Изобретение относится к преобра- зовательной технике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного напряжения в переменное со ступенчатой близкой к синусоидальной формой кривой..
Известен преобразователь постоянного напряжения в N-ступенчатое переменное с промежуточным звеном высокой частоты, содержащий однофазный инвертор, выход которого соединен с первичной обмоткой согласующего высокочастотного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средним выводом и отпайками. Выходные выводы преобразователя образованы средним выводом вторичной обмотки трансформатора и точкой объединения одних силовых концов управляемых ключей, а другие силовые концы этих ключей соединены с N выводами вторичной обмотки трансформатора
.(где N - число ступеней напряжения на четверти периода). Напряжения на
.секциях вторичной обмотки трансформатора относительно выходного вывода равны амплитудам ступеней формируемого напряжения. Подключая поочередно эти секции к выходным выводам
преобразователяц формируют на выходу однофазное N-ступенчатое напряжение. Трехфазный преобразователь может быть построен путем подключения к
5 .5 выходным выводам трансформатора двух дополнительных коммутаторов, аналогичных имеющемуся. При этом число управляемых ключей увеличивается в три раза 1.
10
Недостатком данного устройства в случае формирования трехфазного напряжений является сложность схемы, обусловленная большим числом управляемых ключей.
15
Известен также преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, который содержит однофйзный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концы
20 трех последовательно соединенных обмоток которого подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя через управляемые ключи переменного тока Напряжения на крайних
25 обмотках равны амплитуде первой, а на средней обмотке - амплитуде второй ступени выходного линейного напряжения преобразователя, В зависимости от полярности напряжений на
30 обмотках выходные выводы преобразователя подключают к средней и одной из крайних обмоток. В результате на выходе формируется трехфазное трехступенчатое напряжение 23. Недостатком такого преобразователя также является большое число управляемых ключей переменно:го тока. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности преобразо ватель постоянного напряжения в трех фазное переменное с амплитудно-импульсной модуляцией, содержащий одн фазный инвертор высокой частоты, вы ходом нагруженный на первичную обмотку согласукнцего высокочастотного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с отпайками, рас положенными симметрично относительно среднего вывода, образующего .один выходной вывод преобразов ателя. Край ние и промежуточные выводы соединены через управляемые ключи переменного тока с двумя другими вых здныг 1и выводами преобразователя. Напряжения на секциях вторичной обмотки трансформатора относительно среднего вывода равны соответственно амплитудам ступеней линейного напряжения. Подключая в определенной последовательности промежуточныё выводы втори ной обмотки трансформатора к выходным выводам преобразователя, формируют два ступенчатьк линейных напряжения, что достаточно для получения трехфазной cиcтe Ы напряжений 3. Недостатком известного решения является сложность схемы преоб§ азователя, обусловленная большим числом ключей перег.данного тока, включенных на вторичной .стороне трансформатора и связанные с этим понижение надежности, усложнение системы управления и устройства принудительной коммутации при использовании тиристорных . ключей либо, дополнительное увеличени числа полупроводниковых приборов при использовании транзисторных ключей. Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение его надежности., Поставленная цель достигается тем что в преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий основной однофазный инвер тор с выходным трансформатором, сред ня-я точка вторичной обмотки которого образует один выходной вывод преобразователя, а крайние выво,цы транс форматора через первый и второй управляемые ключи переменного тока подключены к двум его другим выходным выводам, .третий и четвертый управляе лле ключи переменного тока, введен дополнительный однофазный инвертор с двумя выходными обмотками выходного трансформатора, которые одним из выводов подключены к выводам от средних точек полуобмоток вторичной обмотки трансформатора основного инвертора, а другие выводы .через третий и четвертый управляемые ключи переменного тока - к соответствующему выходному выводу противоположного плеча, при этом число витков одной секции вторичной обмотки основного трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора выбирают из соотношения 2:1. На фиг. 1 показана схема преобразователя; на фиг. 2 - форг/ы напряжений на обмотках основного и дополнительного трансформаторов,времен-. ная Диаграмма илтульсов управления ключами и форма напряжения на нагрузке. Преобразователь содержит основной однофазный, инвертор 1, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора 2, выводы секций 3-6 его вторичной обмотки через ключи переменного тока 7-10 и вторичные обмотки 11 .и 12 дополнительного трансформатора 13, включенного на выходе дополнительного однофазного инвертора 14, соединены с выходными выводами преобразователя А, В ,и с.В качестве ключей переменного тока могут быть использованы симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры и транзисторы, включенные в диагонали постоянного тока диод ных мостов. Устройство работает следующим 9 разом.. Однофазные инверторы 1 и 14 работают на частотах, превышакщих соответственно выходную частоту преобразователя в три и девять раз и создают на обмотках трансформаторов 2 и 13 переменные напряжения, формы которых представлены на фиг. 2 а. УпpaвJ:eниe ключами 7-10 осуществляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг. 26. Причем И1шульсы соответствующие графику 7 подаются на ключ 7, графику 8 - на ключ 8 и т.д. Выходное линейное напряжение преобразователя, представленное на фиг. 2 в, имеет равноступенчатую форму, а длительность средней (четвертой ) ступени равна Л/3. Для прлучения выходного напряжения преобразователя с такими параметрами ступеней напряжения на.. секциях 3-6 в торичной обмотки основного тpaнcфopмaтoipa {Ujj - , ) должны быть равны амплитуде второй ступени (и ) выходного линейного напряжения преобразователя. Uc5 и а напряжения на вторичных обмотках 11 и 12 дополнительного трансформатора 13 должнй быть равны амплитуде
первой ступени (U ) выходного напряжения
061-1 -Г Следовательно, о.тношение чисел
витков одной секции.вторичной обмотки основного трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора должно выбираться из соотншения 2:1. При этом амплитуда ступеней выходного напряжения отнетсятся между собой
U 1:2:3:4
Щ : U,j: и,:
Указанные соотношения амплитуд ступеней и напряжений на секциях и вторичных обмотках трансформаторов позволяют осуществить следующий принцип формирования выходного напряжения: первые ступени линейных напряг жений получают путем вычитания напряжений одной из секций 3-6 и одной из вторичных обмоток 11 и 12 дополнительного трансформатора, а третьи ступени - путем сумглирования этих напряжений. Вторые ступени формируют при отсутствии напряжений «а обмотках дополнительного трансформатора путем подключения одной из секций 3-6 квыходным выводам преобразователя. Четвертые ступени получают как сумму напряжений двух смежных секций 3 и 4 или 5 и 6. Период выходного напряжения преобразователя можно разбить на 18 равных интервало На первых трех интервалах заг икают ключи 9 и 10.
На первом интервале.к выходным выводам А и В прикладываются разность напряжений секции 5 и обмотки 12, к выводам В и С - .сумму напряжений секций 5 и 6, к выводам С и -А - суглму напряжений секции 6 и обмотки 12. в результате формируются первая положительная, четвертая отрицательная и третья положительная ступени линейных напряжений , сд соответственно. .
UBC. U
На втором.интервале исчезает напряжения на обмотках 11 и 12 трансформатора 13, поэтрму .напряжения и становятся равными U2, а напряжение Ug остается прежним.
На. третьем интервале меняется полярность напряжений на обмотках 11 и 12 дополнительного трансформатора. К выводам Лив прикладывается сумг-та напряжений секции 5 и обмотка 12, к выводамВ и С - сумма напряжений секций 5 и б, к выводам С и Л - разность напряжений секции б и обмотки 12. При этом формируются третья положительная,, четвертая отрицательная и первая положительная, ступени напряжений , Ugr. сл
На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами и формами напряжений на обмотках i трансформаторов. В результате р боты преобразователя на его выходе формируется трехфазное четырехступенчатое напряжение, форма которого представлена на фиг. 2в. Коэффициент гармоник этого напряжения К .
Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения
0 тока в двух направлениях и постоянст.во разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощнос5ти нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.
Устройство, выполненное по изобретению содержит значительно- меньшее число ключей переменного тока. Если С помощью прототипа формировать0четырехступенчатое напряжение, то потребуется 16 ключей переменногр тока, включенных на вторичной стороне трансформатора, т.е. в 4 раза больше, чем в предлагаемом преобра5зователе, а большое число ключей лриводит к усложнению системы управления преобразователем, а также к усложнению устройства коммутации в случае применения тиристорных клю0чей либо к необходимости включения значительного числа дополнительньЫ; диодов при использовании транзисторных, ключей. Кроме того, большое .число коммутаций ключей обусловли5вает увеличение коммутационных потерь мощности и понижение коэффициента полезного действия преобразо вателя.
40
Формула изобретения
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, со держащий основной однофазный инвер5 .тор с выходным трансформатором, средняя точка вторичной обмотки которого образует один выходной вывод преобразователя, а крайние выводы трансформатора через первый и второй
O управляемые ключи переменного тока подключены к двум его другим выходным выводам, третий и четвертый управляемые ключи переменноготока, отличающийся тем, что,
5 с целью упрощения и повышения надежности, введен дополнительный однофазный инвертор с двумя выходными обмотками выходного трансформатора, которые одним из выводов подключены
0 к отводам от средних точек полуобмоток вторичной обмотки трансформатора основного инвертора, а другие выводы через третий и четвертый управляемые ключи переменного токаSк соответствующему выходному выводу,
противоположного плеча, при этом число витков одной секции вторичной обмотки основного трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора выбирают из соотношения 2:1.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР . 688970, кл. Н 02 М 7/48, 1976.
2.Авторское свидетельство СССР ,по заявке 2720765/24-07,
5 кл. Н 02 М 7/48, 1979.
3.Авторское свидетельство СССР 736306, кл. Н 02 М 7/515, 1977.
с
%/j
и
7 8
6
3 W
dP
Tir
Олб
