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. 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя.

Силовая часть преобразователя (фиг. 1) содержит основной, вспомогательный и дополнительный однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1-4, 5-8, 9-12. Выходы инверторов соединены с первичными обмотками основного 13 и вспомогательного и дополнительного трансформаторов 14 и 15. Секции 16-19 основного трансформатора 13, вторичные обмотки 20. 21 и 22, 23 трансформаторов 14 и 15 соединены через ключи 24-27 переменного тока в две фазы по схеме открытого треугольника, вершины кото.рого образуют выходные выводы А, В, С преобразователя.

Блок правления преобразователем (ф|/.. 2) содержит задающий генератор 28, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 29 импульсов с коэффициентом пересчета, равным 27. Выходы счетчика 29 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 30, Выходы 31-40 последнего соединены через триггер 41. Логические элементы НЕ 42-5, элементы 2-2И-2ИЛИ 52-56 м блох 57 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 57 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг. 3 диаграммы 58-76 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 58 - задающего генератора 28; 59-68 - на выходах элементов 52-56 и 47-51 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов);

69-71 - трансформаторов 13-15; 72-75 - на выходах 37-40 элемента 30 (импульсы управления ключами 24-27); 76 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 28 формирует последовательность импульсов 58 (фиг. 3), которая поступает на вход двоичного счетчика

29 с коэффициентом пересчета, равным 27. С выхода счетчика 29 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 30, логические состояния выходов 31-40 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 30 нагружены на входы блока буферных усилителей 57, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. Полупериод выходного напряжения 76 преобразователя можно разделить на 27 равных интервалов, что соответствует

27-ми логическим состояниям элемента 30. На первом интервале с выхода 31 элемента 30 сигнал 1 (табл.) устанавливает триггер 41 в логическое состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 41 управляют работой элементов 52- 56, через которые проходят сигналы с выходов 32-36 на управляющие входы ключей 1-4 и 5-12. С выходов 32-34 элемента 30 сигналы 1 проходят через открытые сигналом триггера 41 элементы 52-54, усиливаются блоком 57 и отпирают ключи 1,4 и 5,7 основного и вспомогательных инверторов. Сигналы 1 с выходов элементов 52-54 инвертируются элементами 47-49 и запирают ключи 2, 3, 6 и 8 инверторов.

С выходов 35 и 36 элемента 30 сигналы О запирают элементы 55 и 56, а следовательно, и силовые ключи 9 и 11. Сигналы О на выходах элементов 55 и 56 инвертируются элементами 50 и 51 и отпирают силовые

ключи 10 и 12. Сигналы Г с выходов 38 и 40 элемента 30 отпирают ключи 25 и 27 переменного тока. Остальные ключи 24 и 26 переменного тока заперты сигналами 0м с выходов 37 и 39 элемента 30. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 58-76 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 30. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13-15 формируются напряжения 69-71 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, - ступенчатое напряжение 76. Для получения формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 76, напряжения на каждой из секций 16-19 основного трансформатора 13 должны быть равны 5U, а напряжения на каждой из вторичных обмоток 20, 21 и 22, 23 трансформаторов 14 и 15 соответственно 3D и U, где U - напряжение на вторичных обмотках 22 и 23 второго вспомогательного трансформатора 15. Таким образом, числа витков каждой секции вторичной обмотки основного трансформатора 13 и числа витков вторичных обмоток трансформаторов 14 и 15 должны относиться между собой как 5:3:1.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи 1, 4, 5, 7, 10, 12, 25 и 27 (диаграммы 59, 61, 63, 66, 68, 73, 75, фиг. 3). При этом напряжение на обмотках трансформаторов 14 и 15 равно нулю. Через замкнутый ключ 25 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается напряжение секции 18 основного трансформатора 13, равное 5U, к выводам В и С через ключи 27 сумма напряжений секций 18 и 19, равная (-10U), а к выводам С и А через ключи 27 и 25 напряжение секции 19, равное 5U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны:

.. UAB -UcA 5U - 5U А.

UA -оо- U ,

и UBC-UAB -1QU -5U .. UB - 5U ;

Uc - (UA + Us ) 5U т.е. формируются нулевая, девятая отрицательная и девятая положительная ступени фазных напряжений.

На втором интервале вместо ключа 10 замыкают ключ 9, появляется напряжение на обмотках 22 и 23 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 25 к выводам А и В прикладывается сумма напряжений секции 18 и обмотки 23, равная 6U, к

выводам В и С через ключ 27 вновь прикладывается сумма напряжений секций 18 и 19, равная (-10U), к выводам С и А через ключи 27 и 25 алгебраическая сумма напряжений обмотки 23 и секции 19,равная 4U. Фазные напряжения становятся равны2U -16U 14U ми -х- ;-з- т е Формируются

0 первая положительная, десятая отрицательная и восьмая положительная ступени фазных напряжений.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично опи5 санному в соответствии с диаграммами 58-76 на фиг. 3 и таблицей истчнности элемента 30.

Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсто0 ронней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность пре5 образователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения. На выходе формируется 13-ти ступенчатая форма напряжения.

0Формула изобретения

1,Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, на

5 выходе которых включена первичная обмотка соответственно основного и вспомогательного трансформатора, вторичная обмотка основного трансформатора имеет отвод от средней точки, образующий пер0 вый выходной вывод преобразователя, обе половины этой обмотки имеют отвод от промежуточной точки и свободным выводом через соответственно первый и второй ключи переменного тока соединены ссответст5 венно с вторым и третьим выходными выводами преобразователя, первая и вторая вторичные обмотки вспомогательного трансформатора первым выводом через соответственно третий и четвертый клю0 чи переменного тока соединены соответственно с вторым и третьим выходными выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем

5 уменьшения коэффициента гармоник, введен дополнительный однофазный инвертор, на выходе которого включена первичная обмотка введенного дополнительного трансформатора, первая вторичная обмотка которого включена между вторым выводом первой вторичной обмотки вспомогательного трансформатора и отводом от промежуточной точки второй половины вторичной обмотки основного трансформатора, а вторая вторичная обмотка включена между вторым выводом второй вторичной обмотки вспомогательного трансформатора и отводом от промежуточной точки первой по- ловины вторичной обмотки основного трансформатора.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что число витков каждой из четырех секций вторичной обмотки основного трансформатора, число витков каждой вторичной обмотки вспомогательного трансформатора и число витков каждой вторичной обмотки дополнительного трансформатора относятся между собой как 5:3:1.

г- $г- м

& мor 6

f 9Ј-rt- ksf

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, вспомогательный и дополнительный однофазные инверторы на ключах 1-4, 5-8 и 9-12 соответственно. Основной, вспомогательный и дополнитель

Hr

oe

Я

fff 60

6f бг ел

6Ґ 65 66 67

ss

69

0

V

«I-

/з n

V

-6