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

нпн ч± -о

4

го IND

со

4;:

со

Изобретение относится к эл ектро-. т ехнике и может быть использовано 4 системах электропитания и электро- Нривода для преобразования постоян- його напряжения в переменное.

Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг. 2 - то же, блока управления преобразователем; на фиг.З - |;иаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; .на фиг. 4 - таблица истинности программируемого nocToянного запоминающего устройств. Силовая часть преобразователя (фиг. 1) содержит однофазный инвертор, выполненный на ключах 1-6, причем ключи 5 и 6 являются ключами переменного тока. -Выход инвертора на- ; гружен на первичную обмотку трансфор- jMaTopa 7. Выводы секций 8 и 9 вторич- i ной обмотки трансформатора 7 соедине- ны через ключи 10 - 18 переменного тока с выходными-выводами А, В и С преобразователя. Блок управления (фиг. 2) преобразователем содержит задающий генератор 19, выход которого соединен через триггер 20 и блок 21 буферных усилителей с управляющими входами ключей 1 и 2 инвертора. Кроме того, выход задающего генератора 19 подключен к входу двоичного счетчика 22 импульсов, нагруженного на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 23. Выходы 24-36 последнего со- единены через блок 21 с управляющими входами ключей 3 -6, 10 - 18 преобразователя. Причем номера выходов блока 21 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

Диаграммы 37 - 54 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 37 - задающего генератора 19; 38 и 39 - прямого и инверсного выходов триггера 20 (импульсы управления ключами 1 и 2 инвертора); 40 - 43 - на выходах 24 - 27 элемента 23 (импульсы управления ключами 3-6 инвертора); 44 - трансформатора 7; 45 - 53 - на выходах 28 - 36

элемента 23 (импульсы управления ключами 10 - 18); 54 - преобразователя . (форма выходного фазного напряжения) Устройство работает следующим образом.

Q

5 Q

5

Задающий генератор 19 (фиг. 2,) формирует последовательность импульсов (диаграмма 37, фиг. 3), которая поступает на вход триггера 20 и вход двоичного счетчика 22, с коэффициентом пересчета, равным 18. Сигналы 38 и 39 прямого и ийверсного выходов триггера 20. усиливаются блоком 21 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1 и 2 инвертора. С выхода счетчика 22 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 23, логические состояния выходов 24 - 36 которого в зависимости от кода адреса представлены на фиг. 4. Причем уровень логического .нуля на входе блока 21 обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логи- . ческой единицы - открытое. В результате формируются необходимые последовательности 40-43, 45 - 53 импульсов управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 54 преобразователя можно разделить на девять равных интервалов.

На первом интервале сигналом с задающего генератора 19 счетчик 22 устанавливается в исходное состояние 00000, которому соответствует код 0100001100010 на выходе элемента 23 (фиг.4). Следовательно, кроме ключа 1, управляемого триггером 20, отпираются ключи 4,12,13 и 17. На втором интервале счетчик 22 устанавливается в состояние 00001, которому соответствует код 001.00100000101 на выходе элемента 23, и отпираются ключи 2,5,11,16jl8. Формирование импульсов управления на.следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 37 - 53 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 23 (фиг. 4). Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких к основной. При этом амплитуда j-ой ступени выходного фаз. ного напряжения определяется по вьфа«ению

I

UrUmSi(|j - Т)

где U - амплитуда синусоиды, аппроксимирующей ступенчатое напряжение, , 2.. .

Для получения напряжения с указанными амплитудами ступеней промежуточ- отводы первичной и вторичной обмоток трансформатора 7 делят их по числу витков в отношении sin 60: :(sin 80°-sin 60°) и sin 20°:sin 40° соответственно. При этом подключении источника питания инвертора к всей первичной обмотке трансформатора или к ее большей секции напряжение на всей вторичной обмотке трансформатора 7 разно Uj или UM. Во втором случае напряжения на секциях 8 и 9 соответственно равны U, и Uj, где:

интервалах работа преобразователя происходит аналогично в соответствии с диаграммами 37 - 53 фиг. 3. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное четырехступенчатое линейное напряжение, которому соответствует пятиступенчатое фазное напряжение 54 при

10 соединении нагрузки звездой.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения то- . ка в двух направлениях и постоянство

15 разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславлива- ет работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой

Формула изобретения

U,,Uj, Uj, U - амплитуды ступеней

с первой и четвертую выходного линей-JQ выходного напряжения. ного напряжения. Кроме того, при формировании трехфазного напряжения 54 для амплитуд ступеней линейного напряжения выпол;1яется равенство U +

..

На первом интервале замыкают ключи 1,4,12,13,17 (диаграммы 38,41,47, 48, 52 соответственно, фиг. 3). При этом напряжение на всей вторичной

Преобразователь постоянного на- 25 пряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий одно- фазньй мостовой инвертор с выходным трансформатором, первичная и вторичная обмотки которого имеют промежу- обмотке трансформатора 7 равно U4, а JQ точный отвод, причем один крайний на секциях 8 и 9 - U, , U. Через замк- вывод и отвод первичной обмотки со- нутые ключи 13 и 17 к выходным выводам А и В прикладывается напряжение секции 9, равное U. К вьгоодам С и А через ключи 12 и 13 прикладывается напряжение секции 8, равное Ц, а к выводам С и В - сумма напряжений секций 8 и 9, равная U. В результате формируются вторая положительная, четединен с входными выводами преобразователя через ключи постоянного тока, шунтированные возвратными диодами, другой крайний вывод первичной обмотки соединен с входными выводами преобразователя через ключи переменного тока, каждый крайний вывод и отвод вторичной обмотки соединен с кажинтервалах работа преобразователя происходит аналогично в соответствии - с диаграммами 37 - 53 фиг. 3. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное четырехступенчатое линейное напряжение, которому соответствует пятиступенчатое фазное напряжение 54 при

соединении нагрузки звездой.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения то- ка в двух направлениях и постоянство

разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславлива- ет работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой

выходного напряжения.

Формула изобретения

выходного напряжения.

Преобразователь постоянного на- пряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий одно- фазньй мостовой инвертор с выходным трансформатором, первичная и вторичная обмотки которого имеют промежу- точный отвод, причем один крайний вывод и отвод первичной обмотки со-

единен с входными выводами преобразователя через ключи постоянного тока, шунтированные возвратными диодами, другой крайний вывод первичной обмотки соединен с входными выводами преобразователя через ключи переменного тока, каждый крайний вывод и отвод вторичной обмотки соединен с каж

Изобретение относится к области электротехники. Цель - улучшение формы выходного напряжения. Силовая часть устр-ва содержит однофазный инвертор, выполненньй на ключах 1 - 6 переменного тока. Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 7. Для получения выходного напряжения, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких к основной. Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. 4 ил. Ф (Л

вертая отрицательная и первая поло- о вьпсодных выводов преобразова- жительная ступени линейных напряже- .

НИИ и

АВ

и

БС сд

теля через ключ переменного тока, и блок управления, содержащий задаю- .щий генератор, триггер, счетчик им- На втором интервале замыкавдт клю- пульсов, программируемое постоянное чи 2,5,11,16,18, меняется полярность 45 запоминающее устройство, выходы ко- .напряжения на вторичной обмотке транс- торого, а также выходы триггера че- форматора 7, а его величина становит- рез буферные усилители соединены с ся равной Uj, К выводам А и В через управляюпщми входами соответствующих ключи 16 и 11, а к выводам С и В че- силовых, ключей преобразователя, о т- рез ключи 18 и 11 прикладывается сум- дрличающийся тем, что, с це- ма напряжений секций 8 и 9,, равная лью улучшения формы выходного на- Uj, Выводы С и А замыкаются накорот- пряжения, соотношение витков секций ко через ключи .18 и 16, При этом фор- первичной обмотки выбрано равным со- мируются третья положительная, тре- отношению sin 60°:(sin 80°-sin 60 ), тья отрицательная и нулевая ступени gg а секций вторичной обмотки - равным линейных напряжений. На следующих соотношению sin 20 :sin 40 .

i I I I I I I I i I I I I I i I I

r™L

d

rn Г-1

r-1 m I-I

rn f-I

jcn.

JZL

ГП rn rn

m rn I-I

1-I

5

1,11г111

.783 Интер6и/1Ы

и.г. J

л

з

гч

25

2S

К.

2S

2S

30

J/

52

JJ

J

Л

JS

1У

21

/

J «

f

J0

It

Л

Л

-

л

j6

J7 IS

d

r-1 m I-I

rn f-I

jcn.

r /

r

t

rn I-I

1-I

Раг.