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

о ю о

Ј сл

ю

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 однофазный инвертор на ключах 1-4, выходом подключенный к первичной обмотке основного трансформатора 9, и вспомогательный однофазный инвертор на ключах 5-8, выходом подключенный к первичной обмотке вспомогательного трансформатора 10. Секции вторичной обмотки 11-13 основного трансформатора 9 через вторичные обмотки 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 и ключи переменного тока 16-27 соединены с выходными выводами А, В, С преобразователя. При определенном алгоритме коммутации ключей 1-8 и ключей переменного тока 16-27 на выходе преобразователя формируется 12-ступенчатое фазное напряжение. Соотношение числа витков секций 11, 12, 13 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и вторичных обмоток 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 выбрано равным 3:1:4:2:2. 3 ил. 1 табл. сл с

сриг.1

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода и является усовершенствованием преобразователя по основному авт. св. № 1545311.

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

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 (фиг 1) содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1-4 и 5-8. Выходы инверторов подключены к первичным обмоткам основного и вспомогательного трансформаторов 9 и 10. Секции 11-13 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и вторичные обмотки 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 соединены между собой и подключены через ключи 16- 27 переменного тока к выходным выводам А, В, С преобразователя.

Блок управления преобразователем (фиг. 2) содержит задающий генератор 28, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 29 импульсов с коэффициентом пересчета, равным 24. Выходы счетчика 29 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 30. Выходы 31-46 последнего соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48-53, элементы 2-2И-2ИЛИ 54-56 и блок 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 58-79 представляют собой формы импульсов на выходах следующих элементов: 58 - задающего генератора 28; 59-64 - элементов 54-56 и 51-53 (импульсы управления ключами 1-8 инверторов); 65 и 66 - трансформаторов 9 и 10; 67-78 - на выходах 35-46 элемента 30 (импульсы управления ключами 16-27); 79- преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 28 формирует последовательность импульсов 58 (фиг. 3), которая поступает на вход двоичного счетчика 29 с коэффициентом пересчета, равным 24. С выхода счетчика 29 импульсы поступают

на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 30, логические состояния выходов 31-46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице истинности. Выходы элемента 30 нагружены на входы блока 57 буферных усилителей, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа

0 преобразователя, а уровень логической единицы -открытое. Полупериод выходного напряжения 79 преобразователя можно разделить на 24 равных интервала, что соответствует 24 логическим состояниям эле5 мента 30.

На первом интервале с выхода 31 элемента 30 сигнал логической единицы устанавливает триггер 47 в состояние 1, которое сохраняется в течение первого пол0 упериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов 54-56, через которые проходят сигналы с выходов 32-34 на управляющие входы ключей 1-8 инверто5 ров. С выходов 32-34 элемента 30 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 54-56, усиливаются блоком 57 и отпирают ключи 1, 4, 5 и 7 основного и вспомогательного

0 инверторов. Выходные сигналы элементов 54-56 инвертируются элементами 51-53 и запирают силовые ключи 2,3, 6 и 8. Сигналы логических единиц с выходов 38, 39 и 42 элемента 30 отпирают ключи 19, 20 и 23.

5 Остальные ключи переменного тока 16-18, 21, 22,24-27 заперты сигналами логических нулей с выходов 35-37,40,41,43-46 элемента 30. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих

0 интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 58-78 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 30. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9 и 10 формируют5 ся напряжения 65 и 66 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, 12-ступен- чатое напряжение 79. Для получения формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 79, числа витков вторичных об0 моток основного трансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора должны относиться между собой как 3:1:4:2:2.

Силовая схема преобразователя рабо5 тает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи 1, 4, 5, 7, 19, 20 и 23 (диаграммы 59, 61, 63, 70,71 и 74). При этом напряжение на обмотках 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10 становится равным нулю. Через

замкнутые ключи 23 и 19 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается напряжение обмотки 13 основного трансформатора 9, равное 4U, к выводам В С через ключи 19 и 20-сумма напряжений обмоток 11-13, равная -8U, а к выводам С, А через ключи 2U и 23 - сумма напряжений обмоток 11 и 14, равная 4U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны

UA

UAB-UCA 4U-4U

0

..UBC-UAB -8U-4U....

ивзз«u,

(UA+UB)4U ,

т.е. формируются нулевая, девятая отрица- тельная и девятая положительная ступени фазных напряжений UA, UB.

На втором интервале замыкают ключи 2, 3, 6, 7, 18, 21 и 22 и появляется напряжение на обмотках 14 и 15 вспомогательного трансформатора 10. Через ключи 22 и 18 к выводам А и В прикладывается сумма напряжений оимоток 11 и 14, равная 5U, к выводам В и С через ключи 18 и 21 вновь прикладывается сумма напряжений обмо- ток 11-13, равная -8U, к выводам С и А через ключи 21 и 22 - алгебраическая сумма напряжений обмоток 12, 13 и обмотки 14,

равная 3U. Фазные напряжения становятся

2 U 13 U 11 U

равными , , --к- .т.е. формируются первая положительная, десятая отрицательная и восьмая положительная ступени фазных напряжений UA, UB, Uc.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 58-78 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 30.

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 преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт. св. № 1545311, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения крэффициента гармоник, числа витков первой, второй и третьей секций вторичной обмотки основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток вспомогательного трансформатора отнесены между собой как 3:1:4:2:2.

si

& eo « ft

(3

et (f

IIII II I I I I II IjiLILIJ UJllil LLU1I J-LLJ-i i-i n n n n п п n n П ПГШ-СШ nn n n i П П ПП ППДХЗЛ 0J3 ЛJ3ЛХЗ П.-О

rLtmлпп1й 1Г-imn j-innranл

-i n n r-i n rm.an-n л п. nj-зa

n n n n rmn n i inn

ППП

Л П-ПГП П П П

ri n nr-innn

pt П О ГИТ

ППП П

CVQJlf П n n л

ft

J

-l,i

-f -6

-9 -1

-18 -FT -fg -t9 -SO -H

-tl

-13

-14

-If

-IS

-p

-CLTLCUJXil П

Л П-ПГП П П П

П П

, n n n r-i nn n,n

nn n nnr

jan л m. ri n