ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1968 года по МПК H01F30/14 H02M5/10 

Известен преобразователь однофазлого напряжения в трехфазное (основное авт. св. N° 190470), еодерл аш.нй трансформатор с секнпонированной обмоткой н бесконтактные ключи, в котором вторичная обмотка указанного трансформатора выиолнена нз трех секн,ий, причем к средней секции подключена одна из фаз нагрузки, а общая точка двух других фаз иодкл очена к двум енловым ключам соответстБСИно к началу и концу вторичной обмотки трансформатора и к коммутационному ключу.

В предлагаемом устройстве, с целью упрощения, каждый силовой ключ выполнен на одном управляемом вентиле, который через два параллельных диода подключен ( началу и концу вторичной обмотки трансформатора, нричем оба силовых ключа соединены встречно параллельно.

Ка фиг. 1 показана нринциииальная схема преобразователя; на фнг. 2 - кривые напряжений фаз нагрузки при чисто активной нагрузке.

Фаза трехфазной пагруз,ки, содержащей три фазы 1, 2 и 3, подключ.ена непоередетвенно к средней секции 4 однофазного трансформатора (,илн автотрансформатора), напряжение на которой равно фазному напряжению трехфазной нагрузки. Обихий вывод фаз 2 и 3 нагрузки поочередно в течение каждого полупериода

г;од:;лючаетея к первой секции а и иоследнеп секции 6 через два силовых ключа, выполненкьлх на управляемых вентилях 7, 8 и диодах Р, 10, 11 и 12. При непользовании вентилей, для выключения которых необходимо прохождение тока через нуль, применяется бееконтакгльй коммучационньи) ключ, содержащий управляемые вентили 13, 14 н кон.тенсатор 15. Ьщряженне секций 5 и 6 может быть вы(, например, из условия равенства де11стзуюиитх значений, т. с. ередне квадратичных значений, напряжений искусственнькх фаз, напряжению естественной фазы или из уеловия раво :стна первой гармонической нскусетвениых фаз напряжению сстеегвенной фазы. Таким образом, если число витков обмоток 4, 5 и 6 обозначить как (О;, о).-,, со,;, то можно запиI Ш,

сать, что о;.-, ( 4, где к определяется конкретными условиями. Так. например, ири /г 1 иервая гармоническая напряжения в нскусствснных фазах будет нееколько ннже, чем в естественной фазе, но зато эффективное нанряжение в них будет веего на 10-12 /0 превыщать напряжение естественной фазы. Для случая (Ог, о);5(0л на фнг. 2 иостроены кривые фазных напряжений на нагрузке с фазами /, 2 и ) при условии, что нагрузка активная и симметричная:

случае ток, текущий через неуправляемый диод 12, изменяет напряжение в фазах трехфазной нагрузки, которое до этого момента определялось соотношением

(/2 ,(1)

Спустя время коммутации , мгновенное напряжение искусственных фаз будет определяться в общем случае кривыми

и (ut, t/2 ( 1) „, sin ш (2)

При смене полярности сетевого напряжения из-за индуктивности фаз двигателя вентиль 8 не выключится, а будет продолжать пропускать ток, идущий через неуправляемый диод 11, в этом случае мгновенное напряжение фаз будет определяться следующей формулой

t/3 - (fe-f 1) (О/ И U2 kU sin ш/ (3)

В момент времени t (для условия мгновенТ,

НОИ коммутации оно равно -, а в общем слу, Т tk .

чае «-- ) включается коммутирую62

щий управляемый вентиль 14, с помощью которого конденсатор 15, заряженный до напряжения 0.2#«()t/mSin шг путем одновременного открытия вместе с вентилем 8 вентиля 13, будет включен на вентиль 8 и, разряжаясь через него (и частично через нагрузку), выключит вентиль 8.

После подключения конденсатора 15 через время коммутации вследствие погасания вентиля 8 напряжение искусственных фаз будет определяться из формулыСз /2 0,56 ьШоо до момента времени tz (при условии мгновенной коммутации , а в общем случае

-ДЙ2). В момент времени i включается вентиль 7, а вместе с ним вентиль 14, вследствие чего происходит дозарядка конденсатора 15, и ток нагрузки течет через вентиль 7 и 13.

В этом случае напрял ения на фазах нагрузки такие:

(ut; (+l) t/ sintri (4)

Лосле новой смены полярности напряжения будут:

U(k+l)(t; U2 -kU sinti t (5)

и далее 0, (t, т. е. запишется вторая половина напряжений искусственных фаз и далее, как описано выще.

Если в момент времени t включить не вентиль 5, а 7 и 14, то ток будет протекать в направлении от общей точки двух фаз нагрузки через вентили 7 и 14. Тогда напряжение в искусственных фазах нагрузки после окончания коммутации запишется

(+1) и sino)/; U., k t/ sincoi. (6)

а ир.и смене полярности сетевого напряжения

sin (О/ и /2 -(+l)f mSincu (7)

При выключении вентиля 12 с помощью коммутационного вентиля 13 напряжение определяется

( -0,50„ sinco/(8)

Далее включаются вентили 8 я 13, и ток через них течет к нагрузке. В этом случае

Us(k+l))t, U., (9) а при смене полярности сетевого напряжения Us -W sincut; (ki-l}U sm t (10)

и т. д. как описано выше.

При сравнении формул 2 и 6, 3 и 7, 4 и 6, 5 и 7 видно, что в формулах 2 и 3, 4 и 5 равны соответственно Uz и Us в формулах 6 и 7 9 и 10, т. е. происходит изменение чередования

фаз, а следовательно, подключенный к преобразователю привод будет реверсирован.

Моменты времени включения силовых управляемых вентилей 4(2) время включения коммутирующих вентилей ii(t) устанавливается таким образом, чтобы сдвиг первых гармонических напряжений искусственных фаз составлял соответственно ± 120° эл.

Из приведенного выше следует, что вентильный преобразователь, созданный на управляемых и неуправляемых вентилях, может обеспечить питающимся от него двигателям наиболее благоприятные условия работы, которые ,не зависят от изменения нагрузки на валу двигателей и коэффициента мощности.

В качестве вентилей могут быть использованы любые известные вентили - ртутные или полупроводниковые. Для маломощных нестационарных преобразователей наиболее удобно использовать полупроводниковые управляемые вентили, например ВКУ, УПВК, и неуправляемые, например ВГ, ВК, ПВК. Вес и габариты такой установки значительно меньще, чем у существующих дроссельно-конденсаторных расщепителей, а тем более тех, в

которых используются дроссели с подмагничиванием.

Предмет изобретения

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное по авт. св. № 190470, отличающийся тем, что, с целью упрощения, каждый силовой ключ выполнен на одном управляемом вентиле, который через два параллельных диода подключен к началу И концу вторичной обмотки трансформатора, причем оба силовых ключа соединены встречно-параллельно.

9 1

УЗг

V

/

; / Л Л