Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение Советский патент 1989 года по МПК H02M7/5395 

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

LieJib изобретения - уменьшение массы и габаритов, повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

На Лиг. показана принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема системы управления преобразователем; на фиг.З - диаграммы, поясняювше принцип формирования импульсов управ ления силовыми ключами преобразователя; на фиг,4 и 5 - таблицы игтин- ности программируемых постоянных запоминаюп1их устройств.

Преобразователь (фиг.1) содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1-4 и 5-8. Выходьт инверторов нагружены на первичные обмотки основного 9 и вспомогатель- ного 10 трансформаторов. Секции 11 и 12 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и вторичная обмотка 13 вспомогательного трансформатора 1П соединены между собой и через ключи 14-22 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя .

Блок управления (фиг.2) преобразователем сод ржит задающий генера- тор 23, выход которого соединен через триггер 2А и блок 25 буферных усилителей с управляющими входаьш ключей 1-А инвертора. Кроме того, выход задающего генератора 23 подклю чен к входам двоичных счетчиков 26 и 27 импульсов, выходы которых нагружены на адресные входы программируемых постоянных запоминающих устр м штн .8 и 29. Выходы 30, 31 и 32-40 элементов 28 и 29 соединены через логические элементы НЕ 41 и 42 И блок 25 с управляющими входами ключей 5-8 и 14-22 преобразователя, причем номера выходов блока 25 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены..

На еЬиг.З диаграммы 43-61 предста1 ляют формы импульсов на выходах сле- ДУЮРЦ1Х элементов: 43 - задающего генратора 23, 44 и 45 - прямого и инверного ыходов триггера 24 (импульсы управления ключами 1-4 инвертора), 46-40 -- па выходах 30, 31 элемента

Q

0

28 и 1зыходах элементов 41 и 42 (импульсы управления ключами 5-8 инвертора), 50, 51 - трансформаторов 9 и 10, 52-60 - на выходах 32-40 элемента 29 (импульсы управления ключами 14-22), 61 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения Уд).

Устройство работает следуюп им образом.

Задающий генератор 23 (фиг.2) формирует последовательность импульсов 43 (фиг.З), которая поступает на вход триггера 24 и входы двоичных счетчиков 26 и 27 с коэффициентами Пересчета, равными 14 и 21 соответственно. Сигналы 44 и 45 прямого и viHBepcHoro выходов триггера 24 усиливаются блоком 25 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1-4 инвертора. С выходов счетчиков 26 и 27 импульсы поступают на адресные входы программируемых постоянных запоминающих устройств 28 и 29, логические состояния выходов 30, 31 и 32-40 которых в зависимости от кода адреса представлены в таблицах на фиг.4 и 5. Причем уровень логического нуля на входе блока 25 обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. 15 результате формируются необходимые последовательности 46-49, 52-60 импульсов управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 61 преобразователя можно разделить на 21 равный интервал, что соответствует 21-му состоянию эЛе.мента 29. На первом интервале сигналы логических нулей с выходов 30 и 31 элемента 28 инвертируются элементами HP, 41 и 42, усиливаются блоком 25 и отпирают силовые ключи 6 и 8 вспомогательного инвертора. Кроме того, сигналы логических елиниц с выходов 35, 36 и 38 элемента 29 усиливаются блоком 25 и отпирают ключи 17, 18 и 20 переменного тока. Остальные ключи преобразователя заперты сигналами логических нулей с соответствующих выходов элементов 28 и 29.

На втором интервале сигнал логического нуля с выхода 30 элемента 28 инвертируется элементом НЕ 41, усиливается блоком 25 и отпирает ключ 6 вспомогательного инвертора. Сигналы логических единиц с выхода

31 элемента 28 и выходов 34, 37 и 38 элемента 29 усиливаются блоком 25 и отпирают ключи 7, 16, 19 и 20. Формирование импульсов управления на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 43-60 (фиг.З) и таблицами истинности элементов 28 и 29 (фиг. 4 и 5). В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9 и 10 формируются напряжения 50 и 51 (фиг.З), а на фазе нагрузки соединенной звездой - одиннадцати- ступенчатое напряжение 61. Амплитуды ступеней с первой по одиннадцатую

5U 7U 3 3 13IT

соответственно равны

..,

§1 ЧТ1 ш- 4п

3 3 3 3

4и 3

где

и - амплитуда первой ступени выходного линейного напряжения. При этом напряжения на секциях 11 и 12 основного трансформатора 9 соответственно равны Зи и 411, на вторичной обмотке 13 вспомогательного трансформатор 10 - 2i:, т.е. промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора 9 делит ее по числу витков в отношении 3:4, а коэффициенты трансформации основного и вспомога- трансформаторов относятся между собой как 7:2. Полупериод выходного напряжения 61 можно разделить на 21 равный интервал.

На первом интервале напряжение на обмотке 13 вспомогательного трансформатора 0 равно нулю и замкнуты ключи J, 4, 6, 8, 17, 18 и 20 (диаграммы 44, 47, 49, 55, 56 и 5В). При этом через замкнутые ключи 20 и 17 к выходьгым выводам А, В прикладывается напряжение секции 12, равное 4U. К выводам В, С через прикладывается сумма ций 11, 12, равная -- С, А через ключи 18, секции 11, равное 3U.

При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны

ключи 17 и 18 напряжений сек- 7U, а к выводам 20 - напряжение

и Ав - ПСА.

з

зи

и

3

з

у. -7U -Ци, з 3

- с

-(Ид -- ь

IQU

j) 3

,

а

т.е. формируются первая положительная, восьмая отрицательная и седьмая положительная ступени фазных напряжений

5 л. в. С.

На втором интервале замкнуты ключи 2, 3, 6, 7, 16, 19 и 20. Меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 9 и появляется напря- 10 жение на обмотке 13 трансформатора 10, равное 2U. К выводам А, В через ключи 20 и 16 прикладывается сумма напряжений секции 1 1 и обмотки 13, равная 5U, к выводам В, С через ключи 16 15 и 19 - сумма напряжений секций 11 и 12, равная 7U, к выводам С, А через.ключи 19 и 20 - разность напряжений секции 12 и обмотки 13, равная 2U. Фазные напряжения U, I g, 11 f. становятся рав- 20 ными и, - 4U, Зи, т.е. формируются

вторая положительная, девятая отрицательная и шестая положительная ступени фазных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя пронсхо- 25 дит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 43-60 (фиг.З) и таблицами истинности элементов 28 и 29 (Лиг.4 и 5).

Подключение любой ветви схемы с 30 помощью yпpaвляe tt,IX ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого ,, интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с Неизменной формой кривой выходного напряжения.

в предлагаемом преобразователе формируется одиннадцатиступенчатая форма кривой выходного напряжения без усложнения схемы преобразователя вместо восьмиступенчатой кривой в известном преобразователе. Частота работы основного трансформатора в 21 раз превышает выходную (в известном преобразователе частота работы основного трансформатора в 15 раз вьппе выходной).

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы на управляемых ключах.

нагруженные соответственно на основной и вспомогательный трансформаторы концы вторичной обмотки Первого из которых подключены через ключи переменного тока к каждому из выходных выводов преобразователя, а ее промежуточный отвод соединен с выходными выводами преобразователя через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока, и блок управления, о т л и - чающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, повышения качества выходного напряжения

путем уменьшения коэффициента гармоник, промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 3:4, а коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформаторов относятся между собой как 7:2, а блок управления выполнен обеспечивающим формирование сигналов управления управляемыми ключами основного и вспомогательного однофазных Генераторов и ключами переменно - го тока в соответствии с таблицами истинности по фиг,4 и 5.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов, повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. На выходе основного однофазного инвертора на ключах 1 - 4 формируется прямоугольное напряжение с частотой, в 21 раз большей частоты выходного напряжения преобразователя. Посредством основного трансформатора 9, вспомогательного трансформатора 10 и ключей переменного тока 14 - 20 на выходных выводах преобразователя A, B, C формируется 11-ступенчатое фазное напряжение. Ключи переменного тока 14 - 20 управляются по определенному алгоритму с блока управления. Соотношение чисел витков секций вторичной обмотки основного трансформатора 11 и 12 равно 3:4. Коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформаторов 9 и 10 относятся между собой как 7:2. 3 ил., 2 табл.

Фиг. 2

з;

-5- 6

7 8

111 -15 16 17 18 19 20 11 -22

Фиг.З

Фиг.