(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ /л-ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ОДНОФАЗНОЕ
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частотно-регулируемом электропри воде и автономных системах электроснабжения. Известны прес разователи /ЯЬ-фаэного напряжения в однофазное, выполненные в вице амплитудно-импульсных модуляторов на ключах с двухсторонней проводим остыю ij . Недостатком указанных устройств является присутствие ширежого спектра выс ших гармоник в выходном напряжении, что ухудшает качество выходной энергии преобразователей. Наиболее близким к кзобретешоо по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь, котс рый содержит основной комплект из Л амплитудно-импульсных модуляторов (при 7П 3 и /У 3), подключенных к фазам входного напряжения, выполненных на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью по схеме однофазного инвертора и| нагруженных на трансформаторы, выходные обмотки которых соединены последовательно и образуют общий выход этих амплитудно-импульсных мод пяторов, а также блок управления, состоящий из последовательно связанных между собой задающего генератора и делителя частоты, один выход которого подключен ко входу основного JV -канального распределителя имцупьсов, собранного по схеме кольцевого сдвигающего счетчика, выходы каждого из каналов котфого через оконечные усилители мощности связаны d управляющими входами ключей основного комплекта из / амплитудно-импульсных модупятор ж 2. Принцип работы известного щ)еобразователятг; -фазного напряжения в однофазное основан ва пофазвой коммутации входного 1 -фазного напряжения с частотой , встомогательным TTJ -фазным напряжением типа меандр с частотой :f с последующим алгебраическим суммированием промодулированных напряжений. .Это
риводит к формированию на выхоце пребразователя квазисинусоицального напряения.
Недостатком такого преобразователя вляется присутствие широкого спектра
высших гармош1к в вь1ходном напряжений:, то Является пригшной низкого качества выходной энергии. Так при т 3 и /К 3 оэффициент гармошж выходного напряжешя равен 31,08%.Ю
Цепь изобрете1шя улучшение качеста выходной энергии путем улучшещет гарогшческого состава выходного напряжегшя реобразователя.
Поставленная цель достигается тем, 3 что преобразователь 77 -фазного напряжеш1Я в оцнофазкое, содерхшцщй азновкой комплект из // амплитуцно И|У(пульсных модуляторов, вьшолненных на полностью управляемых ключах с двухсторон- :20 ней провоаимостью по схеме однофазного инвертора и нагруженных на трансформаторы, выхоцные обмотки которых соединены последовательно и образуют обшлй вьтход этих амплитудно-импульсных моду- ляторов, а также блок управления, состояшдй из последовательно связанных мен-йу собой зацгаощего генератора и цэгжтегш частоты, один выход которого подключен ко входу основного /К -канального рас- пределител импульсов, собрашюго по схеме кольцевого сдвигающего сче-тчика, выходы каждого из каналов которого )ез оконечные усилители мощности: связаны с управляющими входами ключей осноБ-«5 ного комплекта из /}f ампга тупно-импульсных модуляторов, -снабжен К дополшительными комплектами из Д амплитудно-импульсных модуляторов, выпойнан ных по схеме основного комплекта из / амплитудно-импульсных модуляторо:а причем, последовательно соединепные выходные обмотки трансформаторов А nonofiЕ-штельных комплектов из // ампянтуцно-импульсньи. модуляторов соединены послековат-ельно с общим выходом основного комплекта из /т амплитудно-импульсных модуляторов и образуют о5ав-1:й выход преобразователя,а также К дополнитеяЕ нымн
- /V-канальными распределителями импул сов, управляющими входами подключекнььми к выходам основного /V -канального распределителя импульсов, а тактовыми входами соединенными с другими в:ходами целителя частоты, причем, выхопь каждого из каналов К допол Шгельны - iV -канальных распределителей импу ...:в че|рез оконечные усилители моаинютл сая
заны с управляющими выходами ключей К дополнительных комплектов из / амплИтуано-импульсных модуляторов. При этом каждый из /( дополнительных /У канальных распределителей импульсов выполнен по схеме парафазного сдвигающег регистра, а делитель частоты - по схеме кольцевого сдвигаюшего счетчика.
На фиг. 1 представлена функпиональная схема предложенного преобразователя на фиг. 2 - пример вьшолнения ключа с двухсторонней проводимостью; на фиг. 3 и 4 - фуш-илиональная схема и диаграммы поясняющие приндип работы схемы блока управления преобразователя /77-фазного капрЯжения в однофазное; на фиг. 5, 6 и 7 - диаграммы, поясняющие формировагше (1 К) промодулированных напряжешШ (япя случая гп 3) фазы А фазы Ё и фазы С; на фиг, 8 - щ аграммы, пояс1-шющие формирование из (1 К)Д2прой7одуяированных напряжений выходного квази,си; 1усоидального напряжения.
Преобразователь пг -фазного напряжеi&iSi в о.дносЬазное содео | ит основной 1
и К дополнительных. 2 комплектов из /V Едентичкых амплитудно-импульсных модуляторов 3 (К 3 H/y 3 ), выполнен5гых на пол:постью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, каждый из которых выполнен в виде однофазного явухполупернодного выпрямителя 4 с силовым транзистором 5, включенным в аиагопапь постоянного, тока, входнь ми эьгЕодами пошс.шоченных. (прИ7П 3) к фазам А, В, С, О, ЕХОЦНОГО напряже)шя, а выходами нагрулганных на трансформаторы 6, последовательно соединенные вьь ходные обмотки которого в тогкак 7 и 8 образуют общий выход преобразователя т/ -йзазного напряжения в однофазное, а т;жлш блок 9 управления, состоящий из послецоБательно связанных между собой запаюшего генератора 10 и целителя 11 частоты, ош1н выход которого подключен к тактовому входу 12 основного /К -канального (/V 3 ) распределителя 13 импульсов, а другие выходы соединены с тактоБЫми входами 14, 15 и 16 К дополшст-ельных /у -канальных { и /К 3) распределителей 17 импульсов, управляющим:и; входами подключенных к выходам 18 и 19 основного -канального распре де.ша-е,та 13 импульсов. Выходы каждого из каналов основного и /{ дополнительных /К -канальных распределителей 13 и 17 импульсов через оконечные усилитеян 20 мощности связаны с управляющими входами полностью управляемых ключей с двухсторонней про водим ос т too основного 1 и К дополнительных 2 комплектов из л -амплитудно-импульсных модуляторов 3, Делитель 11 частоты выполнен-по схеме 21 кольцевого сдвигающего счет чика (например с коэффициентом деления равным четырем),, основной /V -канальный распределитель 13 импульсов - по схеме 22 кольцевого сдвигающего счетчика, а каждый из К дополнительных /г канальных распределителей импульсов 17 (К 3 vi f/ 3) выполнены по схеме 23 парафазного сдвигающего регистов. Принцип работы предлагаемого преобразователя т. -фазного напряжения в однофазное основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции выходного щ -фазного напряжения с частотой -.вспомогательным П -фазным напряжением с частотой , каждая из фаз которого К раз дополнительно сдвинута схемой бл ка управления на угол/ . Так при1Т1 3 К 3 и /У 3 выходные импульсь 24, 2 и 26 напряжения, схемы 22 основного yj/ -канального распределителя 13 импул сов дополнительно сдвигаются 3 раза на угол / 30 схемами 23 К допопнительнь / -канальных распределителей 17 импульсов, которые формируют на выходах импульсы 27-35 напряжения. В результате ам плитуaHd-импульсной модуляции фазы А входного напряжения 36 вспомогательными напряжениями 37, 38 и 39 формируются три амплитудномодулированных напряжения 40, 41 и 42 (выделены жирной линией), алгебраическое суммирование которых с напряжением 43, полученным в результате амплитудно-импульсной модуляции входного напряжения 36 вспомогательным напряжением 44, приводит к формированию напряжения 45. Аналогично происходат формирование напряжений 46 и 47 в результате амплитудно-импульсной модулящш фаз В и С входные напряжений 48 и 49 вспо могательными напряжениями 50, 51, 52 53 и 54, 55, 56, 57 соответственно с последующим алгебраическим суммированием мшштудно-модулированньк напряжений 58, 59, 6О, 61 и 62, 63, 64 и 65. Алгебраическое суммирование напряжений 45, 46 и 47 приводит к формиров нию на выходе предлагаемого преобразо вателя гп -фазного напряжения в однофазное квазисинусоидального напряжения 66 с улучшенным гармоническим составом. Используя метод гармонического ана- лиза, можно показать, что коэффициент гармоник выходного напрях ения предлагаемого преобразователя при/я 3, Ж 3, К 3 и углах - I н Т соответственно равен 16,9% к 9,5%. Во втором случае при ( / тт ) делитель 11 частоты выполняется по схеме кольцевсмг-о совигаюшего счетчика с коэффициентом целения равным 8. Таким образом, яопользование К дополнительных комплектов из Ж амплитудно-импульсных модуляторов К дополнительных /f -канальньк распределителей импульсов и делителя частоты, выполненного по схеме кольцевого сдвигающего счетчика, позволяет значительно уменьшить коэффшщент гармоник выходного вапряжения (с 31,О8% у йэвестнот-о цо 16,9% и 9,6% различных значениях угпа Т У предлагаемого технического решенатя), а следовательно,- повысить качество БЫХОФОЙ энергии преобразователя. Кроме того, вьшолнение каждого из К дополнительных /V- канальных распределителей импульсов по схеме парафазного сдвигающего регистра позволяет значительно улучшить помехоустойчивость схемы блока управления предлагаемого преобразователя. Формула изобретения 1, Преобразователь ITL -фазного напряжения в однофазное, содержащий основной комплект из /У амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных на : полностью упрзвляемых ключах с двухсторонней проводимостью по схеме однофазного инвертора и нагруженных на трансформаторы, выходные которых, соединены последовательно и образуют общий выход этих амплитудно-импульсных модуляторов, а также блок управления, состоящий из последовательно связанных между собойзадающего.генератора и делителя частоты, один выход которого подключен ко входу основного Д/ -канального распределителя импульсов, собранного по схеме кольцевого сдвигающего счетчика, выходь каждого из каналов которого через оконечные усилители мощности связаны с управляющими входами ключей основного комплекта из /У амплитудно-импульсных модуляторов, о тличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходной энергии пу« тем улучшения гармонического состава выходного напряжения, он снабжен К до полнительными комплектами из /V амплитудно-импульсных модуляторов, выпол ненных по схеме основного комплекта из N амплитудно-импульсных модуляторов, причем, последовательно соединенные выходные обмотки трансформаторов К дополнительных комплектов из jfV амплитудно-импульсных модуляторов соединены последовательно с общим выходом основного комплекта из Аампли тудно-импульсных модуляторов и образую общий выход преобразователя, а также К дополнительными М -канальными рас пределителями импульсов, управляющими входами подключенными к выходам основного л -канального распределителя импульсов, а тактовыми входам сое-диненными с другими входами делителя частоты, причем, выходы каждого из ка;налоБ К дополнительных Л/ -канальных распределителей импульсов через оконечньш усилители мощности связаны с управляюшдми входами ключей К дополнительных комплектов из /У амплитудно-импульсных моауляторов. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый из К дополнительных /V канальных распределителей импульсов выполнен по схеме парафазного сдвигающего регистра. 3.Преобразователь по пп. 1 и 2, о тличающийся тем, что делитель частоты выполнен по схеме кольцевого сдвигающего счетчика. Источ101ки информации, принятые во внимашге при экспертизе 1.Патент США . 3170107, кл. 321/7, 16.02.65. 2.Карташов Р. П. Чехет Э. М. функциональные схемы преобразователей частоты В кн. Устройства преобразовательной техники ,. Вып. 2. К. Наукова думка 1969:
2
г
Фа г. г
/
fO
Ф«г.&
.Л.
1,5
ui.S
S2
..ii
