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

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода и является усовершенствованием преобразования по авт.св. № 944026.

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

На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя для случая, когда вторичная обмотка основного транформатора второй ветви содержит один промежуточный отвод; 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.

Силовая часть преобразователя (фиг.1) содержит основной, первый и второй вспомогательные однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1-4, 5-8, 9-12. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного, первого и второго вспомогательных трансформаторов 13-15, Секции 16-19, вторичные обмотки 20 и 21 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 22, 23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соединены через ключи 26-31 переменного тока в две фазы по схеме открытого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы А, В, С преобразователя.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор 32, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 33 импульсов с коэффициентом пересчета, равным 36. Выходы счетчика 33 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34. Выходы 35-46 последнего соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48-57, элементы 2-2И-2ИЛИ 58-62 и блок 63 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 63 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

Диаграммы 64-84 (фиг.З) представляют формы импульсов на выходах следующих элементов; 64 - задающего генератора 32; 65-74 - на выходах элементов 58-62 и 53-57 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов); 75-77 - трансформаторов 13-15; 78-83 - на выходах 41-46 устройства 34 (импульсы управления ключами 26-31); 84 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 32 формирует последовательность импульсов 64 (фиг.З), которая поступает на вход двоичного счетчика 33 с коэффициентом пересчета, равным 36 С выхода счетчика 33 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34,

0 логические состояния выходов 35-46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице (фиг.4). Выходы устройства 34 нагружены на входы блока 63 буферных усилителей, причем уровень логи5 ческого О на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической 1 - открытое. Полупериод выходного напряжения 84 преобразователя можно разде0 лить на 36 равных интервалов, что соответствует 36 логическим состояниям устройства 34.

На первом интервале с выхода 35 устройства 34 сигнал логической 1 (фиг.4) ус5 танавливает триггер 47 в логическое состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы

0 триггера 47 управляют работой элементов 58-62, через Которые проходят сигналы с выходов 36-40 на управляющие входы ключей 1-4 и 5-12 основного и вспомогательных -нверторов, С выходов 36 и 39

5 устройства 34 сигналы логических 1 проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58 и 61, усиливаются блоком 63 и отпирают ключи 1, 4 и 9 основного и вспомогательного инверторов. С выходов 37, 38

0 и 40 сигналы логических О запирают элементы 59, 60 и 62, а следовательно, и силовые ключи 5, 7 и 11. Выходные сигналы элементов 58-62 инвертируются элементами 53-57, отпирают силовые ключи 6, 8 и 12

5 и запирают ключи 2, 3 и 10. Сигналы логических 1 с выходов 42 и 46 устройства 34 отпирают ключи 27 и 31. Остальные ключи 26 и 28-30 переменного тока заперты сигналами логических О с выходов 41, 43-45

0 устройства 34. Формирование импульсов .управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-83 (фиг.З) и таблицей истинности (фиг.4).

5 В результате работы инверторов на обмот- ках трансформаторов 13-15 формируются напряжения 75-77 (фиг.З), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, - 18-ступенчатое напряжение 84, Для получения формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 84 напряжения на каждой из секций 16,18и 17.19обмоток20и21 основного трансформатора 13 должны быть соответственно равны 5 U, 3 U и 13 U, а напряжения на каждой из вторичных обмоток 22, 23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 - соответственно по 3 U и U. При другом произвольном числе К промежуточных отводов вторичной обмотки второй ветви основного трансформатора 13 числа витков вторичных обмоток основного трансформатора первой и второй ветвей и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов относятся между собой как (10+ЗК):(5+ЗК);3:1, а числа витков первой и каждой из остальных секций вторичной обмотки основного трансформатора второй ветви относятся между собой как 5:3. Силовая часть преобразователя работает следующим образом.

На первом интервале открыты ключи 1, 4, 6, 8, 9, 12, 27 и 31 (диаграммы 65, 68, 70, 71, 74, 79, 83, фиг.З). При этом напряжение на обмотках 22 и 23 вспомогательного трансформатора 14 равно нулю, через замкнутый ключ 27 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16 и 17 основного трансформатора 13 и обмотки 24 вспомогательного трансформатора 15, равная 7 U, к выводам В и С через ключ 31 - напряжение обмотки 21, равное (-13 U), а к выводам С и А через ключи 31 и 27 - алгебраическая сумма напряжений обмоток 21 и 24 и секций 16 и 17, равная 6 U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны:

it. - и AB-UCA ти -еи ц ид5зт

,.„ UBC - U АВ - 13 U - 7U -20 ,,

ивззз и

Uc -(UA+UB)-yU

т.е. формируются первая положительная, тринадцатая отрицательная и двенадцатая положительная ступени фазных напряжений UA, UB, UC.

На втором интервале вместо ключа 12 замыкают ключ 11. Исчезает напряжение на обмотках 24 и 25 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 27 к выводам А и В преобразователя прикладывается сумма напряжений секций 16 и 17, равная 8 U, к выводам В и С через ключ 31 вновь прикладывается напряжение обмотки 21, равное (-13 U), к выводам С и А через ключи 31 и 27 - алгебраическая сумма напряжений обмотки 21 и секций 16 и 17, равная 5 U. Фазные напряжения становятся равными U, -7 U, 6

U, т.е. формируются вторая положительная четырнадцатая отрицательная и одиннадцатая положительная ступени фазных напряжений UA. UB, Uc.

5r a следую-;. и интервалах работа преобразователи ivоисходит аналогично описанному в сое ветствии с диаграммами 64-84, (фиг.З) и блицей истинности (фиг.4).

0Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и пгстоянство разности потен5 циалов фаз в течение каждого интервала. Это обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

0Предложенный преобразователь обес. печивает получение 18-ступенчатой формы кривой выходного напряжения вместо трехступенчатой.

Формула изобретения

51. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт.св. № 944026, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем

0 уменьшения коэффициента гармоник, введено 2 К ключей переменного тока и второй вспомогательный инвертор, нагруженный на второй вспомогательный трансформатор, содержащий две вторичные обмотки,

5 каждая из которых включена последовательно в цепь соответствующей вторичной обмотки первого вспомогательного трансформатора, а вторичная обмотка основного трансформатора одной ветви каждой из

0 двух фаз разделена на секции посредством К промежуточных отводов, которые через введенные ключи переменного тока подключены к выходному выводу данной фазы преобразователя.

5 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что числа витков вторичных обмоток основного трансформатора одной и другой ветвей каждой фазы и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспо0 могательных трансформаторов относятся между собой как (10+ЗК):(5+ЗК):3:1, а числа витков первой секции вторичной обмотки основного трансформатора одной ветви, соединенной одним выводом с вторичной об5 моткой первого вспомогательного трансформатора, и каждой из остальных секций этой обмотки относятся между собой как 5:3, где К 1, 2, 3... .

J

47

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэфициента гармоник. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор на ключах 1-4, а также первый м второй вспомогательные однофазные инверторы на ключах 5-8 и 9-12 соответственно. Основной трансформатор 13, первый и второй вспомогательные трансформаторы 14, 15 своими вторичными обмотками 16-- 19, 22-25 через ключи переменного тока 26-31 подключены к выходным выводам инвертора А, В, С по схеме открытого треугольника. При определенном алгоритме коммутации ключей 1-12 и ключей переменного тока 26-31 на выходе преобразователя формируется ква- зисмнусоидальное 18-ступенчатое фазное напряжение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил 18

PtL2,2

W 65 66 67

68 69 70 71 72 73 7t

75

i inn 11111иn11и11MImimиmmum г шппш

JL

Г-П ПППППП П П П П

i-in i-i n ri n n r-i r-in r-i nn n

n i-in nn nn nn nn n m nn n

m ni-i nn nn nr-ir i m n

76

77

78 73 80 81 82 83

r - .. . I

Г11ригьгьгьгьъгьг1ъгь|ъъг|1;11Л1ги

i

л i

№

Фиг.З

JL

Г-л i