РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1973 года по МПК H02M7/48 H02M1/12 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах электроснабжения и электропривода промып:ленных установок и транспортных средств.

Важным требованием в таких системах является минимальное искажение формы кривой выходного напряжения инвертора при минимальных пульсациях его входного тока.

В известных схемах это достигается либо формированием многоступенчатой формы кривой напряжения путем геометрического сложения напряжений нескольких инверторов, работающих на общую сеть с различным фазовыми сдвигами на основной частоте, либо применением инверторов с щиротно-импульсной модуляцией по синусоидальному закону.

Недостатком инверторов первого типа является значительный суммарный вес и габариты выходных трансформаторов в случае щирокого диапазона регулирования частоты и напряжения переменного тока.

Недостаток инверторов второго типа заключается в наличии сравнительно больщого процентного содержания высших гармонических составляющих во входном токе и выходном напряжении. Поэтому вес и габариты фильтрующих устройств для таких инверторов могут быть значительными. Стремление уменьщить вес и габариты фильтров за счет увеличения несущей частоты приводит к уменьщению к.п.д. инвертора.

Цель изобретения заключается в улучщении формы кривой выходного напряж;ения преобразователя, уменьщении веса и габаритов фильтрующих устройств, увеличении к.п.д. инвертора, а также в уменьщенин уровня излучаемых помех.

Указанная цель достигается включением в

каждую фазу преобразователя нескольких (2т) управляемых ключей, работающих с взаимным фазовым сдвигом на несущей частоте, равным 2гг/т, и введением в каждую фазу т-стерн невого трансформатора, работающего на несущей частоте, за счет которого обеспечиваются необходимые свойства преобразователя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя (для

трехфазного варианта); на фиг. 2 даны кривые выходного напряжения преобразователей предлагаемого тнпа с различным числом т и для разных соотнощений несущей и выходной частот.

Преобразователь (фиг. 1) состоит из т элементных инверторов / и трех ш.-стержцевых трансформаторов 2. Каждый элементарный инвертор собран по мостовой трехфазной схеме на полностью управляемых ключах 3 с

двухсторонней проводимостью. Трансформатор 2 каждой фазы содержит т стержней, на каждом из которых размещено по одной обмотке с одинаковым числом витков. Начала обмоток подсоединены к выводам соответствующих фаз элементарных инверторов (к общим точкам соединения управляемых ключей верхнего и нижнего плеча фазы). Концы обмоток объединены и являются точкой подсоединения соответствующей фазы нагрузки. Управление ключами 3 осуществляется таким образом, что включенному состоянию верхних ключей отвечает выключенное состояние соответствующих нижних ключей и наоборот. Ключи переключаются с частотой /н (несущей) со взаимным фазовым сдвигом для соответствующих фаз элементарных инверторов, равным 2п;/т. Величина фазового напрял ения на нагрузке определяется только соотношением между длительностями включенного и выключенного состояния ключей за период несущей частоты и не зависит от величины и характера тока нагрузки. Формирование переменного напряжения выходной (низкой) частоты f на нагрузке осуществляется регулированием по синусоидальному закону соотношения мелсду длительностями проводящего и непроводящего состояния каждого из ключей за каждый следующий друг за другом период несущей частоты. Для всех трех фаз преобразователя обеспечивается взаимный фазовый сдвиг модулирующих синусоид на одну треть периода выходной частоты. Величина амплитуды выходного напряжения определяется глубиной модуляции, т. е. максимальным отклонением углов проводимости верхних (или нижпих) ключей от значения, соответствующего половине периода несущей частоты, и может регулироваться от „ Е О до -. На фиг. 2 приведены кривые выходных фазных напряжений нреобразователя для частных случаев (т 4; fii/f 12 и т 6; /,,// 8) при максимальной глубине модуляции. Трансформаторы (фиг. 1) работают таким образом, что обмотки, подключенные к положительному полюсу источника питания постоянного тока (в интервале, когда энергия потребляется от источника), являются первичными, а остальные обмотки вторичными. В интервалы времени, соответствующие возврату энергии в источник питания, первичными являются обмотки трансформаторов, подключенные к отрицательному полюсу источника. Токи нагрузки преобразователя (выходной частоты /) распределяются равномерно между всеми обмотками трансформаторов. Основной магнитный поток в сердечнике трансформатора имеет высокую (несущую) частоту, что обусловливает относительно пебольщие габариты трансформатора. Эффективность схемы состоит в том, что частота пульсаций входного тока и выходного напряжения в т раз выше несущей частоты переключения ключей. Благодаря тому, что каждый ключ (вентиль) проводит лишь одну т-тую часть тока нагрузки и, следовательно, одновременно коммутируемый ток равен одной т-той части мгновенного значения тока нагрузки. Размах пульсаций входного тока и выходного напряжения равны соответственно 1/т тока нагрузки и 1/т напряжения питания. Предмет изобретения Регулируемый преобразователь постоянного тока в переменный с улучшенной формой кривой выходного напряжения, состоящий из т элементарных инверторов с широтно-импульсной модуляцией, отличающийся тем, что, с целью уменьшения веса и габаритов и повышения к.п.д. в каждую фазу включен т-стержневой трансформатор, содержащий на каждом стержне одну обмотку, начало которой соединено с выходным зажимом элементарного инвертора, а концы всех обмоток данного трансформатора объединены и образуют выходной зажим данной фазы регулируемого преобразователя, причем элементарные инверторы управляются с взаимным фазовым сдвигом на несущей частоте, равным 2л/т.

А А , .ar

и.г.1