Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение Советский патент 1988 года по МПК H02M7/48 H02M7/5395 

1C .

с«э

тг.1

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания It электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение с формой кри иой, близкой к синусоидальной, I Цель изобретения - повьшение ка- jiec fBa выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг. 1. представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная схема системы управления преобразователем; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие принцип формирования импульсов управления силовыми ключами 1реобразователя; на фиг. 4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства. I Преобразователь содержит основной |и вспомогательный однофазные инвер- |торы, вьшолненные соответственно на Ключах 1-4 и 5-8. Выходы инверторов |нагружены на первичные обмотки, основного 9 и вспомогательного 10 транформаторов. Секции 11, 12 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и вторичная обмотка 13 вспомогатель- ного трансформатора. 10 соединены между собой и через ключи 14-22 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя. В качестве ключей 1-8 инверторов могут быть использованы транзисторы или тиристоры с обратными диодами, а в качестве ключей 14-22 переменного тока - семисто ;ры, встречно-параллельно включенные тиристоры или транзисторы с последо- ;вательно включенными диодами, транзи :сторы, включенные в диагонали постоянного тока диодных мостов.

Блок управления преобразователем содержит задающий генератор 23, выхо которого соединен через триггер 24 и блок 25 буферных усилителей с управляющими входами ключей 1-4 инвертора. Кроме того, выход задающего генератора 23 подключен к входу двоичного счетчика 26 импульсов, нагруженного на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 27,. выполненного, наприме на микросхеме 155 РЕЗ. Вькоды 28-38 последнего соединены через логические элементы 39-40 НЕ и блок 25 с управляющими входами ключей 5-8 и 14-22 преобразователя. При этом но

1410243

0

5

0

5

п

з

5

0

0

5

мера выходов блока 25 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг. 3 диаграммы 41-59 представляют формы импульсов на выходах .следующих элементов: 41 - задающего генератора 23, 42-43 - прямого и инверсного выходов триггера 24 (импульсы управления ключами 1-4 инвертора) , 44-47 - на выходах 28-29 устройства 21 и выходах элементов 39, 40 (импульсы управления ключами 5-8 инвертора), 48-49 - трансформаторов 9, 10, 50-58 - на выходах 30-38 устройства 27 (импульсы управления ключами 14-22), 59 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения ид).

Устройство работает следзтащим об- .разом.

Задающий генератор 23 (фиг. 2) формирует последовательность импульсов 41 (фиг. 3), которая поступает на вход триггера 24 и вход двоичного счетчика 26, с коэ||)фициентом пересчета равным 15. Сигналы 42, 43 прямого и инверсного выходов триггера 24 усиливаются блоком 25 буферных усилителей и поступает на управляющие входы ключей 1-4 инвертора. С выходов счетчика 26 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 27, логические состояния выходов 28-38 которого в зависимости от кода адреса представлены на фиг. 4. Причем, уровень логического нуля на входе блока 25 обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. В результате формируются необходимые последовательности 43-47, 50- 58 импульсов управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 59 преобразователя можно разделить на пятнадцать

равных интервалов. 1

На первом интервале сигналом с задающего генератора 23 счетчик 26 устанавливается в исходное состояние 00000, которому соответствует код 10001001100 на вьгх;оде устройства 27 (фиг. 4). Следовательно, кроме ключей 1, 4, управляемых сигналами с задающего генератора 23, отпираются силовые ключи 5, 16, 19, 20 с выходов 28, 32, 35, 36 сигналами логических единиц. Кроме того, с выхода

29 устройства 27 сигнал логического нуля инвертируется элементом 40 и отпирает силовой клвдч 8.

На втором интервале с выходов 28, 33, 34, 36 сигналами логических еди- н1ш; отпираются ключи 5, 17, 18, 20. Инвертированным сигналом с выхода 29 остается, отйрытым ключ 8, Формирование импульсов управления на сле- дуницих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 41-58 фиг. 3 и таблицей истинности устройства 27 (фиг. 4). В результате работы инверторов на обмотках трансформатора 9, 10 формируются напряжения 48, 49 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой восьмиступенчатое напряжение 59. Амплитуда ступеней с первой по восьмую

и ,. 5U „„ 7U 8U последнего равны т, U, -г, 2U, --, -г

5,т 10U „

Зи, о где и - амплитуда

напряжения

на обмотке 13 вспомогательного трансформатора 10. При этом напряжение на секциях 11, 12 основного трансформатора 9 соответственно равны 2U и 3U, т.е. промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора 9 делит ее по числу витков в отношении 2:3, а коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформаторов относятся между собой как 5:1. Полупериод выходного напряжения 59 можно разделить на 15 равных интервалов.

На первом интервале замыкают ключи 1, 4, 5, 8, 16, 19, 20 (диаграммы 42, 44, 47, 52, 55, 56). При этом через замкнутые ключи 20,,16 к выходным выводам А, В прикладывается сумма

Формула изобретения

жения в трехфазное квазисинусоидаль- нов напряжение, содержащий основной и вспомогательньй однофазные инверторы, нагруженные соответственно на оснонапряжений секции 11 и обмотки 13,

равная Зи. К выводам В, С через ключи 45 Преобразователь постоянного напря- 16, 19 прикладывается сумма напряжений секций 11, 12 равная 5U, а к выводам С, А через ключи 19, 20 - разность напряжений секций 12 и обмотки 13, равная 2U. При этом фазные напря- 50 вной и вспомогательный трансформато- жения нагрузки, соединенной звездой ры, концы вторичной обмотки .первого соответственно равны:из которых подключены через ключи

переменного тока к каждому из выход- и Улй-ГУйА. Зу-2у У у UBc-IHAt. ных выводов преобразователя, а ее

55 промежуточньш отвод соединен с ука- 7U занными выводами через вторичную об- 3 мотку вспомогательного трансформато- т.е. формируются первая положительная, ра, отличающийся тем, шестая отрицательная, пятая положи- что, с целью повьшения качества выхо. :5у-з у :|у , (,

тельная ступени фазных напряжений

УЛ. УЬ.

Uc

На втором интервале замыкают ключи 2, 3, 5, 8, 17, 18, 20, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 9. К выводам А, Б через ключи 20, 17 прикладывается сумма напряжений секции 12 и обмотки 13, равная 4U, к,вьтодам С, В через ключи 18, 17 - сумма напряжений секций 11, 12, равная 5U, к выводам С, А через ключи 18, 2Ь - разность напряжений секций 11 и обмотки 13, равная U. Фазные напряжения становятся равными U,.-3U, 2U, т.е. формируются вторая положительная, седьмая отрицательная и четвертая положительная ступени фазных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 41-58, фиг. 3 и таблицей истинности устройства 27

(фиг. 4).

Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух

напряжениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Описанный преобразователь позволяет формирователь восьмиступенчатую форму кривой выходного напряжения без усложнения схемы преобразователя вместо шестиступенчатой кривой в прототипе .

Формула изобретения

жения в трехфазное квазисинусоидаль- нов напряжение, содержащий основной и вспомогательньй однофазные инверторы, нагруженные соответственно на осно Преобразователь постоянного напря- вной и вспомогательный трансформато- ры, концы вторичной обмотки .первого из которых подключены через ключи

514102436

напряжения путем уменьшения ков в отношении 2:3., а коэффициенты коэффициента гармоник, промежуточный трансформации основного и вспомога- огвод вторичной обмотки основного тельного трансформаторов относятся трансформатора делит ее по числу вит- между собой, как 5:1.

У

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике. Цель - повьшение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гормоник. Преобразователь содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные на ключах 1-4 и 5-8, нагруженные на основной 9 и вспомогательный 10 трансформаторы. Концы вторичной обмотки основного 9 трансформатора соединены через ключи переменного тока 14-19, а ее промежуточный отвод через вторичную обмотку 13 вспомогательного 10 трансформатора и ключи переменного тока 20-22 - с выходными выводами преобразователя. Указанньй промежуточный отвод делит вторичную обмотку основного трансформатора 9 по числу витков в отно- , шении 2:3, а коэффициенты трансформации основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов относятся между собой как 5:1. Напряжения вторичных обмоток основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов алгебраически суммируются. Через ключи переменного тока 14-22 эти обмотки подключаются в определенной йоследовательности к выходным вьшодам преобразователя, где формируется трехфазное многоступенчатое напряжение, близкое по форме к синусоидальному. 4 ил. S

1Л 2,3

7

М

L ,.

29

50

5/

32

33

М 35

Ж

IL

Зв

5

-5 -6 -7 -в

-1 -iS

-f6 -17

-16 -f9 -20 -21 .22

срие.2

(ригЗ