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

Сл

iNd

СО

со

00

;о

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной и вспомогательный инверторы, выполненные соответственно на ключах 1 - 4 и 5 - 8. С выходами инверторов соединены первичные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Вторичные обмотки 11 и 14, 13 и 16, 12 и 15 основного трансформатора 9 включены соответственно в первую, вторую и третью ветви каждой из двух фаз выходной цепи преобразователя. Коммутация ключей 1 - 8 основного и вспомогательного инверторов и ключей переменного тока 19 - 24 по определенному алгоритму, формируемому блоком управления, обеспечивает получение девятиступенчатого квазисинусоидального фазного напряжения. 3 ил., 1 табл.

го

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

Цель изобретения - повьппение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник. : На фиг.1 представлена принципи- i альная схема силовой части преобразователя; на фиг.2. - то же, блока управления преобразователем;на фиг. 3 диаграммы, поясняющие принцип формирования импульсов управления силовыми ключами преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит основной и вспомогательный инверторы, выполненные соответственно на ключах 1-4 и 5-8. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Вторичные обмотки 11-16 основного трансформатора 9 и вторичные обмотки 17, 18 вспомогательного трансформатора 10 со-. единены между собой и через ключи переменного тока 19-24 с выходными выводами А, В, С преобразователя.

Блок управления (фиг.2) преобразователя содержит задающий генератор 25, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 26, нагруженного на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 27, выполненного например, на микросхеме 155РЕЗ. Выходы 28-37 пос;педнего соединены через триггер 38, логические элементы 39, 40, 2-2И-2ИЛИ и элементы 4143НЕ и блок буферных усилителей

44с управляющими входами силовых ключей 1-8 и 19-24 преобразователя, причем номера выходов блока .44 соответствуют Номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг.З диаграммы 45-60 соответствуют форме импульсов на выходах следующих элементов: 45 - задающего генератора 25; 46, 47 - на выходе 28 элемента 27 и выходе элемента 41 (йм пульсы управления ключами 1-4 основного инвертора); 48-51 - на выходах элементов 39, 42, 40, 43 (импульсы управления ключами 5-8 вспомогательного инвертора); 52-53 - трансфор- маторов 9, 10; 54-59 - на выходах 32-37 элемента 27 (импульсы управления ключами 19.-24 преобразователя);

60 - преобразователя (форма, выходного фазного напряжения U).

Црео.бразователь работает следующим образом. .

Задающий генератор 25 формирует последовательность импульсов 45 (фиг.З), которая поступает на вход двоичного счетчика 26 с коэ ффициентом пересчета,.равньм 18. С выхода счетчика 26 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 27, логические состояния выходов

28-37 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 27 нагружены на входы блока буферных усилителей 44, причем уровень О на входе блока 44

обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень 1 - открытое. Полупериод вы- .ходного напряжения 60 преобразователя можно разделить на 18 равных

интервалов, что соответствует 18-ти логическим состояниям элемента 27. На первом интервале сигналы 1 с выходов 28, 33, 37 усиливаются блоком 44 и отпирают силовые ключи 1,4 основного инвертора и ключи переменного тока 20, 24. С выхода 29 элемента 27 сигнал 1 устанавливает триггер 38 в логическое состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода йыходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы тоиггера 38 управляют работой элементов 39, 40, через .которые проходят сигналы с выходов 30, 31 на управляющие входы ключей 5-18 вспомогательного инвертора. С выхода 30 сигнал 1 проходит через отк- рытьш элементн 39, усиливается блоком 44 и отпирает «ключ 5 вспомогательного инвертора. Сигналы 1 с выхода 28 элемента 27 и выхода элемента 39 инверитруются элементами 41, 42 и запирают ключи 2, 3 и 6. Сигналы О с инверсн.ого выхода триггера 38 и выхода 31 элемента 27 запирают элемент 4.0, а следовательно, и силовой ключ 7. С выхода элемента 40 сигнал О инвертируется элементом 43, усиливается блоком 44 и отпирает ключ 8. Остальные ключи переменного тока заперты сигналами О с соответствующего выхода элемента 27. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интер

51529389

валах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 45-60 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 27. В результате работы инверторов на обмотках трасформаторов 9, 10 формируются напряжения 52, 53 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, - девятиступенчатое напряжение 60. Амплитуды ступеней с первой по девятую последнего равны

10

и з

п

и, 5

f-.3U

/п 130

4U, --- , где и - напряжение на вторичных обмотках 17, 18 вспомогатель20

25

ного трансформатора 10. Напряжения на вторичных обмотках 11, 14 основного трансформатора 9 первых ветвей равно 2и, а на обмотках 13, 16 вторых ветвей - 7и, на обмотках 12, 15 третьих ветвей - Зи. Для этого числа витков вторичных обмоток основного трансформатора первой, второй и третьей ветвей, а также число витков вторичной обмотки вспомогательного трансформатора первой ветви относятся между собой,, как 2:7:3:1.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом.

На первом интервале замыкаются ключи 1, 4, 5, 8, 20, 24 (диаграммы 46, 48, 51, 55, 59, фиг. 3). При этом через замкнутый ключ 20 к выходным выводам А, В преобразователя прикладывает- J5 ся алгебраическая сумма напряжения обмоток 11, 12 основного инвертора 9 и обмотки 17 вспомогательного трансформатора 10, равная 4U. К выводам В, С через ключ 24 прикладывается напряже- 40 ние обмотки 16 равное (-7U), а к выводам С, А через ключи 24, 20 - алгебраическая сумма напряжений обмоток 16. 11, 17, 12, равная 3U. При этом ф;азные напняжен 1я нагрузки, сое- 45 диненной звездой, соответственно равны:

На втором интервале замыкают ключи 1, 4, 5, 7, 20 и 24, исчезает напряжение на обмотках 17, 18 трансформатора 10. Через ключ 20 к выводам А,В прикладывается сумма напряжений обмоток 11 и 12, равная 5U, к вьгеодам В, С через ключ 24 вновь приложено напряжение обмотки 16, равное ( - 7U ), к вьшодам С,. А через клю- чи 24, 20 - алг ебраическая сумма напряжений обмоток 16, 11 и 12, равная

40и j.1.U 2и. Фазные напряжения становятся рав- 3 3 ными и, -4и,и, т.е. формируются

5 вторая положительная, девятая отрицательная и шестая положительная ступени фазных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 45-60 (фиг. 3)

и таблицей истинности элемента

Подключение любой ветви схемы с помощью управляемь1х 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 коэф30 фициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

На выходе преобразователя формируется девятиступенчатая форма кривой выходного напряжения вместо трехступенчатой кривой в прототипе, т.е. снижается коэффициент гармоник.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусо1здаль- ное напряжение по авт.св. № 944026, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, в каждую из двух фаз дополнительно введена третья ветвь,

и.

Ujb-UcA 4U-3 и 3 3

и

и„

U6s.-Uue 11U ; , 10U, А V

, формируются первая положитель- , восьмая отрицательная и седьмая положительная ступени фазных напряжений ид, Uft, U(..

т.е. мая,

10

20

5

25

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусо1здаль- ное напряжение по авт.св. № 944026, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, в каждую из двух фаз дополнительно введена третья ветвь,

которая подключена параллельно ключу переменного тока первой ветви и состоит из последовательно соединенных вторичной обмотки основного трансформатора и ключа переменного тока, а числа витков вторичных обмоток основного трансформатора, включенных в первую, вторую и третью ветви, а также число витков вторичной обмотки вспомогательного трансформатора относятся между собой, как 2:7:3:1.

t М М I I М f I И И М I И I I М

1

1

rn n n П rn nn nn

П

П

П

n

П

n

П

П

п.

1-1 -1 П n П П n П I- t

П.П.П.П.ПЛ.Р.Р.Р.Р..

и и u и LJ и u у и u

U

60

1

1

П

n

П

nn nn

П

п.

(риг,Ъ