Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.
Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.
Заявляемый преобразователь отличается тем, что числа витков вторичных обмоток основного трансформатора одной и другой ветви каждой фазы и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогательных трансформаторов относятся между собой как (5+4К):(10+4К):3:1, а числа битков первой секции вторичной обмотки основного трансформатора одной ветви, со- ; единенной одним выводом с вторичной обмоткой первого вспомогательного трансформатора, и каждой из остальных секций этой обмотки относятся между собой как 5:4, где К 1,2,3... - любое целое число.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя, для случая когда вторичная обмотка основного трансформатора первой ветви содержит один промежуточный отвод; на фиг. 2 - принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющий принцип работы преобразователя; на фиг. 4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.
Силовая часть преобразователя фиг.1 содержит основной и два вспомогательных
00
S 5
однофазных инвертора, выполненных соответственно на ключах 1-4, 5-8, 9-12. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 13 и вспомогательных трансформаторов 14,15. Секции 16-19, вторичные обмотки 20,21 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 22,23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14, 15 соединены через ключи переменного тока 26-31 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 ко входу двоичного счетчика импульсов 33 с коэффициентом пересчета равным 39. 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-2ЙЛИ 58-62 и блок буферных усилителей 63 с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 63 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.
На фиг. 3 диаграммы 64-84 представляют формы импульсов на выходах следующих элемеятов:
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 41-45 элемента 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 выхода счетчика 33 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34, логические состояния выходов 35-46 которого 8 зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг. 4. Выходы элемента 34 нагружены на входы блока буферных усилителей 63, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. Полупериод выходного напряжения 84 преобразователя можно разделить на 39 равных интервалов, что соответствует 39 логическим состояниям элемента 34..
На первом интервале с выхода 35 элемента 34 сигнал логической единицы табл. фиг. 4 устанавливает триггер 47 в логическое состояние 1 которое сохраняется в
течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 47управляют работой элементов 58-62, через которые проходят сигналы с выходов 35-40 на управляющие
0 входы ключей 1-4 и 5-12 основного и вспомогательных инверторов. С выходов 36, 37, 40 элемента 34 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58,59,62, усиливаются блоком
5 63 и отпирают ключи 1,4 и 5,11 основного и вспомогательного инверторов. С выходов 38, 39 сигналы логических нулей запирают элементы 60,61, а следовательно, и силовые ключи 7,9. Выходные сигналы элементов
0 58-62 инвертируются элементами 53-57-и отпирают силовые ключи 8, 10 и запирают ключи 2,3,6,12. Сигналы логических единиц с выходов 42,46 элемента 34 отпирают ключи 27, 31, Остальные ключи переменного
5 тока 26, 28-30 заперты сигналами логических нулей с выходов 41,43-45 элемента 34. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соот0 ветствии с диаграммами 64-83, фиг. 3 и таблицей истинности элемента 34, фиг. 4. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13 - 15 формируются напряжения 75-77 фиг. 3, а на фазе нагрузки,
5 соединенной звездой 19-ти ступенчатое напряжение 84. Для получения формы выходного напряжение, представленной на диаграмме 84 напряжения на каждой из секций 16,18 и 17,19 обмоток 20,21 основного
0 трансформатора 13 должны быть соответственно равны 5U, 40, t4 U, а напряжения на каждой из вторичных обмоток 22,23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14, 15 соответственно по 30 и у.
5 При другом произвольном числе К отпаек вторичной обмотки первой ветви основного трансформатора 13 числа витков вторичных обмоток вспомогательных транс- Форматоров относятся между собой как
0 (5+4К):(10+4К):3:1, а числа витков первой и каждой последующей секции вторичной обмотки основного трансформатора первой ветви относятся между собой как 5:4. Силовая часть преобразователя работа5 ет следующим образом.
На первом интервале замыкают ключи 1,4,5,8,10,11,27,31 (диаграммы 65,67,70,72,73,79,83) фиг. 3). Через замкнутый ключ 27 к выходным выводам А,В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16, 17 основного трансформатора 13 и обмоток 22, 24 вспомогательных трансформаторов 14. 15, равная 7 U. К выводам В,С через ключ 31 - напряжение обмотки 21, равное (-14 U), а к выводам С,А через ключи 31, 27 алгебраическая сумма напряжений обмоток 21, 22, 24 и секций 16, 17 равная 7U. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой соответственно равны:
Уд- UAB-UCA 7U-7U ид33
UB . -14U3-7U ; 7U
Uc -(UA + UB) 7U
т.е. формируются нулевая, 13-я отрицательная и 13-я положительные ступени фазных напряжений UA, UB, Uc.
На втором интервале вместо ключей 5, 10, 11 замыкают ключи 6,9,12 исчезает напряжение на обмотках 22, 23 вспомогательного трансформатора 14. Через ключ 27 к выводам А,В преобразователя прикладывается сумма напряжений секций 16, 17 и обмотки 24, равная 8 U, к выводам В.С через ключ 31 вновь прикладывается напряжение обмотки 21 равное (-14 U), к выводам С,А, через ключи 31, 27 алгебраическая сумма напряжений обмоток 21, 24 и секций 16, 17 равная 6U. Фазные напряжения становятся
222 20 равными - U, - -о- U,-- U, т.е. формируОО О
ются первая положительная, 14-я отрицательная и 12-я положительная ступени фазных напряжений UA, UB, Uc.
На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-84, фиг. 3 и таблицей истинности элемента 34, фиг. 4.
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.
Предложенный преобразователь обеспечивает следующие преимущества перед прототипом без усложнения схемы:
1. Лучшую форму кривой выходного напряжения 19-ти ступенчатую вместо 18-ти ступенчатой.
2. Увеличение КПД, надежности, срока 5 службы потребителей за счет уменьшения потерь от высших гармоник.
3. Повышение быстродействия, исключение автоколебаний в системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель эа 0 счет уменьшения или исключения выходных фильтров.
4. Повышение точности равномерности вращения асинхронных двигателей, питаемых от преобразователя, уменьшение влия- 5 ния на питающую сеть за счет уменьшения амплитуд высших гармоник.
5. Уменьшение входных и выходных фильтров, т.е. уменьшение массы и габаритов преобразователя за счет лучшей ком- 0 пенсации реактивной мощности нагрузки и лучшей формы выходного напряжения соответственно.
Формула изобретения
5 Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной, первый вспомогательный и второй вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные на пер0 вичную обмотку соответственно основного, первого вспомогательного и второго вспомогательного трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в две фазы по схеме открытого треугольника, вершинами
5 подключенного к выходным выводам преоб-. разователя, каждая из указанных фаз содержит две параллельные ветви, в первую из которых включены последовательно вторичные обмотки основного, первого и вто0 рого вспомогательных трансформаторов, а во вторую ветвь вторичная обмотка основного трансформатора, при этом вторичная обмотка основного трансформатора первой ветви каждой из двух фаз разделена на сек5 ции посредством К промежуточных отводов, одни концы ветвей соединены между собой непосредственно, а другие концы ветвей и все промежуточные отводы соединены с выходным выводом преобразователя через
0 ключи переменного тока, отличаю щ и й- с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, числа витков вторичных обмоток основного трансформатора
5 одной и другой ветви каждой фазы и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогательных трансформаторов относятся между собой как (5-МК):(10+4К):3:1. а числа витков первой секции вторичной обмотки основного трансформатора одной
ветви, соединенной одним ЁЫВОДОМ с вто-секций этой обмотки относятся между собой
ричной обмоткой первого вспомогательногокак 5:4, где К - 1,2,3,... - любое целое
трансформатора, и каждой из остальныхчисло.
...- в .
Использование: преобразование постоянного напряжения в трехфазное квазиси- нусбй альное напряжение в системах электропривода и вторичного электропитания/Сущность изобретения: основной и два вспомогательных однофазных инвертора на транзисторах соответственно генерируют напряжения прямоугольной формы с нулевыми паузами на определенных интервалах времени. Эти напряжения с помощью основного и двух вспомогательных трансформаторов изменяются до необходимого уровня, определяемого соотношением числа обмоты -..как (lO+4K):(5+4k):3:l, где К-. 1,5ПзТ.. - любое целое число, определяющее число отводов, разделяющих секции одной из ветйей каждой фазы вторичной обмотки основного трансформатора. Соотношение числа витков секций равно 5:4. При определенном алгоритме коммутации ключей пе ременного тока на выходе преобразователя формируется 19-ступенчатое фазное напряжение. 4 ил.
&
. 33 СГ2
i
-s
-6
- .
- Л
-//
-tf
/7
-Л
-#
-Л
.3
to.-
Фц.3
