Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электроехнике и может быть использовано в истемах вторичного электропитания электропривода для преобразования остоянного напряжения в трехфазное вазисинусоидальное.

Цель . изобретения - повышение ка- ества выходного напряжения путем улучшения формы кривой.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная схема системы управления преобразователя; на фиг. 3-- диаграммы, поясняющие принципы работы преобразователя.

Силовая часть преобразователя (фиг,1) содержит однофазный мостовой инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4ь Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 5. Выводы секций 6-9 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через ключи 10-24 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя. В качестве ключей 1-4 инвертора могут быть использованы транзисторы или тиристоры с встречно-параллельно включенными диодями, а в качестве ключей 10-24 переменного тока - симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры или транзисторы с последовательно включенными диодами, транзисторы, включенные в диагонали постоянного тока диодных мостов.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор 25, выход которого соединен с входом триггера 26, прямой и инверсный выходы которого связаны через блок 27 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей 1-4. Кроме- того, выход задающего генератора 25 подключен через делитель 28 частоты с изменяемым коэффициентом деления к входу двоичного счетчика 29, выходы которого соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства 30. Выходы 31-57 последнего связаны через логические элементы 2-2И-2ИЛИ 58-69 и блок 27 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 27 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

5

0

5

На фиг. 3 показаны диаграммы импульсов на выходах следующих элементов :

70- задающего генератора 25;

71и 72 - триггера 26 (прямой и инверсные сигналы, которые являются управляющими для ключей 1-4 инвертора);

73- трансформатора 5;

74- делителя 28 частоты;

75-86 - элементов 58-69 (импульсы управления ключами 10-21. соответственно) ;

87-89 - на выходах 55-57 элемента 30 (импульсы управления ключами 22-24);

90 - преобразователя (выходное фазное напряжение U).

Устройство работает следующим образом..

Для улучшения формы кривой выход- ного напряжения в преобразователе осуществляется амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения, а для уменьшения массы и габаритов трансформатора - преобразование постоянного напряжения в переменное на высокой промежуточной частоте.

Задающий генератор 25 (фиг.2) формирует последовательность импульсов 70 (фиг.З), которая поступает на вход триггера 26. Сигналы 71 и 7.2 прямого и инверсного выходов тригге- g pa 26 усиливаются блоком 27 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1-4 инвертора. Кроме того, частота задающего генератора 25 делится делителем 28 частоты 0 и поступает на вход двоичного счетчика 29 с коэффициентом пересчета, равным 30. С выхода счетчика 29 импульсы поступают на адресные входы программируемого запоминающего уст- g ройства 30.

Логические состояния выходов 31-57 программируемого запоминающего устройства.30 в зависимости от кода адреса представлены в таблице.

Выходные сигналы элемента 30 разрешают или запрещают прохождение импульсов 71 и 72 с прямого и инверсного выходов триггера 26 на входы блока 27. Причем уровень логического нуля на входе блока 27 обеспечивает закрытое сг стояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. В результате формируются необходимые последо0

0

5

вательности импульсов для управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 90 преобразователя можно разделить на 15 равных интервалов. На первом интервале, в соответствии с таблицей, с выходов 31-34 и 39-50 элемента 30 с 1гналы логических нулей запирают элементы 58, 59 и 62-67, а следова- тельно, силовые ключи 10, 11 и 14-19 Сигналы логических нулей с выходов 56 и 57 запирают также ключи 23 и 24 Логические состояния выходов 35-38 и 51-54 имеют соответственно следу- ющие значения 01101001, В результате с выхода триггера 26 через элементы 61 и 68 на управляющие входы ключей 43 и 20 проходит прямая последователность импульсов, а через элементы 60 и 69 на управляющие входы ключей 12 и 21 - инверсная последовательность. С выхода 55 сигнал логической единицы поступает на управляющий вход ключа 22, Формирование импульсов управления всеми силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично рассмотренному в соответствии с диаграммами 70-89 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 30. В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 5 формируется прямоугольное напряжение 73, а на фазе нагрузки, соединенной звездой, - восьмиступенчатое напряжение 90. Амплитуды ступеней с первой по восьмую последнего равны:

Л Н Н 7U Н °и 3 3 3 3 3 3 3

На первом подынтервале второго интервала замыкают ключи 14, 16 и

где и - амплитуда напряжения на сек- ° меняется полярность напряжения на

циях 6 и 9 трансформатора 5. При этом амплитуда напряжения на каждой из секций 7 и 8 равна 2U, т.е. промежуточные отводы вторичной обмотки трансформатора 5 делят ее по числу витков в соотношении 0,5 : 1 : 1 : 0,5.,

Инвертор и трансформатор могут работать на любой высокой частоте, кратной выходной. При этом кратность частот определяется коэффициентом деления делителя. 28 частоты и числом ступеней в полупериоде выходного напряжения. Пусть коэффициент деления делителя 28 частоты равен, например, двум (фиг. 3, диаграмма 74),Тогда интервал каждой ступени напряжения 90 можно разделить на два польштер вала, соответствующих полупеоиоду работы трансформатора 5.

ig 15 20

На первом подынтервале первого интервала замыкают ключи 13, 20 и 22 (диаграммы 78, 85 и 87, фиг. 3). При g этом через замкнутые ключи 22 и 13

к выходным выводам А и В преобразователя приклада)1вается напряжение секций 8 и 9, равное 3U, к выводам С и В через ключи 20 и 13 - напряжение секций 7-9, равное 5U, к выводам С и А через ключи 20 и 22 - напряжение секции 7, равное 2U.. При этом в случае соединения нагрузки звездой фазные напряжения равны:

и.

и„

и.

На втором подынтервале первого интервала замыкают ключи 12, 21 и 22-, меняется полярность напряжений на об-, мотках трансформатора . К выходным выводам А, В, С преобразователя прикладываются напряжения прежних величин и полярностей, поэтому величинь линейных и фазных напряжений остаются прежними. В дальнейщем на первом интервале работа преобразователя повторяется для нечетных и четных интервалов соответственно и формируются первая положительная, щестая отрицательная и пятая положительная ступени фазных напряжений Цд, Ug, Ug соответственно.

На первом подынтервале второго интервала замыкают ключи 14, 16 и

меняется полярность напряжения на

19,

вторичной обмотке трансформатора 5. К выводам А и В через ключи 16 и 19 прикладывается напряжение секций 7 и 8, равное 411, к выводам С и В че45 рез ключи 14, 19 - напряжение секций 6-8, равное 5U, к выводам С и А через ключи 14, 16 - напряжение секции 6, равное и. При этом формируются вторая положительная, седьмая отрица50 тельная и четвертая положительная ступени фазных напряжений.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогич- 5Г но в соответствии с диаграммами 70- 89 (фиг. 3), В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное восьмиступенчатое напряжение 90.

5136

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обес- печивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Формула изобретения

Преобразо ватель постоянного напряжения в трехфазное к вазисинусои;;аль- ное, содержащий однофазный мостовой интвертор, выходом подключенньш к первичной обмотке трансформатора, кон цы вторичной обмотки которого и два ее промежуточных отвода, симметричных относительно середины, соединены через ключи переменного тока с каждым выходным выводом преобразователя, и блок управления, содержащий задающий генератор, выход которого связан через триггер и блок буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей инвертора, отличающий с я тем, что, с цел ью повышения ка

691® .

честна выходного напряжения путем улучшения формы кривой, вторичная обмотка трансформатора снабжена дополнительным отводом от середины,, который . связан через ключи переменного тока с каждым выходным выводом преобразователя, промежуточные отводы этой обмотки делят ее по числу вит0 ков в соотношении 1:2:2:1, выход задающего reHepaTopia подключен также к входу дополнительно введенной цепи, состоящей из последовательно соединенных делителя частоты, счет15 чика импульсов, программируемого постоянного запоминающего устройства, каждая из двенадцати пар выходов которого подключена к второму и четвертому входам соответствующего вве0 денного элемента 2-2И-2ИЛИ, а первый и третий входы каждого этого элемента соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, выходы элементов 2-2И-2ИЛИ и три

25 других выхода программируемого постоянного запоминающего устройства связаны через блок буферных усилителей с управляющими входами ключей переменного тока.

Продолжение таблицы

фиг. 2

Редактор H. Тупица

Составитель В. Моин Техред М.Ходанич

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIUUUJAHmmilHIIIIIIHUlMUHU

nfiannnnttrinnrinnnnnnnnnnnnnnnnn

ИП|ЧИЙИЙ|ЯГЬ| |ДУг|« иЯЯПГ|ЦПИЯИГ|ППППВШ

ЩЗ Корректоре. Кравцова

Заказ 6301/55 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное. Цель - повышение качества выходного напряжения путем улучшения формы кривой. Преобразователь содержит однофазный инвертор, нагруженный на трансформатор, концы вторичной обмотки которого и три ее промежуточных отвода соединены через ключи переменного тока с выходными выводами преобразователя. Промежуточные отводы делят вторичную обмотку по числу- витков в соотношении 1:2:2:1. Блок управления содержит задающий генератор, выход которого соединен с входом триггера и входом последовательно связанной цепи, содержащий делитель частоты, счетчик импульсов, программируемое постоянное запоминающее устройство, логические элементы и блок буферных усилителей. Однофазный инвертор работает на высокой частоте, кратной выходной. На вторичной обмотке трансформатора формируется прямоугольное высокочастотное напряжение. С помощью ключей переменного тока это напряжение преобразуется в низкочастотное ступенчатое, близкое по форме к синусоидальному. 1 табл., ,3 ил. (Л со О5 О) СО