Преобразователь постоянного напряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение Советский патент 1988 года по МПК H02M7/537 

4: 4

00

114

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное.

Цель изобретения - повьшение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник.

На фиг. I представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 схема блока управления; на фиг. 3-6- диаграммы, поясняющие.процесс формирования выходного напряжения, соответственно для случаев, когда напря- жение несущих частот прямоугольной и синусоидальной формы.

Преобразователь постоянного напряжения в переменное квазисинусовдаль- ное напряжение (фиг. 1) для случая m 3 содержит трехфазные инверторные блоки 1 и 2, выполненные в виде трех однофазных инверторных ячеек с выходами, согласующими трансформаторами, демодуляторы 3-5, выполненные, например, по схеме однофазного мостового инвертора на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, блок 6 суммирования, за- датчики 7-9 частоты f , и несущих частот f и э(фиг. 2), вьшолненные, например по схеме пересчетного кольца, делители 10-12 частоты и задающий генератор 13.

Блок суммирования может быть вы- полнен в внце трехстержневого фильт- ра.-трансформатора 14 (фиг. 16)

Преобразователь работает следующим образом.

На выходах каждого из трехфазных (т 3) задатчиков 8, 9, 7 частот (фиг. 5а) получают прямоугольные двух полярные импульсы высокой частоты соответственно f, fj, fj, имеющие взаимный фазовый сдвиг 2«УЗ. Рабочую час тоту задатчики получает от задающего генератора 13 через делители 10- 12 частоты. Если задатчики частоты выполнены по схеме пересчетного кольца, то величины коэффициентов деле- ния уменьшены в 3 раза (в общем случае в m раз). Сигналы с выходов задатчиков 8 и 9 поступают на управляющие входы инверторных ячеек 1 и 2 че рез фазосдвигающие устройства, реализующие фазовый сдвиг на регулируемые углы соответственно rf,, - d,

«1,

- 0,. в результате на выходах

ячеек 1 и 2 получают прямоугольные

032

импульсы напряжений равной амплитуды с паузой регулируемой длительности 2о(, и 2 cVj соответственно частот fit и 2 со взаимным фазовым вдвигом 2ТГ/3 (фиг.За-е). Одноименные выходы инверторных ячеек соединены последовательно . Выходные напряжения ячеек суммируются, и полученные таким сгбразом промодулированные на- пряжения (фиг. Зж,з,и) поступают на силовые входы демодуляторов 3-5 соответственно. На управляющие входы демодуляторов подают сигналы с одноим€;нных выходов задатчика 7 частоты f (фиг. Зк,л,м) На выходе демодуляторов 3-5 получают напряжения (фиг. Да,б,в) с амплитудно-широт- но-импульсной модуляцией и частотой первой гармоники f, причем синфазные по первой гармонике. Выходные напряжения демодуляторов представляют собой фактически результат перемножения сигналов, поступающих на силовые и управляющие входы. Выходы демодуляторов соединяют последовательно, их выходные напряжения при этом суммируются (суммирование в общем контуре) и, таким образом, получают выходное напряжение преобразователя (фиг. 4ж) частоты f с уменьшенным коэффициентом гармоник за счет того, что на выход преобразователя не попадают высочастотные гармоники, образующие трехфазные системы (в общем случае (га-фазные). Ломаная линия (фиг. 4ж) образована низкочастотными гармониками, кратными f и представляет собой выходное напряжение преобразователя без учета субгармонических составляющих, легко устраняемых небольшим фильтром.

Преобразователь с фильтром-трансформатором работает следующим образом.

Выходные напряжения демодуляторов 3-5 (фиг. 4а,б,в) поступают на обмотки трехстержневого фильтра-трансформатора 14 (фиг. I) через нагрузку преобразователя. По первой гармони- ,ке f напряжения (фиг, 4а,б,в) син- фазны, и фильтр-трансформатор работает в режиме короткого замыкания (его о бмотки оказываются включенными фактически параллельно, что эквивалентно короткому замыканию трехфазного трансформатора), и первая гармоника без искажений поступает на

31

выход преобразователя. Flo отношению к пысокочпстотным гармоникам, образующим трехфазные системы, обмотки фильтра-трансформатора включены по обычной схеме звезда и он, задерживая эти гармоники, не пропускает их на выход преобразователя. На выходе преобразователя формируется напряжение, идентичное по форме сум - марному выходному напряжению демодуляторов 3-5 (фиг. 4ж) и отличающееся от последнего лишь уменьшенной в три раза (в общем случае в m раз) амплитудой (при суммировании синфаз- ные гармоники имеют утроенную амплитуду, а гармоники, образующие трехфазные системы, нулевую) К обмоткам фильтра-трансформатора оказьшаются приложенными напряжения (фиг. 4г,д, е), напряжения высокочастотные, поэтому масса и габариты фильтра-трансформатора небольшие.

Пример фазных напряжений синусоидальной формы несущих частот f, и f показан на фиг. 5 а-е, на фиг. 5ж,з,и - результаты суммирования напряжений соответственно фаз (фиг. 5а,г), в (фиг.56, д) и С (фиг. 5в,е). В результате перемножения соответственно сигналов (фиг.5ж, з,и и 5к,л,м) получают промодулиро- ванные напряжения (фиг. 6а,б,в). В результате их суммирования получают выходное напряжение (фиг. 6ж);

Использование предлагаемого преобразователя обеспечивает существенное повышение качества выходного напряжения путем снижения его коэффициента гармоник, а именно за счет того, что в выходном напряжении отсутствует ряд гармоник, образующих в процессе его формирования т-фазные системы, и, кроме того, наличие пауз регулируемой длительности 2 «/, 2d, 2 в фазных напряжениях частот f , f, 3 позволяет осуществлять регулирование в широких пределах или стабилизацию амплитуды первой гармоники выходного напряжения при со- хранении коэффициента гармоник на минимальном уровне.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного на пряжения в переменное квазисинусоидальное напряжение, содержащий две инверторные ячейки, управляющие

034

входы каждой из которых связаны с одним из задатчиков несущих частот f, и f.; , выходы этих ячеек соединены последовательно и через демодулятор, выполненный на ключах переменного тока, связаны с выходными вьшодами устройства, причем управляпощие входы демодулятора связаны с выходом задатчика частоты f3(f, fj) и блок

управления с задающим генератором частоты, о т л и ч а ю щ и и с я тем, ч то, с целью улучшения качества.выходного напряжения при одновременном расширении области возможного использования по мощностному диапазону, в него введены 2(т-1) инверторньк ячеек и (т-1)демодуляторов, а задатчики частоты ,, fj, fj выполнены m-фазными, причем каждьй из них своим входом связан через один из трех введенных в блок управления делителей частоты соответственно с коэффициентами делеf 75 ния К,, К, К,- и К, , где

1 I I 7 К, - целое число с выходом задающего

генератора частоты F тК i f, , выходы m-фазных задатчиков частот f, f. f соединены соответственно с управляющими входами 2га инверторных ячеек и тп демодуляторов, силовые входы последних подключены к попарно-последовательно соединенным выходам инверторных ячеек, управляемых от задатчиков частот f , и f2, имеющих одинаковый фазовый сдвиг по управляющему входу, а их выходы подключены через блок суммирования к выходным вьшодам преобразователя.

2.Преобразователь по п.. 1, отличающийся тем, что в блок суммирования выходы га демодуляторов соединены последовательно.

3.Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем, что блок суммирования выполнен в виде т-фаз- ного фильтра-трансформатора с расположенными на m стержнях m обмотками, причем одни одноименные по полярности выходные выводы га демодуляторов объединены, образуя один выходной вьюод преобразователя, а другие объединены между собой через указанные обмотки фильтр-трансформатора, образуя второй выходной вывод преобразователя.

0-

0-

Изобретение относится к области электротехники и м.б. использовано в системах электропитания и электропривода. Цель - повьшение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэф.гармоник. В данном устройстве в дополнение к двум основным напряжениям несущих частот f и fj формируют аналогичные по форме и сдвинутые по фазе на угол 2н/т дополнительные напряжения. Дополнительные напряжения несущих частот с одинаковым фазовым сдвигом так же, как и основые напряжения этих же частот, попарно суммируют между собой. Суммарные на- пряжения подвергают амплитудно-импульс; ной модуляции 2-го рода соответствующими по фазе управляющими напряжениями частоты f3. Полученные промодули- рюванные напряжения суммируют между собой. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л с

0- 0-

Bb/K.

Фаз. i

- /7

Фие. 2

LJ LJ

m n

Рё

n n n

LJ LJ LJ L: n n n n

J LJ LJ LJ LJ 1 n n n П П

LJ LJ LJ LJ LJ L

rS r nn

1 1. , nn r,

V V V

r b пи (in r г

. ,f

VVu VVVSnnAL

yu UUL-pR Jl

.ГУ Лпппп

.yAj u unuJXr r

iV

ljyi,

«

fat.

n ГП

n n

LJ LJ LT

n n n n r

ж

DO UU

SrVi

XX /X /N

WVVx

.

A/VV

YW

/VWv

ж

Л /г. ff