Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 H02M1/12 

Л

Изобретение относится к электрот-: технике и может быть использовано и системах вторичного электропитания электропривода для преобразователя

постоянного напряжения в переменное посредством инверторов.

Известны регулируемые однофазные преобразователи с многотактной широТно-импульсной модуляцией для формирования ступенчатого выходного напряжения Cl.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь с многостержневыми трансформаторами, содержащий М элементарных инверторов с широтно-импульсной модуляцией и М-стержневых трансформаторов,.имеющих по одной обмотке на каждом стержне. Начала обмоток каждого трансформатора подсоединены к выходным выводам соответствующих фаз элементарных инверторов, а концы объединены и являются точками подсоединения соответствующих фаз нагрузки Т2.

Число фаз элементарного инвертора и количество М-стержневых трансформаторов равно числу фаз регулируемого преобразователя и нагрузки.

Каждый элементарный инвертор собран на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью. Управление ключами дсуществляется на несущей частоте f со взаимным фазовым сдвигом для соответствующих фаз

10 элементарных инверторов, равным 2t/M.

Формирование переменного напряжения выходной частоты f (низкой по

15 сравнению с f«) на нагрузке осуществляется регулированием по синусоидальному закону относительной длительности проводящего состояния каждого из ключей за каждый следующий

20 друг за другом период «есущей частоты. Для всех М соответствующих фаа элементарных инверторов модулирующая синусоида одна и та же.

Таким образом, на выходе каждого трансформатора имеется М-фазная сие тема несинусоидальных напряжений, в котором можно выделить гармоники, образующие симметричные и нулевые последовательности. Очевидно, что напряжения симметричных последовательностей, среди которых основная - гармоника несущей частоты f, являются составляющими фазными напряжений трансформатора и определяют режим его перемагничивания. Они не создают токов нулевой последовательности и, следовательно,не проявляются В напряжении нагрузки. Напротив, гар МОНИКИ напряжений нулевой последовательности, среди которые основная гармоника выходной частоты, являются составляющими напряжения нагрузки и не проявляются в фазных напряжениях трансформтора {если пренебречь сопротивлением его обмото для токов нулевой последовательносити и активными сопротивлениями). Протекание токов нагрузки, являющихся токами нулевой последовательности,, обуславливает наличие однонаправленных по стержням потоков рассе ния, которые замыкаются по воздуху. Величина этих потоков рассеяния обуславливает величину индуктивного сопротивления трансформаторов для токо нагрузки. Наличие индуктивного сопротивления рассеяния трансформатора, включенного последовательно с нагрузкой. делает мягкой внешнюю характеристи ку преобразователя, снижает использо вание вентилей преобразователя по на пряжению и приводит к увеличению сечения стержней трансформатора из-за дополнительного подмагничивания их потоками нулевой последовательности (частоты). Цель изобретения - уменьшение габаритов и увеличение жесткости внешней характеристики преобразователя путем уменьшения индуктивного сопротивления трансформаторов для токов н левой последовательности. Указанная цель достигается тем, что е преобразователе на каждом из стержней каждого трансформатора расположена дополнительная вторая обмот ка с числом витков, равным числу, вит ков первой обмотки, все вторые обмот ки каждого КЗ трансформаторов начало подключены к выходному выводу

данной фазы преобразователя, а конец каждой первой обмотки соединен с концом каждой второй обмотки, расположенной со сдвигом на К стержней, где ,К не кратно ни одному из простых сомножителей числа элементарных инверторов.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит М элементарных М-фазных инверторов 1 (для примера показан преобразователь, где N , М 3) и М трансформаторов 2, выполненных на сердечнике с числом стежней, равным N. Каждый элементарный инвертор выполнен на полностью управляемых ключах 3 с двухсторонней проводимостью. Ключи 3 управляются на несущей частоте с взаимным фазовым сдвигом для соответствующих.фаз элементарных инверторов, равным 2ir/N и без сдвигана выходной частоте. Трансформатор 2 каждой фазы преобразователя содержит N стержней, на каждом из которых размещено по две одинаковые обмотки и $. Начала обмоток подключены к выводам переменного тока соответствующих фаз элементарных инверторов. Начала обмоток 5 объединены и являются точкой подсоединения соответствующей фазы нагрузки. Концы обмоток k соединяются с концами обмоток 5 со сдвигом на один или на К стержней так, что обмотки, расположенные на одном стержне, непосредственно не соединяются между собой. Число К при этом не должно быть кратно ни одному из простых сомножителей числа N. (Например, при N 8 может быть К 1, 3, 5, 7 и не может быть К 2, 4, 6). Очевидно, что для уменьшения установленной мощности трансформатора следует выбирать число К, наиболее близкое к N/2. Ток 44 (част.оты )нагрузки преобразователя распределяется равномерно между обмотками трансформатора. При указанном выполнении трансформатора на каждом стержне оказывается две обмотки,МДС от токов нагрузки в которых направлены встречно.Поэтому при выполнении обмоток с высокой магнитной связью (например концентрическими или чередующимися) потоки нулевых последовательностей/практически отсутствуют. Тем самым индуктивное сопротивление трансформатора, обусловленное этими потоками, будет сведено к минимуму. В результате жесткость внешней характеристики и использование клю-. чей преобразователя по напряжению существенно повышается, позволяет снизить установленную мощность ключей и габариты преобразователя. Формула изобретения Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное,: содержащий N элементарных М-фазных инверторов и М трансформаторов, имею щих N стержней, на каждом из которых расположена первая обмоТка, подключенная началом к выходному выводу соответствующей фазы элементарного инвертора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гaбaJJИтов и увеличения жесткости внешней характеристики путем уменьшений индуктивного сопротивления трансформаторов токов нулевой последоввтельности, на каждом из стержней калдого указанного трансформатора расположена дополнительно вторая обмотка с числок витков, равным числу витков первой обмот)и, причем все вторые обмотки каждого трансформатора началом подключены к выходному выводу данной фазы преобразователя, а конец каждой первой обмотки соединен с концом второй обмотки, расположенной со сдвигом на К стержней, где К не кратно ни одному из простых сомножителей числа N. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сб. статей. Электромеханические устройства систем автоматики, Томск, 1973, с. 17. 2. Авторское свидетельство СССР tf 3811АА, кл. Н 02 М 7/537, 1971.