Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное.
Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное трехступенчатое, содержащий однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концы трех последовательно соединенных обмоток которого подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя через управляемые ключи переменного тока. Напряжения на крайних обмотках равны амплитуде первой, а на средней обмотке - амплитуде второй ступени выходного линейного напряжения преобразователя и подключаются к средней и одной из крайних обмоток. . В результате на выходе формируется трехфазное трехступенчатое напряжение tl.
Известен также преобразователь ПОСТОЯННОГОнапряжения в трехфазное трехступенчатое, содержащий однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концы вторичной обмотки и ее средний вывод
через ключи переменного тока подключены к каждому иэ трех выходных выводов преобразователя. В зависимости
с от полярности напряжений на секциях вторичной обмотки меняется очередность их подключения к выходным выводам преобразователя и на нагрузке фор- мируется трехфазное трехступенч.атое
fQ напряжение 2}.
Известен также преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, с амплитудно-импульсной модуляцией, содержащий однофазный инвертор высокой частоты, выходом
15 нагруженный на первичную обмотку согласующего высокочастотного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с четырьмя отпайками, расположенными симметрично относительно
20 среднего вывода, образующего один ВЫХОДНОЙ вывод преобразователя. Крайние и промежуточный выводы соединены через управляемые ключи переменного тока с двумя другими выходными выво25дами преобразователя. Напряжения на секциях вторичной обмотки трансформатора относительно среднего вывода равны соответственно амплитудам ступеней линейного напряжения. Подклю30чая с определенной последовательнос) тью промежуточные выводы вторичной обмотки трансформатора к выходным выводам преобразователя, формирунЛг два трехступенчатых линейных напряжения , что достаточно для получения трехфазной системы напряжения 3 , Наиболее.близким по технической сущности к изобретению является пре образователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, с держащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные с ответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в две фазы и включены по схеме открытого треугольника, вершины которого непосредственно связаны с выходными выводами преобразователя, а каждая из указанных фаз содержит две параллельные ветви в одну из которых включены последовательно обмотки основного и вспомо гательного трансформаторов, а в дру гую - обмотка основного трансформатора, причем одни концы ветвей соединены между собой непосредствен но, а другие через ключи переменног тока. Выходное трехфазйое напряжение преобразователя имеет трехступе чатую форму и создается путем сумми рования или вычитания выходных напряжений инверторов, работающих на разных, частотах. В выходном напряжении известного преобразователя содержится значитель ный процент высших гармоник с порядковыми номерами п 11, 13, 23, 25. а коэффициент гармоник (К.) этого напряжения.равен 15,2%. Это приводит к увеличению потерь мощности в потребителе или к необходимости установки выходных фильтров 4. Недостатками известных преобразователей являются несинусоидальная форма кривой выходного напряжения, сложность схемы преобразователя, обусловленная большим числом ключей переменного тока (от 9 до 12). Цель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем что в преобразователе постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащем основной однофазный инвертор, нагруженный на первичную обмотку основного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой, образующей первый выходной вывод преобразователя, и вспомогательный инвертор, нагружен ный на первичную обмотку вспомогательного трансформатора, вторичные обмотки которого включены через ключи переменного тока между вторичной обмоткой основного трансформатора и выходными выводами преобразователя, каждая вторичная полуобмотка основного трансформатора выполнена с двумя промежуточными выводами, которые через упомянутые ключи переменного тока и вторичные обмотки вспомогательного трансформатора соединены с одним из двух других выходных выводов преобразователя, причем каждый крайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора также через ключ переменного тока соединен с промежуточным выводом одной и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора, связанной с крайним промежуточным выводом смежной полуобмотки основного трансформатора. На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - формы напряжений на обмотках основного и дополнительного трансформаторов, временная диаграмма импульсов управления ключами и форма напряжения на нагрузке. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор 1, выхЬд которого соединен с первичной об11откой трансформатора 2, выводы секций 3 8 его вторичной обмотки соединены через ключи 9-14 переменного тока, вторичные обмотки и секции 15-20 вспомогательного трансформатора 21, включенного на выходе вспомогательного однофазного инвертора 22, с выходными выводами преобразователя. В качестве ключей переменного тока могут быть использованы симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры, транзисторы, включенные в диагонали постоянного тока диодных мостов. Устройство работает следующим образом. Однофазные инверторы 1 и 22 работают на повышенных частотах и создают на обмотках трансформаторов 2 и 21 :переменные напряжения и ЦТРИ f формы которых представлены на фиг.2а. Управление ключами 9-14 осуществляется импульсами напряжения (тока) , диаграмма которых представлена на фиг.26. Причем импульсы, соответствующие графику Ugf подаются на ключ 9, графику U на ключ 10 и т.д. Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия включения гармоник, близких к основной. При этом величины амплитуд ступеней с первой по шестую () соответственно равны ,-sin7, U Ц -Б1п22,5°, 0, Uy -sin37,5, U4 Uj -sin52,5° , U y,-sia67,5 } Ug U sin82,5 , где амплитуда аппроксимирующей синусоиды, проходящей через середины горизонтальных участков ступеней. Для получения выходного напряжения ид с данными амплитудами ступеней величины напряжений на секциях 3-8 вторичных обмоток основного трансформатора (U jj-Ucg) должны быть связаны с амплитудами ступеней (фиг.2в) выходного линейного напряжения следующим образом. сг. . а напряжения на обмотках 15,, 18 (Uo& osiK ) и секциях 16, 17, 19 и 20 ( cfi с-(9 соо ) вспомо- ,, гательного трансформатора равны U).-Ui. 2 oeif 06-te 04-- и С16 +Uci7 С19+. сао Ue., -. Полупериод выходного напряжения преобразователя можно разбить на 12 равных интервалов. На первых двух интервалах замыкают ключи 9 и 14. На первом интервале к выходным выводам А и В через замкнутый ключ 9 прикладывается разность напряжений секции 3 и обмотки 15 равная ъл сг о&15 V i к выходам в и С через ключ 14 -разность напряжений секции 19 и суммар ного напряжения секций 3-5 ВС.-- Ucig4 C.%,Jc. - - -U к выводам С и А - алгебраическая сумма напряжений обмотки 15 и секций 4, 5 и 19 . UCA1 -()-(-U5)U4B результате формируется первая по жительная, пятая отрицательная и четвертая положительная ступени ли нейных напряжений Од , Ugj- , со ответственно. На втором интервале включенными остаются те же ключи, но меняется полярность напряжений на обмотках вспомогательного трансформатора. П этом к выводам А и В прикладывается сумма напряжений секции Зи обмотки 15, равная . Ua-Uji.,, UA6(L UCB+U0615 2 2 2 к выводам В и С сумма напряжений секций 19. 3. 4 и 5 , ecГ(.))-u к выводам С и А алгебраическая сумм напряжений обмотки 15 и секций 4, 5 и 19 (UAg2+ UBci)-()U3 U4.+U 2 т.е. на выходе формируется вторая положительная шестая отрицательная и третья положительная ступени линейных напряжений Од , U , . Натретьем интервале замыкают ключи 10 и 14, а полярность напряжений на обмотках основного и вспомогательного трансформаторов остается прежней. К выводам А и В через замкнутый ключ 10 прикладывается разность суммарных напряжений секций 3, 4 и 16, 17, равная Абг-и,гЧ4-(..,) и,.. iC выводам В и С через ключ 14 остались подключены прежние секции, поэтому напряжение U не изменяется и равно есэ к выводам С и А - сумма напряжений секций 5, 16, 17 и 19 UCA, -(UAe3+ BCj),,-U6) U. При этом формируются третья положительная, шестая отрицательная и вторая положительная ступени напряжеАЬ ъс соответственно. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами и формами напряжений на обмотках трансформаторов. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное шестиступенчатое напряжение, форма которого представлена на фиг.2в. Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуслав ливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения. Предлагаемый преобразователь обладает следующими преимуществами: имеет лучшую форму кривой выходного напряжения, в которой содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами п 23,25,47,49,...,а К 7,57% в выходном напряжении известного преобразователя содержится большее число высших гармоник, а Кг 15,2%);; обладает более высоким КПД и быстродействием жесткой внешней характеристикой, лучшей симметрией выходных напряжений и независимостью их величины и характера нагрузки, отсутствием возможных автоколебаний в системе преобразователь нагрузки за счет исключения выходных фильтров; позволяет более полно компенсировать реактивную мощность нагрузки, а следовательно, уменьшать емкость конденсаторов, устанавливаемых на входе преобразователя. Критический коэффициент мощ ности нагрузки, до которого происхо дит полная компенсация реактивной мощности, минуя источник постоянног входного напряжения, снижается до 0,131 вместо 0,265 в известной преобразователе; для изготовления вторичных обмоток трансформаторов требуется в 1,7 раза меньше меди, так как вторичные обмотки вспомогательного трансформатора включены не последовательно с вторичными обмотками основного трансформатора, как в известном преобразователе, а к их отпайкам. Это позволяет многократно в течение периода использовать вторичные обмотки трансформаторов, т.е улучшить их использование. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий основной однофазный инвертор, нагруженный на первичную обмотку основного трансформатора, вторичная обмотка которого выполнен со средней точкой, образуюшей первы выходной вывод преобразователя, и вспомогательный инвертор, нагруженный на первичную обмотку вспомогате ного трансформатора, вторичные обмотки которого включены через ключи перееденного тока между вторичной обмоткой основного трансформатора и выходными выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, каждая вторичная полуобмотка основного трансформатора выполнена с двумя промежуточными выводс1Ми, которые через упомянутые ключи переменного тока и вторичные обмотки вспомогательного трансформатора соединены с одним из двух выходных выводов преобразователя, причем каждый крайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора также через ключ переменного тока соединен с промежуточным выводом одной из вторичных обмоток вспомогательного трансформатора, связанной с крайним промежуточным выводом смежной полуобмотки основного трансформатора . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2720705/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2815957/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 1980. 3.Авторское свидетельство СССР 73,6306, кл. Н 02 М 7/515, 1978. 4.Авторское свидетельство СССР по заявке 3Q00673/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 04.11.80.
Us U,o Un
U,2
Ut)
UAB
