(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ
1
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоиадальное.
Известен трех(}йзный инвертор с трехступенчатой формой кривой выходного напряжения, содержащий мост основных , мост дополнительных ключей, а также трансформаторы, первичные обмотки ко- jo торых соединены треугольником и подключены на выходе моста дополнительных ключей, а вторичные обмотки включены поспедоватепьно в цепь нагрузки основного моста. Ключи основного моста . управляются импульсами длительностью 180 эл. град, сдвинутыми друг относительно друга на 60 эл. град. В результате на выходе основного моста фору ируется двухступенчатое напряжение., коэффи- 20 циент гармоник которого равен 31,08%. Добавляя и. вычитая из этого напряжения дополнительное напряжение, снимаемое со вторичных обмоток трансформаторов, включенных на выходе дополнительного моста, получают трехступенчатое напряжение с коэффициентом гармоник, равным 15,2% Г Недостатком данного инвертора являет с я значительная масса и габариты трансформаторов, особенно на низкой выходной частоте. Кроме того, для согласования уровней постоянного входного и переме ного выходного напряжений требуется включение выходного трансформатора, который будет работать на выходной частоте, что также существенно увеличивает массу и габариты инвертора, усложняет его схему. .
Известен также трехфазный инвертор, содержащий мост основных ключей, выходная цепь которого имеет общую точку, связанную с -отводом автотрансформатора, включенного в диагональ дополнительного полумоста. Основной мост формирует относительно средней точки источника питания прямоугольные фазные напряжения, коэффициент гармоник которых равен ,5%. Улучшение формы этих напряже шй осуществляют путем сумкшрова гия каждого из них с выходным напряжеjraeM дополнительного полумоста, работаю щего на тройной частоте С2 . Однако результирующее двухступенчато фазное напряжение инвертора также содержит значительный процент высщих гар моник. В нем содержатся все нечетные гармоники, кроме кратных трем, а коэффициент гармоник выходного напряжения инвертора равен ,08%. Это приводит к увеличению потерь мощности Впотребителе или к необходимости установки выходных фильтров, которые увеличивают массу и габариты инвертора, ухудшают его КПД и динамические гюказат«ли, симметрию выходны напряжений и могут привести к автоколебаниям в системе инвертор - нагрузка. Кроме того согласование уровней входного постоявного и выходного переменного напряжеНИИ требует обычно применения трансформатора, работающего на частоте выходного напряжения инвертора, что также отрицательно сказывается на массе и габаритах всего устройства. Следовательно, недостаткам данного инвертора является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения, большая масса и габариты. Известен преобразователь Постоянного напряжения в трехфазное трехступенчатое напряжение, в котором выходное напряжение получают путем суммирования напряжений двух инверторов - трехфазный инвертор, содержащий преобразовательные ячейки, каждая из которь1х вьшолнена на управляемых ключах, образующих мост, диагональ переменного тока которого связана с цепью нагрузки, а длительность прямоугольного импульса выходного фазного напряжения составляет 150 эл. , и ; дополнительный преобразователь на отравляемых ключах, в цепь переменного тока которого включена первичная обмотка дополнительного трано форматора, вторичные обмотки которого включены последовательно с каждым управляемым ключом преобразовательных ячеек. Преобразовательные ячейки обра,зуют два трехфазных моста ключей, управляемых со взаимным фазовым сдвигом в 30 эп. град. Между смежными ячейками инвертора включены первичные обмотки трех трансформаторов, напряжения на которых сдвинуты друг относительно друга на 12О зл. град, и имеют вид двуполярных импульсов длительностью ,по 150 эл. град, с паузой на нуле в 30 эл. град. На интервалах импульсов в напояжекия суммируются по первичным цепям трансформаторов с напряжением дополнительной ячейки , работающих с шестикратной частотой. Результирующее линейное напряжение инвертора имеет трехступенчатую форму с паузой на нуле, в которой присутствуют высшие гармоники с порядковыми номерами п 11, 13, 23,. 25, а коэффициент гармоник этого напряжения равен 15,2% ГЗ. Основные трансформаторы работают на .-ВЫХОДНОЙ частоте, поэтому имеют большую массу и габариты. Значительное число управляемых ключей и обмоток трансформаторов существенно гусложняют схему инвертора. Недостатком данного инвертора является большая масса и габариты, сложность схемы. Цель изобретения - упрощение и улучшение массогабариткых показателей преобразователя. ПостаБпен1шя цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержащем ключи переменного тока, основной и вспомогательный инверторы, нагруженные соответственно на первичные обмотки Основного и вспомогательного трансформаторов, вторичные обмотки которых связаны с выходными выводами, оба инвертора выполнены однофазными, вторичные обмотки трансформаторов соединены в две фазы и включены по схеме OTKiaiToro треугольника, вершины которого непосредственно связаны с выходными выводами преобразователя, а каждая из указанных фаз содержит две параллельные ветви, в одну из которых включены последовательно охотки основного и вспомогательного тpaнcфopv aтopoв, а в другую обмотка основного трансформатора, причем одни концы ветвей соединены между собой непосредственно, а другие - через упомянутые ключи переменного тока. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразователя на фиг. 2 ,- v формы напряжений на обмотках основного и. вспомогательного трансформаторов, диаграмма импульсов управления ключами, форма выходного напряжения. Преобразователь (фиг. 1) содержит ос новной однофазный инвертор 1, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора 2, вторичнью обмотки 3-6 этого трансформатора через ключи переменного тока 7-10 соединены с выходными выводами преобразователя А, В, С. Кроме того, преобразователь соде1 жит вспомогательный однофазный инвер594тор 11, выход которого соединён с n.ef вичной обмоткой трансформатора 12, вторичные обмотки 13 и 14 которого соединены ;.лоследовательно с обмотками 3 и 4 основного трансформатора. Таким образом, вторичные обмотки трансформаторов вместе с ключами перееденного тока офазуют две фазы преобразователя, которые соединены,по схеме открытого треугольника, вершины которого образуют выхо; ные выводы Преобразователя. Устройство работает следующим образом. Однофазные инверторы 1 и 11 синхронизированы и управляются таким образом что на их выходах создаются переменные напряжения, формы которых представлены на фиг. 2с( . Управление ключами осушествляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг. 2б, причем импульсы, соответствуюшие графику 7, подаются на ключ 7, графику 8 - на ключ 8 и т. д. Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких к основной. При этом величины первой, второй и третьей ступеней выходного линейного напряжения соответственно ра1вны J-1 . (1+ Vs) U , и г (2+ Уз)-и (фиг. 26). Для получения напряжения с такими амплитудами ступеней величины напряжений на обмотках 3 и 5 трансфооматора 2 должны быть равпл 1) Unc ог 05 IL а на обмотках 4, 6 - на обмотках 13 и 14 .трансхЬору$атора 12 (1 равны и 0 110 4 5;-г Полупериод выходного напряжения можно разьить на 6 равных интервалов. На первом инте1 вале замыкают ключи 7 и 1О (фиг. 2 б ). При этом к выводам А, В прикладывается разность напряжений обмоток 3 и 13, УЛ ( равнаяида выводам В, Ав1.- г ч С - напряжение обмотки 6, равное Ug,,2-Uj , к выводам С, А - алгебраичеста сумма напряжений цбмоток 6, 3 . J Ui И 13, равная О .. и.ТГ -- ---Un.: 31 eii. В результате формируется первая положительная, третья отрицательная и вторая положительная, третья отрицательная и вторая положительная, ступени линейных напряжений ,0а, соответственно. На втором интервале меняется полярность 266 напряжений на обмотках 13 и 14 траноформатора 12, а включенными остаются те же ключк, поэтому линейные налряж ния становятся равными Ъ и - .(j 11 - (J Л6Г 0. 1 1 3 Uj %a-VT T i т. е. формируются вторая положительная, третья отрицательная и первая положи- тельная ступени линейных напряжений, На третьем интервале ..меняется поляр- кость напряжений на обмотках 3-6 траноформатора 2 и замыкаются ключи 8 и 9. выводам А, В прикладывается напряжение обмотки 4, равное УЗ , к вывоД В, С - сумма напряжений обмоток 5 и 14, равная (- U,) и к выводам С, А алгебраическая сумма напряжений обмо1° 4, 5, 4 равная (-U ) . При этом фор гаруются третья положительная, вторая и первая отрицательные ступени линеЯнных напряжений Уде, ВС|4;А I На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогичноописанному в соответствии с формами напряжений на обмотках трансформаторов и диаграммой импульсов управления ключа- ми. Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеопечивает воа южность прохождения тока направлениях и постоянство разноо ти потеншшлов фаз в течение каждого интервала... Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения. Предложенный преобразователь по сравнению с известным ravieeT меньшую массу и габариты. Он содержит два однофазных трансформатора, работающих на частотах не менее, чем в три раза превыщающих выходную частоту преобразователя. В схеме прототипа содержится четыре трансформатора, три из которалх работают на выходной частоте инвертора, поэтому имеют большую массу и габари- - Р преобразователь проще и надежнее, так как .содержит меньшее тгл YI ЬТП rvf.. irO Т f tM f Y nXflXT hjf tTC.IfI число управляемых ключей и обмоток трансформаторов. Если однофазные инверторы вьшолнены по нулевой схеме, а в качестве ключей использованы транзисторал, включенные в диагонали постоянного тока диодных мостов, то предлагаемый преобразователь содержит 8 транзисторов, а прототип 16, т, е. в два раза больше.
Большее число транзисторов приводит также к усложнению системы управле°ния инвертором.
Формула изобретения
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержащий ключи переменного тока, основной и вспомогательный инверторы, нагруженные соответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов, вторичные обмотки которых связаны с выходными выводами, от пичаюшийся тем, что, с целью упрощения и улучшения его массогабаритных показателей, оба -инвертора . выполнены однофазными, вторичные обмогки трансформаторов соединены в две
фазы и включены по схеме открытого треугольника, вершины которого непосредственно связаны с выходными БЫВО дами преобразователя, а каждая из тшзаннь х фаз содержит две параллельные ветви, в одну из которых включены последовательно обмотки основного и вспомогательного трансформаторов, а в другую - обмотка основного трансформатора причем одни концы ветвей соединены между собой непосредственно, а другие - через ключи переменного тока.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1,Авторское свидетельство СССР № 949831, кл. Н 02 М 7/48, 1972.
2,Авторское свидетельство СССР № 432642, кл. Н 02 М 7/48, 1971.
3,Авторское свидетельство СССР
№ 47818, кл. Н О2 М 7/537, 1977.
тр{2
Уу 7
f S 9 iO
