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

о. с со

VJ N Os

ю

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

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

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг. 3 7 диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя.

Силовая часть преобразователя (фиг. 1) содержит основной, первый и второй вспомогательные однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1-4, 5 - 8 и 9 - 12, Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного, первого и второго вспомогательных трансформаторов 13,14 и 15 соответствен но. Секции 16-21 вторичной обмотки основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 22 - 27 и 28 - 33 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соединены между собой и через ключи 34 - 39 переменного тока в замкнутый треугольник, вершины которого образуют выходные выводы А, В, С преобразователя.

Блок управления преобразователем (фиг. 2) содержит задающий генератор 40, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 41 с коэффициентом пересчета k 54. Выходы счетчика 41 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 42. Выходы 43 - 54 последнего соединены через триггер 55, логические элементы НЕ 56 - 65, элементы 2-2И-2ИЛИ 66 - 70 и блок 71 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 71 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг. 3 диаграммы 72 - 92 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 72 - на выходе задающего генератора 40; 73 - 82 - на выходах элементов 66 - 70, 61 - 65 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов); 83 - 85 - на выходах трансформаторов 13 - 15; 86 - 91 - на выходах 49 - 54 элемента 42 (импульсы управления ключами 34 - 39 преобразователя); 92 - на выходе преобразователя (форма выходного фазного напряжения, первый полупериод).

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 40 формирует последовательность импульсов 72 (фиг. 3), которая поступает на вход двоичного счетчика 41 с коэффициентом пересчета k 54. С выхода счетчика 41 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 42, логические состояния выходов 43 - 54 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 42 нагружены на входы блока 71 буферных усилителей,

0 причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. Полупеои- од выходного напряжения 92 преобразова5 теля можно разделить на 54 равных интервала, что соответствует 54 логическим состояниям элемента 42.

На первом интервале с выхода 43 элемента 42 сигнал логической единицы (см,

0 таблицу инстинности программируемого постоянного запоминающего устройства) устанавливает триггер 55 в логическое состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряже5 ния преобразователя. Выходные сигналы триггера 55 управляют работой элементов

66- 70, через которые проходят сигналы с выходов 43 - 48 на управляющие входы ключей 1 - 4 и 5 - 12 основного и вспомогатель0 ных инверторов. С выходов 44, 45 и 47 элемента 42 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 55 элементы 66, 67 и 69, усиливаются блоком 71 и отпирают ключи 1, 4, 5 и 9 основно5 го и вспомогательных инверторов. Сигналы логических единиц с выходов элементов 66,

67и 69 инвертируются элементами 61, 62 и 64 и запирают ключи 2,3, 6 и 10 инверторов. С выходов 46 и 48 элемента 42 сигналы

0 логических нулей запирают элементы 68 и 70, а следовательно, и силовые ключи 7 и 11. Сигналы логических нулей на выходах элементов 68 и 70 инвертируются элементами 63 и 65 и отпирают силовые ключи 8 и 12,

5 Сигналы логических единиц с выходов 51 и 52 элемента 42 отпирают ключи 36 и 37 переменного тока. Остальные ключи переменного тока (34, 35, 38 и 39) заперты сигналами логических нулей с выходов 49, 50, 53

0 и 54 элемента 42. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 72-91 (фиг. 3) и таблицей истинности эле5 мента 42,

В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13-15 формируются напряжения 83 - 85 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, - 27-сту- пенчатое напряжение 92. Для получения

формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 92, напряжения на каждой из секций 16-18и 19-21 основного трансформатора 13 должны быть равны 5U и 9U,a напряжения на каждой из вторичных обмоток 22 - 27 и 28 - 33 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 - соответственно 3D и 0, где U - напряжение на вторичных обмотках 28 - 33 второго вспомогательного трансформатора 15. Таким образом, числа витков секций вторичной обмотки основного трансформатора 13 и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов 14 и 15 должны относиться между собой как 5:9;3:1.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи 1,4, 5,8, 9,12, 36 и 37 (диаграммы 73, 75,78, 79, 82, 88, 89 на фиг. 3). При этом через замкнутый ключ 37 к выходным выводам А, В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16 и 19 основного трансформатора 13 и обмоток 22 и 28 вспомогательных трансформаторов 14 и 15, равная 10U, к выходам В, С через ключи 37 и 36 - алгебраическая сумма напряжений секций 16,19,18 и обмоток 22, 28, 27 и 33, равная -19U, а к выводам С. А через ключ 36 - сумма напряжений обмоток 33 и 27 и секции 18, равная 9U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны:

UA

UAB-UCA ... 10U-9U U 33

II

28 U

п Use - UAB - 19 U - 10 U - 29 U UB333

Uc -(UA + UB)

т. е. формируются первая положительная, девятнадцатая отрицательная и восемнадцатая положительная ступени фазных напряжений UA, UB и Uc.

На втором интервале вместо ключа 12 замыкают ключ 11, исчезает напряжение на обмотках 28 - 33 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 37 к выводам А, В прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16, 19 и обмотки 22,

равная 11U, к выводам В, С через ключи 37 и 36 - алгебраическая сумма напряжений секций 16, 19, 18 и обмоток 22, 27, равная -19U, к выводам С, А через ключ 36 - сумма

5 напряжений обмотки 27 и секции 18, равная 8U. Фазные напряжения становятся равными U, 10U, 9U, т,е, формируются вторая положительная, двадцатая отрицательная и семнадцатая положительная ступени фаз0 ных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 72 - 91 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 42.

5 Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности по0 тенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

5Предлагаемый преобразователь имеет

по отношению к известному лучшую форму кривой выходного напряжения (27-ступен- чатую вместо 6-ступенчатой).

Формула изобретения

01. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт. св. № 983945, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем сни5 жения коэффициента гармоник, в него введен второй вспомогательный инвертор, к выходу которого подключен второй вспомогательный трансформатор, содержащий шесть вторичных обмоток с равным числом

0 витков, причем последовательно в цепь каждой вторичной обмотки первого вспомогательного трансформатора включено по одной вторичной обмотке второго вспомогательного трансформатора.

5 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что числа витков секций вторичной обмотки каждой фазы основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогатель0 ных трансформаторов относятся между собой как 5:9:3:1.

-1,1

О 7

4-5-6

-7 -8

i-l

-W

-И

i-12

-К

-35 -36

1-J7 -j« -33

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной инвертор на ключах 1 - 4 и первый и второй вспомогательные инверторы на ключах 5 - 8, 9 - 12 соответственно. Секции 16 - 21 вторичной обмотки основного трансформатора, вторичные обмотки 22 - 27 первого вспомогательного трансформатора и вторичные обмотки 28 - 33 второго вспомогательного трансформатора имеют соотношение чисел витков 5:9:3:1 и через ключи переменного тока 34 - 39 подключены к выходным выводам A, B, C по схеме треугольника. При определенном алгоритме коммутации ключей 1 - 12 и ключей переменного тока 34 - 39 формируется 27 - ступенчатое фазное напряжение, близкое к синусоидальному. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

771 imiimiiniiiiiiiiiiiitnnnHiiil

Ti in nn n n m nr-i i-tn t-in nn

nn nn ni-i i-in r-in n-nn ПП ПГ8

-cP1Г 1Г1Г1Л1Г| |гЬЪ Ъ1ЪгЪ 1Р|Р|Р1Г1Ри

iT