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.

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

Силовая часть преобразователя содержит основной и два вспомогательных однофазных инвертора, выполненных соответственно на ключах 1-4, 5-8 и 9-12. Выходы инверторов подключены к первичным обмоткам основного и (вспомогательных трансформаторов 13-15. Секции 16 и 17 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 18 и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соединены между собой и подключены через ключи 20-28 переменного тока к выходным выводам А, В, С преобразователя.

Блок управления преобразователем содержит задающий генератор 29, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 30 импульсов с коэффициентом пересчета, равным 36. Выходы счетчика 30 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31. Выходы 32-46 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.

На фиг. 3 диаграммы 64-87 представляют собой формы импульсов на выходах следующих элементов: 64 - задающего генератора 29; 65-74 - на выходах элементов 58-62, 53-57 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов); 75-77 -трансформаторов 13-15; 78-86 - на выходах 38-46 элемента 31 (импульсы управления ключами 20-28); 87 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 29 формирует последовательность импульсов 64 (фиг. 3), которая поступает на вход двоичного счетчика 30 с коэффициентом пересчета, равным 36. С выхода счетчика 30 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31

логические состояния выходов 32-46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице истинности. Выходы элемента 31 нагружены на входы блока 63

буферных усилителей, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. Полупериод выходного на0 пряжения 87 преобразователя можно разделить на 36 равных интервалов, что соответствует 36-логическим состояниям элемента 31.

На первом интервале с выхода 32 эле5 мента 31 сигнал логической единицы устанавливает триггер 47 в состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 47

0 управляют работой элементов 58-62, через которые проходят сигналы с выходов 33-37 на управляющие входы ключей 1-4 и 5-12 основного и вспомогательных инверторов. С выходов 33-35, 37 элемента 31 сигналы

5 логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58-60, 62, усиливаются блоком 63 и отпирают ключи 1, 4, 5, 7 и 11 основного и вспомогательного инверторов. С выхода 36 сигнал

0 логического нуля запирает элемент 61, а следовательно, и силовой ключ 9. Выходные сигналы элементов 58-62 инвертируются элементами 53-57, отпирают силовой ключ 10 и запирают ключи 2, 3, 6, 8 и 12. Сигналы

5 логических единиц с выходов 40, 41 и 45 элемента 31 отпирают ключи 22, 23 и 27, Остальные ключи 20, 21, 24-26 и 28 переменного тока заперты сигналами логических нулей с выходов 38, 39, 42-44 и 46

0 элемента 31. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-86 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 31,

5 В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13-15 формируются напряжения 75-77 (фиг.З), а на фазе нагрузки, соединенной звездой 18, - ступенчатое напряжение 87. Для получения

0 формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 87, напряжения на каждой из секций 16 и 17 основного трансформатора 13 должны быть равны 8U и 5U, а напряжения на каждой из вторичных об5 моток 18 и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соответственно 3U и U.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом,

На первом интервале замыкают ключи 1, 4, 5, 7, 10, 11, 22. 23 и 27 (диаграммы 65,

67, 69, 72, 73, 80, 81 и 85). При этом напряжение на обмотке 18 вспомогательного трансформатора 14 равно нулю. Через замкнутые ключи 22 и 23 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается ал- гебраическая сумма напряжений секции 16 основного трансформатора 13 и обмотки 19 вспомогательного трансформатора 15, равная 7U. К выводам В и С через ключи 23 и 27 прикладывается сумма напряжений секций

16и 17, равная-13U, а к выводам Си А через ключи 27 и 22 - сумма напряжений секции

17и обмотки 19, равная 6U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, равны

UA

UAB-UCA

7U-6U U 33

,. UBC - UAB - 13 U - 7 U - 20 ... UBз33 U

(UA+UB)U,

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

На втором интервале вместе ключа 10 замыкают ключ 9, исчезает также напряжение на обмотке 19 второго вспомогательного трансформатора 15. Через ключи 22 и 23 к выводам А и В прикладывается напряжение секции 16, равное 8U, к выводам В и С через ключи 23 и 27 вновь прикладывается сумма напряжений секций 16 и 17, равная -13U, к выводам С и А через ключи 27 и 22 - напряжение секции 17, равное 5U. Фазные напряжения становятся равными U, -7U, 6U, т.е. формируются вторая положительная, четырнадцатая отрицатель50

5

0

5

о 5 0

ная, одиннадцатая положительная ступени фазных напряжений UA, UB, Uc

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-87 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 31.

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

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и два вспомогательных однофазных инвертора, выходы которых подключены соответственно к первичным обмоткам основного и двух вспомогательных трансформаторов, концы вторичной обмотки первого из которых подключены через ключи переменного тока к каждому из выходных выводов преобразователя, а ее промежуточный отвод соединен с выходными выводами через последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов относятся между собой как 13:3:1, а промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 8:5.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор на ключах 1-4, подключенный по выходу к первичной обмотке основного трансформатора 13, и первый и второй вспомогательные однофазные инверторы, ключи 5-8 и 9-12, подключенные соответственно к первичным обмоткам вспомогательных трансформаторов 14 и 15. Секции 16, 17 вторичной обмотки основного трансформатора 13 через вторичные обмотки 18 и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 и ключи переменного тока 20-28 соединены с выходными выводами А, В, С преобразователя. При определенном алгоритме коммутации ключей 1-8 и ключей переменного тока 20-28 на выходе преобразователя формируется 18-ступенчатое квазисинусоидальное фазное напряжение. Соотношение числа витков секции 16,17 вторичной обмотки основного трансформатора 13 и вторичных обмоток 18 и 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 выбрано равным 8:5:3:1.3 ил., 1 табл. 20 (Л с о о о I 1г чг k.tf t

Фаг.2

#

Фиг.д