Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение квазисинусоидальной формы Советский патент 1989 года по МПК H02M7/538 

iuAi laAJl J JbjJbSJ з.АЗ . 4 ,СЗ

f

(Л

J

f

Ю

СП

пиде нторичш.1х (тПмоток вьгходных транс- Л|1рматорог вклн чгпьт тюпарно-гтослсдо- нателттно, П(сррдством комп.псктов трехфг-пньп демодуляторов Д-9, управляемых от распределителя импульсов 3 с частото F.T, 1/2(р + F . ч фильтр-трансформаторов 10-12 на пыходе гфеобразователя сформируется ква-зисинусоидальние ттюхфачное напряжение с частотой F i,Mv 1/2(F - - Frj). Комплекты дом1,дуляторов 4-9 выполнен1л в виде трлхцепевьгх переключателей переменного тока, 3 з.п. , 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель - расширение функциональных возможностей. Преобразователь содержит два трехфазных инвертора 1 и 2, выходные напряжения которых имеют частоты F₁ и F₂. Выходы трехфазных инверторов 1 и 2 в виде вторичных обмоток выходных трансформаторов включены попарно-последовательно. Посредством комплектов трехфазных демодуляторов 4-9, управляемых от распределителя импульсов 3 с частотой F₃=1/2(F₁+F₂), и фильтр-трансформаторов 10-12 на выходе преобразователя формируется квазисинусоидальное трехфазное напряжение с частотой F_вых=1/2(F₁-F₂). Комплекты демодуляторов 4-9 выполнены в виде трехцепевых переключателей переменного тока. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано и системах вторичного электропитания и электропривода.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фи1-. 1 представлен пример выполнения преобразователя постоянного напряжения в трехфазное (т 3); на фиг, 2 - принципиальная схема трех- цепевого переключателя демодулятора; на фиг. 3,4 и 5,6 - диаграммы, поясняющие процесс формирования выходно- го напряжения соответственно для случаев, когда напряжения несущих частот прямоугольной формы и синусоидальной формы.

Преобразователь (фиг.1) содержит трехфазные инверторы 1 и 2 с выходами на несу1цих частотах соответственно F, и Vq , выполненные, например, в виде трех однофазных мостовых схем с выходными трансформаторами, вторичны обмотки которых образуют три комплекта соединений. Распределитель импульсов 3 с трехфазным выходом на модулирующей частоте F выполнен, например по схеме пересчетного кольца, ком- плект трехфазных демодуляторов содержит по два полностью управляемых трехцепевых переключателя переменног тока 4-9, подключенные силовыми входами попарно последовательно соеди- ненными вторичньп ш обмотками выхода трансформаторов инверторов 1 и 2, причем, вход i-ro демодулятора подключен к последовательному соединению (1+з)-ой фазы инвертора 1 и (1-)-ой фазы инвертора 2. Например, первый вход второго демодулятора подключен к соединению третьей фазы (с) инвертора 1 и первой фазы (А) инвертора 2, а первый вход первого демодулятора - к соединению второй фазы (R) инвертора 1 и нулевой или, что то же самое, третьей фазы (С) инвертора 2, а управляющими входами к выходам распределителя 3, причем, управляю1чий вход i-ro демодулятора подключен к i-ой же фазе распределителя 3, Выходные высокочастотные трехфазные суммирутокгие фильтр-трансформаторы 10-12 для практической реализации параллельного соединения синфазных выходов демодуляторов выполняют фактически функцию выходных фильтров, причем, входы каждого фильтр-трансформатора подключены к соответствующим выходам демодуляторов, так j-ые выходы всех демодуляторов подключены к ()-My фильтр- трансформатору (например, первые выходы - ко второму фильтр-трансформатору) . Каждый фильтр-трансформатор содержит три обмотки, расположенные на трехстержневом магнитопроводе, причем, обмотки каждого магнитопро- вода (например, 10) включены между одним из выходов преобразователя (выходной фазой Л) и средними выводами соответствующего соединения вторичных обмоток выходных трансформаторов инверторов 1 и 2 (средними выводами соедине}1Ий обмоток А и Ag, В и В,, С и С|2).Выходы фильтр-трансформаторов являются выходом преобразователя .

Система управления преобразователем содержит задающий генератор 13, делители частоты 14,15,16 с выходными частотами соответственно 6р , бГ бРз, и распределители импульсов 17, 18, 3, синхронизируемые через делители частоты 14-16 задающим генератором 13, трехфазными выходами соответственно на частотах F , F, FS. Выходы распределителей 17 и 18 связаны с управляющими входами соответственно инверторов 1 и 2 через пары фазосдвигающих устройств (19-30).

Трехцепевой переключатель переменного тока (фиг,2) содержит трехфазны мостовой выпрямите-чь на диодах 31-38 с транзистором 39 п диагонали постоянного тока, Ксли преобразователь выполняют без нулевой фазы на выходе, то в схеме трехцепевого переключателя диоды 37, 38 не ставят, и, следовательно, нулевую фазу не формируют (на фиг. 1 в этом случае проводник, соединяющий нулевые выводы переключателей, б удет отсутствовать).

Преобразователь работает следующим образом.

На выходах каждого из трехфазных распределителей импульсов 17,18,3 (фиг.1) получают прямоугольные двух- полярные импульсы высокой частоты (соответственно F/, Tq , РЗ), имеющие взаимный фазовый сдвиг с помощь задающего генератора 13 и делителей частоты 14,15,16. Если распределители импульсов выполнены по схеме пересчетного кольца, то величины коэффициентов деления делителей частоты 14,15,16 уменьшены в 6 раз (в общем случае в 2т раз) . Сигналы с выходов распределителей 17 и 18 поступают на управляющие входы соответственно инверторов 1 и 2 через пары фазо- сднигающих устройств 19-24 и 25-30, peaлизyкlP9 x фазовые сдвиги на регулируемые углы соответственно е/ - (У« и 0/2 - о/с. В результате на выходах инверторов 1 и 2 получают необходимой мощности прямоугольные импульсы напряжений равной амплитуды с паузой ;регулируемой длительности 2 (л н , соответственно частот F и Fg со взаимным фазовым сдвигом (фиг.З а, б,в и фиг. 3 г,д,е).

На вторичных обмотках выходных трансформаторов инверторов 1 и 2 с напряжения с формой фиг. 3 а,б,в и 3 г,д,е соответственно суммируются и образуют напряжения вида, показанного на фиг.З ж,з,и (на которых показаны напряжения, формирующие фазу А). На базы транзисторов 39 (фиг.2 переключателей 4,6,8 ( относительно эмиттера) поступают управляющие сигналы вида фиг.З к,л,м соответственно с выходов А, В, С распределителя 3 частоты Fj,, а на базы транзисторов 39 переключателей 5,7,9 - сигналы, обратные этим, соответственно. Средние выводы цепочек последовательно соединенных вторичных обмоток трансформаторов инверторов 1 и 2, являются выходами демодуляторов. На них формируются напряжения с амплитудноширотно-импульсной модуляцией тотой перппй гармоники

и час0

0

5

0

f

-

с фазами (по первой гармонике) Л. В, С трехфазной системы. Вид всех трех напряжений (относительно нулевой фазы) фазы А, например, показан на фиг. 4 а, б, в. Выхол1ные напряж4 ни){ демодуляторов представляют собой фактически результат перемножения соответствующих промодулированньгх напряC жени вида, аналогичного фиг.З ж,з,и. и сигналов вида фиг.З к,л,м, с соответствующими фазами (согласно схеме фиг. 1).

Основные гармоники высокочастот0 ных заполнений напряжений каждой фазы на выходе демодуляторов с частотой Е F + F 2F3 образуют также трехфазную систему (трехфазные системы образуют и многие другие вы5 сокочастотные гармоники). Напряжения одной фазы с выходов демодуляторов падают на соответствующие обмотки одного из трех трехфазных фильтр- трансформаторов Ю, 11 или 12 (через нагрузку преобразователя), подключая к ним соответствукицие средние выводы. По первой гармонике синфазных напряжений каждый фильтр-трансформатор работает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными фактически параллельно, что эквивалентно короткому замыканию трехфазного трансформатора), и первая гармоника без искажений попадает на выход преобразователя (правда вместе с другими синфазными гармониками). По отношению к основным гармоникам высокочастотных заполнений обмотки каждого фильтр-трансформатора вклю

чены по обычной схеме звезда, и фильтр-трансформаторы, задерживая на себе все высокочастотные гармон ки, образующие трехфазные системы (в общем случае га-фазные), не пропускают их на выход преобразователя. На выходе преобразователя формируются фазные напряжения улучшенного гармонического состава (вид напряения фазы А показан на фиг.4 ж), идентичные по форме суммарным выходным напряжениям демодуляторов (по каждой фазе) и отличающиеся от последних лишь уменьшенной в три раза амплитудой (при суммировании синфаз

l

ные гармоники будут иметь утроенную амплитуду, а гармоники, образующие трехфазные (:иcтe ы, - нулевую) , Выходные линейные напряжения преобра- чоиателя будут иметь более высокое качество споей формь; ял счет отсутствия гармоник, KpaTiHiix трем (в об- Чем случае - кратных тп) , так как фильтр-трансформаторы соединены фактически в звезду.

Фильтр-трансформаторы задерживаю на своих обмотках напряжения вида, аналогично фиг.- 4 г,д,(; (на которых показаны напряжения на обмотках тол ко фильтр-трансформатора 10), и пропускают на выход преобразователя к фазам А, В, С квазисинусоидальные напряжения вида, аналогично фиг.4 ж К обмоткам филтттр-трансформаторов 10, 11, 12 оказываются приложенными напряжения с частотой основной гармоники 1% . Поэтому масса и габариты ф1шьтр-т тансформаторов будут незна- чительны -т.

Ломанная янтш на ilnir, 4 ж образована низкочастотными гармониками кратными f, и прр;т,станляет собой фазное напряжение без учета субгармонических состаиляю1чих,

Порядок чередопалия фаз на выход преобразователя, пок азанны на фиг будет иметь м(;сто толттко при услови

F. F, . При F ,; - Ff, порядок чередования фаз изменяется на обратный.

По схеме фиг. 1 могут быть вьтол- нены и преобраз(нзтели с синусоидальной фсфмой напряжений на выходе инверторов 1 и 2, П(;казанной соответственно на фиг, 5 а,б,в и фиг.5 г,д, е. После попарного суммирования по- промодудиропа1пп-1е напряжения- биения (на фиг. 5 ж,з,и показаны результаты суммирования только одпо- именных по фазам напряжений), которые поступают на соответствующие силовые входы демодулят :)ров. Тогда на выходах демодуляторов формируются напряжения вида фиг,6 а,б,в, на которых показаны напряжения только Фазы Л (при этом на управляющие входы демодуляторов по-прежнему подают сигналы прямоугол1 11(51 г формы вида фиг . 5 к,л,м), а на выхоае преобразователя формирую1 сп фазные напряжения вида фиг.6 ж, на которой П1)казана форма напряжения фазы А. ГС обмс ткам фпльтр- трансфориат( И), 11, 12 будут приложены напряжения вилл .6 г,д,е.

0

5

0

5

8

на которых показаны напряжения на обмотках фильтр-трансформаторов 10, Введение т-1 дополнительных комплектов п-фазных демодуляторов и т1 т-фазных фильтр-трансфпрматоров и опредб леиное их соединение feждy собой с выходами инверторов позводя- ет строить и многофазные преобразователи, что существенно расширяет функ- п.иональные возможности.

Формула изобретения

5

0

5

0

5

1дей частоты

( Т-, F,,

i 2 причем каждый из распреде.аителей

импульсов подключен своим входсж через один из трех делителей частоты соответственно с коэф(;)ициентами деления

2F/

-1

К

К 1

F.

К,, - К

к

F,+F2

выходу задающего генератора частоты F К F4 , от л и ч а ю ui и и с я тем, что, с расширения функциональных возможностей, введено т-1 дополнительных комплектов из га демодуляторов н каждом, выходы каждого дополнительного комплекта демодуляторов соединены с од1П1м из т-1 дополнительно введенных т-фазньгх фильтр- трансформаторов, причем силовой вход i-ro демодулятора j-ro комгтлекта подключен к последовательному соединению выходов т-фазных инверторов соответственно с фазами i-t-j и i-j, а управляющий вхол соответс7вуплщего демодулятора подключен к i-pi фазе распределителя импульсов частоты fj, где i - порядковый номер .чемодуля- тора, j - порядковьп номер комплекта демодуляторов.

2, Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и и с я ГСМ, чт-о каждый га-фазный инвертор (1лнен с выходУ1

HLIM трансформатором, имеющим по 2т вторичньсх обмоток каждой фазы, а каж дый комплект демодуляторов вьтолнен в виде цепочек из двух пар последовательно соединенных вторичных обмоток в каждой фазе с вторичными об- MOTKaNfH в каждой паре, принадлежа- каждому инвертору, причем средние точки цепочек образуют выходные выводы комплекта демодуляторов, а крайние выводы цепочек соединены с силовыми входными выводами т-цепевого переключателя переменного тока,

0123710

ного тока выполнен я виде га-фазного выпрямителя, выводы переменного тока которого образуют силовые входные выводы т-цепевого переключателя пере- менлого тока, а выводы постоянного тока шунтированы транзистором, база которого образует управляющий вход демодулятора,

4, Преобразователь по п,3, о т - личающийся тем, что для формирования нулевого выходного вьг- вода преобразователя указаинъй транзистор шунтирован встречно включенной цепочкой из двух согласно-последовательно соединенных диодов, средняя точка которой образует нулевой вывод преобразователя.

10

15

гтп.

гп

J U и U U LJ

п

f

TJ U LJ ПП I гЬ

V л

I 1Ш

ii in

л

J V

V л m

V

m

J V V

а

ПШЬАм

..

5

p jJVV4i u - u VVXf

n Hi

IП

YVVV I uHuJvxA

/vc

I UU

rViJ

BU Ш

SrV

П1

ттппт

Wi

n Hi

IП

u I uHu

(риаЛ

а

6

г д е

ж

- /Х XX ,/л , X:/ Хт X/ v/ /X / /X у

хУ

V/ ХУ VX V

1А /л /л г г г

/ /

V/

-/ Л JV

и

л

А/

г г

/ /

V/

JV V

г5

О

VWwT

8

ЛЛд

Состави1ель В.Моин Редактор М.Товтии Техред М.Ходанич

Закач 4887/5Д

Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Произподг. 1 венн(э-иэдательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

фиг 6

Корректор Т.Малец

Подписное