Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное трехфазное напряжение Советский патент 1989 года по МПК H02M7/539 

СП

00 00 ел

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

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на первичных обмотках трансформаторов, а также напряжения управления ключами переменного тока и форма линейных выходных напряжений; на фиг. 3 - пример выполнения логического блока управления; на фигх 4 - временные диаграммы выходных напряжений логического блока управления.

Преобразователь (фиг.1) содержит основной инвертор, состоящий из п преобразовательных ячеек 1 и m вспомогательных инверторов, состоящих из п преобразовательных ячеек 2 в каждом из них, логический блок 3 управления. Выходы последнего связаны с соответствующими управляющими входами преобразовательных ячеек и ключей переменного тока. Выходы ячеек соединены соответственно с первичными обмотками основных трансформаторов 4,5 и вспомогательных трансформаторов 6,7.

Согласно включенные вторичные обмотки 8-11 фазы АВ и 12-15 |фазы ВС трансформаторов основных и вспомогательных ячеек образуют первую ветвь соответствующей фазы. Вторая ветвь фаз состоит из вторичных обмоток 16-19 этих трансформаторов АБ и обмоток 20-23 Б фазе ВС. Одни концы ветвей соединены непосредственно, а другие - через ключи переменного ток соответственно 24, 25 и 26,27, образуя открытый треугольник, с вершинами которого соединены выходные вывод А,В,С.

Логический блок (фиг.З) содержит универсальный сдвигающий регистр 28, выходы которого соединены с соответствующими входами элемента 2-2И-2ИЛ11 НЕ 29 и счетчика 30 импульсов. Выход последнего соединены с входами дешифратора 31 , одни выходы которого чере первый, второй третий и четвертый элменты ЗИ-НЕ 32-35, первый и второй элементы 6И-НЕ 36 и 37, первый и второй элементы 4И-НЕ 38 и 39 непосредственно и догтолнительно через первый

5

0

5

0

5

0

5

0

5

и второй элементы НЕ 40 и 41 подключены к соответствующим управляющим входам преобразовательных ячеек и ключей переменного тока, а другие выходы через третий элемент 6И-НЕ 42 непосредственно и дополнительно через последовательно соединенный с ним третий элемент НЕ 43 подключены к соответствующим вхЬдам логического элемента 29, выходы которого через.четвертый и пятый элементы НЕ 44 и 45 подключены к соответствующим входам первого, второго, третьего и четвертого элементов 2И 46-49, другие входы которых соединены соответствующим образом с выходами элементов 36 и 37, которые дополнительно подключены к соответствукяцим входам первого и второго элементов 2И-НЕ 50 и 51, другие входы которых через последовательно включенный шестой элемент НЕ 52 соединены с выхрдом регистра 28. Выходы логических элементов 46-51 подключены к управляющим входам вспомогательных инверторов.

Преобразовательные ячейки выполнены по известным схемам двухтактных широтно-импульсно регулируемых преобразователей .

Работу устройства рассмотрим на примере преобразователя, в котором п 2, m 1. Однофазные инверторы 1 и 2 и создают переменное напряжение вида итрд, , и UTPT (фиг.2). Ключи переменного тока управляются соответствующим управляющим напряжением U ij (фиг. 2). Выходное квазисинусоидальное напряжение формируется из напряжений вторичных обмоток трансформаторов в виде ступенчатой синусоиды; 9-ступенчатое напряжение, показанное на фиг, 2, имеет коэффициент гармоник 5,07%.

Логический блок работает следующим образом.

Прямоугольные импульсы с выхода задающего генератора (ЗГ) поступают на синхронизирующие входы С1 и С2 универсального сдвигающего регистра. Регистр выполняет функцию счетчика на три и создает на выходах второго, третьего и четвертого разрядов 2, 4 и 8 напряжения вида , U45 Urjg/ (фиг.4). С выходов 2 и 8 регистра сигналы поступают на схему 2-2И-2ИЛИ-НЕ, а с выхода 2 - дополнительно на вход С1 счетчика-делителя. Сигналы двоичного кода с выходов 1,2,4 и 8 счетчи51

ка гтоступают на со)тветствующн входы дешифратора.

В соответствии с алгоритмом работы импульсы с выходов дешифратора поступают на входы элементов И-НЕ (32-39 и А2). Сигналы на выходах этих элементов имеют вид (фиг.4), из которых и Uj,.,, , и предназначены для управления коммутирующими транзисторами соответственно первой и второй преобразовательных ячеек основного инвертора. и иJ7 шунтирующими трансформаторами этих ячеек, Uij-j;, - для первого элемента 4И-НЕ, для второго элемента АИ-HE (фиг.2) . Сигналы 1 у75 и .27 (фиг.2) формируются И- сигналов 1)у.24 и элементами НЕ 40 и АI . Третий элемент 6И-НЕ 42 и элемент НЕ 43 предназначены для выработки сигналов, по которым последовательность импульсов на выходах второго и четвертого разрядов универсального регистра изменяется на обратную. До момента выходного напряжения преобразователя присутствует сигнал 1 на выходе элемента 42, а на выходе элемента 43 - сигнал О. Импульсы с выходов второго и четвертого разрядов универсального регистра проходят через схему 2-2И-2ИЛИ-НЕ соется1.

8546

ответственно на четвертый и пятый элементы НЕ 44 и 45.

Форма этих импульсов V ,ц и U., показана на фиг.4. В момент времени 2/7/3 на выходе элемента 42 появля- 0, а на выходе элемента 43 - По этому сигналу импульсы с выхода второго разряда регистра 28

Q поступают на элемент 45, а импульсы с выхода четвертого разряда регистра поступают на элемент 44. Последовательность импульсов и4 и в момент 5 lf/3 (фиг.2) меняется на об15 ратную повторно. Сигналы с выходов элементов 44 и 45 далее поступают на элементы 46-49. предназначенные для управления коммутирующими транзисторами первого (и 4 6 и и) и второго

20 (LI47 и Ui)g) инверторов (фиг.4). Импульсы с выхода третьего ра-зряда универсального регистра 28 проходят через шестой элемент НЕ 52, поступают на первый и второй элементы

25 И-НЕ 50 и 51 и служат для управления шунтирующими транзисторами соответственно первого и второго инверторов.

Для уменьшения коэффициента гармоник выходного напряжения рекомен30 дуется коэффициенты трансформации по вторичным обмоткам основных и вспомогательных трансформаторов первого вспомогательного инвертора каждой из фаз выбирать из соотношений:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной однофазный N-ячейковый инвертор 1 и M вспомогательных однофазных N-ячейковых инверторов 2. Вторичные обмотки 8 - 23 основных трансформаторов 4, 5 и вспомогательных трансформаторов 6, 7 соединены в две фазы, по две параллельно соединенные ветви в каждой фазе. Ветви подключены к выходным выводам А, В, С преобразователя через ключи 24-27 переменного тока. При соответствующем алгоритме управления ключами 24 - 27 переменного тока и ключами ячеек однофазных N-ячейковых основного и вспомогательного инверторов 1 и 2 между выводами А, В, С формируются многоступенчатые квазисинусоидальные выходные напряжения. 4 ил.

для первой ветви

К°лм К, ;,, .,,,,, sin )

N+1

Б

гВ

I АВ

.j,o,, 2sin

для второй ветви

К(п.,j tPiC

Sin

l3(n+i

N+l

V

V в(.(7

- K.,,.j,jj,, 2Sin где i l,2,...,n; j 1,2,...,n - соответственно порядковые номера основных и вспомогательных трансформаторов ,

if

N+1

Т

(6.1-1) и 2(N-H) I 2 (N+l)

l3(n+i)-rjir

//

2 (N-H )

-COS

L6(n-fj) 2(N-i-l)

2 K+1)

N 3(4п-2)-1 - число ступенек на полупериоде формируемого линейного напряжения.

Коэффициенты трансформации по BTO-J ричным обмоткам трансформаторов последующих вспомогательных инверторов необходимо брать в три раза меньше предыдущего, т.е.

JL (S 3 J

Коэффициенты трансформации по вторичным обмоткам трансформаторов преоб- разователя при п 2, m 1 равны:

K,flj( 0,26, Ktifibt ъс - О 7;

,«/

rt

0,165; К,,-К,е(Ч -0,125, 0,955;

К

6f

(,

Ы

1602 гвсс: 0,04.

При этом напряжение на вторичных обмотках UQI и амплитуда ступеньки Uj (фиг. 2) связаны следующим образом:

U(S Uo(5 2, Uog Uo(2 U|5 ,

oti Uo20 Us.

Остальные ступеньки образуются за счет сложения или вычитания напржений вторичных обмоток. Так, U, Uof - Uo, -, из , U4 U(4i - U(i(p ; Ub Uo9 + U(o ,

UT Uo(6 - , Uo Uox6 + Uo-r . В преобразователе полупериод вых одного напряжения разбит на три интервала. На первом интервале замыкаются ключи 25 и 27. При этом

Ui,e Uo + UM + Uto + Ui(, и ее -Uni UOM + Uoff, Uc Uec - Uflft.

Ha втором интервале замыкаются ключи 24 и 27. При этом

иле Uot7 - Uo/6 - Un/j - ,

и бс Ufl( - Uo(5 Uoviq +

Ucfl URC - UflfS

Ha третьем интервале замыкаются ключи 25 и 26. При этом

и/(в + Upg + -t- Uo( ;

UBC Up,p- Uo7 + + Un9v

ДР

В следующий полупериод выходнг)го напряжения работа преобразователя повторяется в соответствии с временными диаграммами (фиг.2).

С точки зрения минимизации коэффициента гармоник (К) выходного напряжения эффективно увеличение числа вспомогательных инверторов т. Так, при п 2, m I, К,

5,07%, а при 1,8%.

r ,m 2, Kf

n

5

0

5

0

5

0

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащее п-ячейко- вый основной однофазный инвертор и m вспомогательных однофазных инверторов, нагруженных соответственно на первичные обмотки п осно6}{ьгх и m вспомогательных транс(|)орматрров, вторкч- ные обмотки которых соединены в две фазы, включенные по схеме открытого треугольника,вершины которого соединены с выходными выводами преобразователя, причем каждая из фаз содержит по две параллельно соединенные ветви, в цепь первой из которых включены последовательно по одной вторичной обмотке каждого из п и m трансформаторов, а цепь второй - последовательно вторичные обмотки п основных тран-. сформаторов, одни концы этих ветвей соединены между собой непосредственно, а другие - через ключи переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник, каждый из m вспомогательных однофазных инверторов выполнен в виде п-ячейкового преобразователя, выходы которого соединены с первичными обмотками n-m вспомогательных трансформаторов, каждый из которых содержит по четыре вторичные обмотки, каждая из которых включена последовательно в цепь соответствующей 13 е ТВ и.

впИ

Wt

фиг г

Vj %

Ti

Щ

Щ

2П