Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение Советский патент 1991 года по МПК H02M7/539 

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

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг.З - диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг.4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.

Преобразователь (фиг.1) содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные соответственно на управляемых ключах 1-4 и 5-8. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Секции 11-16 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и вторичные обмотки 17-22 вспомогательного трансформатора 10 соединены между собой и через ключи 23-28 переменного тока подключены к выходным выводам А, В, С преобразователя.

Блок управления (фиг.2) преобразователем содержит задающий генератор 29, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 30, нагруженного на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31. Выходы 32-41 последнего соединены через триггер 42, логические элементы 2-2И-2И ЛИ 43,44 и элементы 45-49 и блок 50 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей 1-8 и 23-28 преобразователя, причем номера выходов блока 50 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг.З диаграммы 51-66 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов:

51 - задающего генератора 29;

52, 53 - на выходе 32 элемента 31 и выходе элемента 47 (импульсы управления ключами 1-4 основного инвертора);

54-57 - на выходах элементов 43,48,44, 49 (импульсы управления ключами 5-8 вспомогательного инвертора);

58, 59 - трансформаторов 9, 10;

60-65 - на выходах 36-41 элемента 31 (импульсы управления ключами 23-28 преобразователя);

66 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 29 формирует последовательность импульсов 51 (фиг.З), которая поступает на вход двоичного счетчика 30 с коэффициентом пересчета,

равным 18. С выхода счетчика 30 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31, логические состояния выходов 32-41 которого в зависимости от

кода адреса показаны в таблице на фиг.4. Выходы элемента 31 нагружены на входы блока 50 буферных усилителей, причем уровень О на входе блока 50 обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень 1 - открытое. Полупериод выходного напряжения 66 преобразователя можно разделить на 18 равных интервалов, что соответствует 18 логическим состояниям элемента 31,

На первом интервале сигналы 1 с выходов 32, 36, 39 усиливаются блоком 50 и отпирают силовые ключи 1,4 основного инвертора и ключи переменного тока 23, 26. С выхода 33 элемента 31 сигнал 1 устанавливает триггер 42 в состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 42 управляют работой элементов 43 и 44, через которые

проходят сигналы с выходов 34 и 35 на управляющие входы ключей 5-8 вспомогательного инвертора. С выхода 34 сигнал 1 проходит через открытый элемент 43, усиливается блоком 50 и отпирает ключ 5 вспомогательнго инвертора. Сигналы 1 с выхода 32 элемента 31 и выхода элемента 43 инвертируются элементами 47 и 48 и запирают ключи 2, 3,6 вспомогательного инвертора. Сигналы О с инверсного выхода триггера 42 и выхода 35 элемента 31 запирают элемент 44, а следовательно, и силовой ключ 7. С выхода элемента 44 сигнал О инвертируется элементом 49, усиливается блоком 50 и отпирает ключ 8. Остальные

ключи переменного тока заперты сигналами О с соответствующего выхода элемента 31. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соот0 ветствии с диаграммами 51-65 (фиг.З) и таблицей истинности элемента 31 (фиг.4). В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9 и 10 формируются напряжения 58, 59 (фиг.З), а на фазе нагрузки,

5 соединенной звездой, девятиступенчатое напряжение 66. Амплитуды ступеней с первой по девятую последнего равны -,

о

.. 5U 8U -,, 10U и, о, , ои, л

11U 4U 13U

где U - напряжение на вторичных обмотках 17-22 вспомогательного трансформатора 10. При этом напряжения на секциях 11, 13, 15 основного трансформатора 9 равны 2U, на секциях 12, 14, 16 - 3U, т.е. числа витков секций вторичной обмотки основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора каждой фазы относятся между собой как 2:3:1:1.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи 1,4, 5, 8.23, 26 (диаграммы 52, 54,57, 60, 63, фиг.З). При этом через замкнутый ключ 23 к выходным выводам А, В преобразователя прикладывается алгебраическая разность напряжений секций 11 и 12, основного инвертора 9 и обмотки 17 вспомогательного трансформатора 10, равная 4U. К-выводам в, С через ключи 23 и 26 прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 11, 12, 15 и обмоток 17, 22, равная (-7U), а к выводам С, А через ключ 26 - сумма напряжений обмотки 22 и секции 15,равная 3U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой соответственно равны:

,, UAB-UCA 4U-3U U UA5

UB

33

UBC -UAB -7U-4U

33

-11U

UC -(UA+UB)-.

т.е. формируются первая положительная, седьмая отрицательная и шестая,положительная ступени фазных напряжений UA, UB. Uc.

На втором интервале замыкают ключи 1, 4, 6, 8, 23, 26, исчезает напряжение на обмотках 17-22 трансформатора 10. Через

ключ 23 к выводам А, В прикладывается сумма напряжений секций 11,12 равная 5U, к выводам В, С через ключи 23 и 26 приложена сумма напряжений секций 11, 12, 15,

5 равная (-7U), к выводам С.А через ключ 26 - напряжение секций 15, равное 2U. Фазные напряжения становятся равными U, -4U, 3U, т.е. формируются вторая положительная, восьмая отрицательная и пятая положитель0 ная ступени фазных напряжений.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 51-66 (фиг.З) и таблицей истинности элемента 31

5 (фиг.4).

Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух

0 направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой

5 кривой выходного напряжения.

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное кваэисинусоидальное

0 напряжение по авт.св. № 983945, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, числа витков секций вторичной обмотки ос5 новного трансформатора и числа витков вторичных обмоток вспомогательного трансформатора каждой фазы относятся между собой как 2:3:1:1, а блок управления выполнен обеспечивающим формирование

0 сигналов управления ключами переменного тока в соответствии с таблицей истинности по фиг.4.

29

4Z

... „,v.. ,. ..у..л...

47

t# -W

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 инвертор на управляемых ключах 1-4 и вспомогательный инвертор на управляемых ключах 5-8. Числа витков секций вторичной обмотки 11 (13, 15) и 12 (14.16) основного трансформатора 9 и вторичных обмоток 17

30

j J/

J4

tj

45

3f

I

JL 37

JL 39

JtQ 41

i i

&

w

&

4J

-6

-a

23 24 -25 -26 -27

-28

0

to

X

2

Фиг. 2

J U U U U U U U UL

U

U

TJ

U

-I I-Г

L

II I II I I 111 I I I I 11 I I I I I I I 11 I I I I 1111 I I I

99

59 W Ј9 19 19 09

65

/e

95 Q5

EW

К 15

U

U

LJ

U

U

TJ

J

L

J

15