода вторичной обмотки. С целью обеспечения возможности формирования при N 15 семиступен- ,чатого выходного напряжения с нулевой паузой между полупериодами соотношение чисел витков в пяти секциях 3-7 составляет К,: Kj 0,208 : 0,38 : 0,278 : 0,085 : 0,04 Такое соотношение обеспечивает следующую связь между величинами напряжений и
Ci С4
Uна секциях 3-7 вторичной обмотки и ампли- тудами и i и. ,.,
и, ступенек вы
ходных междуфазных напряжений
и
.сз
и„, sin Uj Uc5 +
+ Uc7 Urn sin 24: Uj Uci +
и„ sin 361 «4 Uc4 и„ sin Ug и„ и„ sin 60 U и, +
UCB
- c
- Ci
Jc5
U. и
...+ и
Uc,
CJ
f€ ;
u.
u.
U Ucj +...+
ть на 10, посекже10
15
сумоаз-«-U ;
рорясани имяранс- „п реобетсяметы-и е имег от.
мы, анссо25
30
сексхечавойолы
протстиен- леоотияхj 0,043 лекли- gg
ы
6
4
Полупериод выходного напряжения разделен на 15 равных интервалов, а работа преобразователя происходит в соответствии .с диаграммами управления ключами, представленными на фиг.З, Первая ступенька (tU,) в выходных междуфазных (линейных) напряжениях формируется путем подключения к соответствующим парам выходных выводов А, В и С, преобразователя секции 3 вторичной обмотки трансформатора. Вторая ступенька (tU) формируется путем подключения к соответствующим выводам А, В и С, последовательно соединенных секций 5-7. Третья ступенька (tUj) формируется из суммы напряжений секций 3 и 4, четвертая (tU) - из суммы напряжений секций 4-6, пятая (tUj) - из суммы напряжений секций 3-5, шестая (tU) - из суммы напряжений секций 3-6, а седьмая (tU-j) - из напряжения всей вторичной обмотки (секций 3-7). Ну- левые паузы в междуфазных напряжениях формируются за счет одновременного включения ключей 18 и 19 либо клкк- чей 19 и 20, либо ключей 18 и 20 второй группы. Необходимая полярность
35 ступенек в выходных напряжениях обеспечивается соответствующим алгоритмом работы ключей 9-23 и полярностью напряжений U инвертора (фиг.1 и 3). По отношению к известному устрой40 ству в предлагаемом преобразователе в 2-2,5 раза лучше использована вторичная обмотка силового трансформатора, что снижает его массу и габариты и повьш1ает КПД.
45
Формула изобретения
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напря- 5Q жение, содержашрн однофазный инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, три группы основных ключей по три ключа в каждой группе, дополнительные ключи и блок управления, одни концы основных ключей каждой группы объединены в соответствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходных выводов преобразователя,
вторичная обмотка трансформатора содержит п --- секций, причем об
щая точка ключей первой группы подсоединена к одному из отводов вторичной обмотки, а общие точки двух Других групп ключей связаны между собой через дополнительные ключи и секции вторичной обмотки трансформато- р.а, отличающийся тем, что, с целью улучшё ния массогабарит- ных показателей и повьшения КПД, все секции вторичной обмотки трансформатора соединены последовательно-согласно, точки соединения секций образуют промежуточные отводы вторично обмотки, в качестве упомянутого отвода вторичной обмотки, подсоединенного к общей точке первой группы основных ключей, выбран первый крайний
N
вывод вторичной обмотки, первые
промежуточных отводов при четном N
N 3
либо первые -т- промежуточных от- . о
водов вторичной обмотки при нечетном N через одни соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой второй группы основных ключей а остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод вторичной обмотки через другие соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой третьей группы основных
клю11ей, причем коэффициенты соотно
К
I
К:
К. чи
Вцсекциях вторичной обмотравными значениям
,, . r2i/(i-1) тг 1 , Г211(1-2) F1. K.sxn --i-- , -.J -8in --i-- 4 -.
i-2( + 1);
K.sin
() ,- - N 2N
. (i-|-2) , -sin r,
, для i(g+2),..
Ч N 3 при четном N и K,,
К.аьрр.1.,4«|-)...
ДЛЯ ,...,( +1),
«() Л
;.-.- l2+ i N
N J
30
. () ,
-sin
для
N
;,«.. j лри нечетном N,
где N -.число элементарных ступеней .j на полупериоде выходного напряжения, а п выбрано кратным делителем числа 60.
+
о4
mrirmj LRmTJTJir
I i r I-I
ПППППППППППП
ПППППППППППП
n П П П n П
n n n n л n
n ,n n n n
n n n n n n
n n n
n n n ri ПП
n n n
1
1
1
n n -I n n
n n -I n n
n n -inn
n n I-1 n n
n n
n n I-in n
n n Г
I i r I-I t
n n n n л n
n n n n n n
n n n ri ПП
n n n
1
1
n n -I n n
n n I-1 n n
n n I-in n
n n Г
u,
№
Фиг.2.
Pus.d
Составитель В.Моин Редактор Г.Волкова Техред Л Сердюкова КорректорА.Зимокосов
3495/55
Тирггж 659Подписное
ВНИИШ-i 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
Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное. Цель - улучшение массога- баритныз показателей и повышение КПД. Устр-во содержит однофазный инвертор С выходным трансформатором. Вторичная обмотка выходного трансформатора выполнена с промежуточными отводами, которые делят ее на п N/3 секций, где N - число элементарных ступенек на полупериоде выходного напряжения, а п - кратный делитель числа 60. Одни концы основных ключей каждой группы объединены в собтвет- ствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходных выводов преобразователя, причем общая точка ключей первой группы подсоединена к первому крайнему выводу вторичной обмотки. Первые N/6 промежуточных отводов при четном N либо первые (N + 3)/6 промежуточных отводов вторичной обмотки при нечетном N через одни соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой второй группы основных ключей, а остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод вторичной обмотки через другие дополнительные ключи соединены с общей оч- кой третьей группы основных ключей. В схеме обеспечено оптимальное использование вторичной обмотки выходного трансформатора i 3 ил. (Л со to 00 CD
