Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжние Советский патент 1991 года по МПК H02M7/539 

+ %

И

J

сь ел

00

со

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

Цель изобретения - упрощение преоб- разователя.

На фиг.1 показана принципиальная схема предложенного преобразователя (силовая часть); на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип форми- рования выходного напряжения; на фиг.З - вариант схемы блока управления предложенным преобразователем; на фиг,4 - временные диаграммы, поясняющие принцип формирования сигналов управления ключа- ми преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит однофазный инвертор 1 с включенным на выходе трансформатором 2, имеющим первичную обмотку 3 и две вторичные об- мотки 4 и 5, каждая из которых имеет два промежуточных отвода 6.7 и 8,9. Вторичные обмотки включены согласно и точкой соединения образуют первый выходной вывод преобразователя 10. Крайние выводы обмо- ток 4 и 5 и их промежуточные отводы 6-9 через полностью управляемые ключи 11-18 переменного тока соединены с вторым 19 и третьим 20 выходными выводами преобразователя. Так, крайний вывод обмотки 5 че- рез ключ 11, а ее промежуточный отвод 8 через ключ 13 соединены с вторым выводом 19 преобразователя. К нему через ключ 12 подключен промежуточный отвод 7 обмотки 4 и ее крайний вывод через ключ 14. Анало- гичным образом, третий выходной вывод 20 преобразователя соединен с крайним выводом обмотки 4, ее промежуточным отводом 6, а также крайним выводом обмотки 5 и ее промежуточным выводом 9 соответственно через ключи 18, 17, 15 и 16.

Блок управления предложенным преобразователем (фиг.З) содержит задающий генератор 21, выходом подключенный к входу триггера 22 и регистра 23 сдвига. Выходы триггера 22 QF и QF связаны с управляющими входами управляемых ключей инвертора 1 (на фиг.1 не показаны). Регистр 23 сдвига выполнен десятиканальным, например на девяти I, К-триггерах 24-32 с перекрестной связью (на фиг.З показаны только триггеры 24, 25 и 31, 32), парафазные выходы Qi, 6i,...,Q9,Qg которых подключены к входам логического узла 33 формирования управляющих сигналов Ми-Mis. Его выходы Ми, Mi2Mie через усилительно-развязывающий узел 33 связаны с управляющими входами соответствующих ключей . Связи

между выходами СИ, СИQg, Оэ триггеров

24-32 и выходами узла формирования управляющих сигналов определяются следующими логическими выражениями

Ми ( СМб8Лбр)Л,( ОзЛОвЛОр )

М12 (Q2AQ9)A().

М13 ( 08/103 )V( )/( 02/109 М О2ЛО9

Мм ( ОзЛОвЛОр )У( ОзЛОвАОр ) Mis ( ОбДОзЛОр М СЫСЫОр ) М1б(05ЛОзМ05Ибз)

М17 ( 02/106 )V( Ж ОЗЛ05 X ОзЛОб

Mie (СЫЮеЛОр X )

Внутренняя структура узла формирования управляющих сигналов может быть различной. Конкретный вариант его схемотехнической реализации зависит от типа используемых микросхем. Так, например, приведенный на фиг.З вариант построен на четырех элементах 2И-2ИЛИ 34-37, четырех элементах ЗИ-2ИЛИ 38-41, двух элементах НЕ 42 и 43. двух элементах 2И44 и 45, связи между входами и выходами которых определяются приведенными выражениями.

Принцип работы преобразователя поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг.2. Здесь Уз - напряжение с выхода инвертора 1, ключи которого переключаются в соответствии с сигналом Qp, QF и обеспечивают преобразование постоянного напряжения в переменное промежуточной частоты. Трансформатор 2 обеспечивает согласование уровней напряжения питания и нагрузки, работая при этом на частоте, в 9 раз превышающей выходную частоту преобразователя. Ключи 11-18 переключаются в соответствии с управляющими сигналами Ui-Uie, подключая при этом к выходным выводам 19 и 20 преобразователя ту или иную вторичную обмотку 4 и 5 трансформатора 2 или ее часть (промежу: точные отводы 6-9). На нагрузке преобразователя в этом случае будет сформировано трехфазное напряжение вида Uio, Dig, U20 (UA, UB, ис)(фиг,2).

На фиг.4 представлен сигнал 1)21 с выхода задатчика частоты, синхронизирующего работу схемы и определяющего выходную частоту преобразователя. Импульсы U22 с выхода триггера 22 помимо управляющих входов ключей инвертора 1 поступают на один из входов узла формирования управляющих сигналов, а на остальные поступают импульсы Qi, Qi,..,Q9, 69 (U24-U32). Фазовый сдвиг между последовательностями указанных симметричных, прямоугольных импульсов U24-U32 составляет 71 /9. После осуществления соответствующих

логических операций над исходными последовательностями импульсов на выходах элементов 34, 36, 39-41, 44 и 45 будут получены новые последовательности управляющих импульсов (сигналов), определяемые приведенными логическими выражениями, Номер каждого элемента 34-45 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых приведены на фиг.4.

Таким образом, предложенный преобразователь позволяет сформировать трехфазное квазисинусоидальное напряжение и обеспечить согласование номинальных уровней напряжения питания и нагрузки при помощи трансформатора, рабочая частота которого в 9 раз превышает выходную.

При этом использовано 8 ключей переменного тока вместо 12 по схеме известного преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий однофазный инвертор на управляемых ключах с подключенным к его выходу трансформатором, имеющим две одинаковые вторичные обмотки с двумя промежуточными отводами в каждой, точка соединения обмоток между собой подключена к первому выходному выводу преобразователя, крайний вывод первой вторичной обмотки, первый промежуточный отвод второй вторичной обмотки, второй промежуточный отвод первой вторичной обмотки и крайний вывод второй вторичной обмотки через соответственно первый, второй, третий и четвертый ключи переменного тока соединены с вторым выходным выводом преобразователя, крайний вывод первой вторичной обмотки, первый промежуточный отвод первой вторичной обмотки, второй промежуточный отвод второй

вторичной обмотки и крайний вывод второй вторичной обмотки соединены соответственно через пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи переменного тока с третьим

выходным выводом преобразователя, и блок управления с задающим генератором, регистром, логическим узлом формирования управляющих импульсов и триггером, парафазные выходы которого QF QF соединены с цепями управления управляемых ключей однофазного инвертора, вход триггера подключен к выходу задающего генератора, а логический узел формирования управляющих импульсов выходами соединен с цепями управления ключей переменного тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения, регистр выполнен девя- тиканальным, подключенным входом к выходу эадающего генератора, а выходами От,

Qi, Q2, Оз.-.Оэ. Оэ - к одним входам логического узла формирования управляющих импульсов, к другим входам которого подключены выходы QF и QF триггера,причем связи между входами и выходами логического узла формирования управляющих импульсов выполнены на основании логических выражений

Ми ( ОздОвлбр) V( бзлОвЛОр )

М12 ( СЫОэ) V(

М13 ( Q8AQ3 X °8ЛОЗ ( 02/109 X 62ЛЙ9 )

Ми ( ОзлбвлОр X ) Mis (ОбЛОгЛОр М ОбЛСЫОр) Mie ( QsACb X СМОз )

М17 (О2ЛО6 X O24Q6 )Л( 03405 X ОзЛОб )

М18 ( Мб2ЛОб/Юр ),

где Мп, Mi2Mie - выходы, соединенные

с цепями управления соответственно пер- вого-восьмого ключей переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - упрощение устройства. Преобразователь содержит однофазный инвертор 1 с трансформатором 2, имеющим одинаковые вторичные обмотки 4 и 5, выводы и промежуточные отводы которых через ключи 11-18 переменного тока соединены с выходными выводами 10,19 и 20 преобразователя. Однофазный инвертор 1 работает на частоте, в 9 раз превышающей частоту выходного напряжения преобразователя. При определенном алгоритме коммутации ключей 11-18 переменного тока на выходных выводах 10, 19 и 20 преобразователя формируются пятиступенчатые фазные напряжения, близкие по форме к синусоиде. 4 ил. Ё