Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение Советский патент 1990 года по МПК H02M7/539 

ел

СП

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электронривода„

Цель изобретения - повьшение качества выходного напряжения путем умен-ьшения коэффициента гармоник„

На фиг. 1 представлена принципиал ная схема силовой части преобразователя; на фиг о 2 - то же, блока управления преобразователем; на фиг„ 3- диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг, 4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.

Силовая часть преобразователя (фиг. 1) содержит однофазный мостовой инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4. Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 5. Выводы секций 6-11 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через основные ключи 12-23 переменного тока и дополнительные ключи 24-26 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя, соединенными также с основными ключами 27-29 переменного тока. Блок управления преобразоватепем (фиг. 2) содержит задающей генератор 30, выход которого соединен через триггер 31 и блок 32 буферных усилителей с управляющими входами ключей 1-4 основного инвертора. Кро- :ме того, выход задающего генератора 30 подключен через делитель 33 частоты с изменяемым коэффициентом деления к входу двоичного счетчика 34, выходы которого соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства 35о Выходы 36-52 последнего связаны через триггер 53, логические элементы 2-2И-2ИЛИ, 54,. 58-61, 64-69, эле- мент НЕ 55, элементы 2И 56, 57, 62, 63 и блок 32 с управляющими входами силовых ключей 12-29 преобразовател причем номера выходов блока 32 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг. 3 диаграммы 70-93 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов:

70- задающего генератора 30;

7172 - прямого и инверсного выходов триггера 31 (импульсы управления ключами 1, 4 и 2, 3 инвертора);

5

0

5

0

5

0

45

50

55

73- трансформатора 5;

74- делителя 33 частоты;

75-88 - элементов 55-69 (импульсы управления-ключами 12-25);

89-92 - на выходах 49-52 элемента 35 (импульсы управления ключами 26- 29);

93 - преобразователя (выходное фазное напряжение ид).

Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 30 (фиг 2) формирует последовательность им- пульсов 70 (фиг. 3), которая поступает на вход триггера 31. Сигналы 71, 72 его прямого и инверсного выходов усиливаются блоком 32 буферных усилителей и поступают на управляющие входы силовых ключей 1-4 инвертора. Кроме того, частота задающего генератора 30 делится делителем 33 частоты, например, на два и поступает на вход двоичного счетчика 34 с коэффициентом- пересчета, равным 27. С выходов-счетчика 34 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 35, логические состояния выходов 36-52 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг о 4. Выходные сигналы элемента 35 разрешают или запрещают прохождение импульсов 71, 72 с прямого и инверсного выходов триггера 31 на входы блока 32. Причем уровень логического йуля на входе блока 32 обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя) а уровень логической единицы - открытое. Триггер 53 и логические элементы 54, 55 обеспечивают инвертирование импульсов прямого и инверсного выходов триггера 31, поступающих на вход элементов 56-69 через каждый полупериод выходного напряжения преобразователя. В первый полупериод сигналом логической единицы с выхода 36 элемента 35 триггер 53 устанавливается в состояние логической 1 и на выход элемента 54 проходит прямая последовательность импульсов с выхода триггера 31. Во второй полупериод триггер 53 переключается в состояние О и на выход элемента 54 проходят инверсные сигналы с выхода триггера 31. Такая смена последовательностей импульсов определяется алгоритмом работы ключей 12-25 (диаг516

раммы 75-88 фиг. 3). Полупериод выходного напряжения 93 преобразователя можно разделить на 27 равных интервалов, что соответствует 27 состояниям элемента 35.

На первом интервале (в соответствии с таблицей на фиг. 4) сигналы логических единиц с выходов 39, 45 элемента 35 обеспечивают прохождение прямой последовательности импульсов с выхода триггера 31 через элементы 59, 66 на управляющие входы ключей 15, 22 и инверсной последовательности импульсов через элементы 58, 67 и блок 32 бз ерных усилителей на управляющие входы ключей 14, 23 Кроме того, сигналы логических еди- 1шц с выходов 49, 50 отпирают силовые ключи 26, 27. Сигналы логических

нулей с выходов 37, 40 - 44, , 48, 51, 52 элемента 35 запирают элементы 56, 57, 60 - 65, 68, 69, а следовательно, и силовые ключи 12, 13, 16 - 21, 24-29. Формирование импульсов управления всеми силовыми ключами преобразователя на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 70- 93 (фиг. 3) и таблицей истинности

(фиг. 4) элемента 35. В результате

работы инвертора на обмотках транс- форматора 5 формируется прямоугольное напряжение 73, а на фазе нагрузки при соединении ее звездой - 14- ступенчатое напряжение 93, близкое по форме к синусоидальному. Амплитуды ступеней с первой по четырнадцатую

этого напряжения равны -, U, --,

7U10U 11U .„ 13U 14U

--, JU, ---, ---, 4U, ---, ---,

5U, --, ., где и - амплитуда

напряжения на секциях 6-11 вторичной обмотки трансформатора 5. Для получения напряжения с указанньгми амплитудами ступеней напряжения на каждой из секций 7-10 вторичной обмотки трансформатора 5 должны быть равны по 2U, т.е. числа витков секций 6-11 должны относиться между собой как 1:2:2:2:2:1. Вторичная обмотка транс-, форматора содержит М дополнительных отводов, а числа витков кавдой крайней и участков внутренней секций соотносятся между собой как 1:2. При этом формируется фазное напряжение .

05756

с числом ступеней бМ+15 в полупериоде.

Инвертор и трансформатор могут работать на любой высокой частоте, 1фатной выходйой.

При этом кратность частот определяется коэффициентом деления делителя 33 частоты и числом ступеней 10 в полупериоде выходного напряжения Пусть коэффициент деления делителя 33 частоты равен, например, двум (фиг о 3, диаграмма 74) Тогда интервал каждой ступени напряжения t5 93 можно разделить на два подинтер- вала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 5„

На первом подинтервале первого интервала замыкают ключи 15, 22, 2С 26, 27 (диаграммы 78, 85, 89, 90 фиг,3)„ При этом через замкнутые ключи 27, 26, 15 к выходным выводам А, В преобразователя прикладывается сумма напряжений секций 9 - 5 11, равная 5U, к выходам В, С через 1СЛЮЧИ 15, 22 - сумма напряжений секций 7-11, равная (-9U), к выходам С, А через кпючи 22, 26, 27 - сумма напряжений секций 7, 8, рав- 0 ная 4и. При соединении нагрузки звездой фазные напряжения равны:

Удв-исд 5U-4U и 3 3 3 UBC-UAS -9U-5U

UU

Г

13U

и, -(и,+ Up,) - 1.

На втором подинтервале первого

интервала замыкают ключи 14 23, 26, 27, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 5, К выходным выводам преобразователя прикладываются напряжения прежних

величин и полярностей, поэтому величины линейньк и фазных напряжений остаются прежними о В дальнейшеп на первом интервале работа преобразователя повторяется для нечетных

и четных подынтервалов соответственно и формируются первая положительная, десятая отрицательная и девятая положительная ступени фазных напряжений ид, UB, Uu соответственно.

На первом годинтервале второго нтервала ключи 16, 21, 24, 27, меняется полярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора 5. К выводам А, В через кпючи

27,. 24, 21 прикладывается на- П1зяжений секдай 8-10, равная 6U, к вывотам В, С через ключи 21, 16 - сумма напряжеьшй секций 6-10, равная (-9U), к выводам С, А через ключи 16, 24, 27 - сумма -напряжений секции 6, 7, равная 3U. При этом формируется вторая положительная, одиннадцатая отрицательная и восьмая полоткительная стулени фазных напряжений.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 70-92 фиг. 3. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное 14- ступенчатое напряжемте 93.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Формула изобретения

1 о Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий одно фазный инвертор, выходом подключен-.

110575S

ный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого име ет отвод от средней точки, и два

основных промежуточных отвода, разделяющих каждую половину вторичной обмотки на внутреннюю и крайнюю секции, и пять групп основных ключей переменного тока, по три ключа в

Q калодой, одни силовые выводы которых соединены соответственно с выходными выводами преобразователя, а другие объединены и образуют пять общих точек, четыре из которых подклю 5 чены к двум крайним выводам и к двум основным промежуточным отводам вторичной обмотки трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного на2Q пряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, каждая внутренняя секция вторичной обмотки трансформатора снабжена М дополнительными промежуточными отводами, которые так же,

25 как и отвод от средней точки этой обмотки, через 2М+1 введенных дополнительных ключей переменного тока присоединены к пятой общей точке основных ключей переменного тока.

302. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что отно- ше1ше чисел витков крайней и каждого участка между отводами внутренней секции вторичной обмотки трансформатора выбрано равным 1:2.

Фаг.

5f

ss

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 однофазный инвертор на управляемых ключах 1-4 и трансформаторе 5. Вторичная обмотка трансформатора имеет крайние секции 6 и 11 между крайними выводами и основными промежуточными отводами и внутренние секции, разъемные на участки 7-10 дополнительными промежуточными отводами и отводом от средней точки. При определенном алгоритме коммутации основных 12-23, 27-29 и дополнительных 24-26 ключей переменного тока на выходе формируется четырнадцати ступенчатое фазное напряжение. Соотношение чисел витков секций и участков вторичной обмотки 6-11 трансформатора 5 выбрано равным 1:2:2:2:2:1. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг. 5.

9u$.