Способ преобразования постоянного напряжения в многоступенчатое переменное

СОЮЗ СОВЕТСКИХдиРЕСПУБЛИК . 091 (11) 3(51) Н 02 М 7/48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯдвосаи двюдтвдтви ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 2782828/24-07 (22),25.06.79 (46) 07.10.83. Бюл. 9 37 (72) Г.С.Выцык, Ю.П.Иванов и В.В.Михеев (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.31457(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР 9 558361, кл. Н 02 М 7/537, 1974.2Константинов В.Г. Многофазные преобразователи на транзисторах, фЭнергия, 1972.3. Руденко В.С, и др, Преобразовательная техника. Киев 1 Высшая школами, 1978, с. 403.4. Руденко В.С. и др. Разработка и исследование тиристорного преобразователя частоты с улучшенной формой выходного напряжения, Сб,фсов- ременные задачи преобразовательной техники, т. 4, Киев, Наукова дум каф, 1975, с. 126-135.(54)(57) 1. СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОСГУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ путем формирова н ния и последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формы равной амплитуды,сдвинутых ; относительно один другого на уголи последующего их суммирования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем уменьшения его коэффициента гармоник, между имптульсами прямоугольной формы каждой из и упомянутых последовательностей вводят паузу длительностью М =п, где и) 212. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при формирова. а нии однофазного многоступенчатого напряжения угол М задают равным Ф = н 5Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для построения вторичныхисточников питания устройств электроавтоматики и электропринодов переменного тока малой мощности (до единиц КВА) в тех случаях, когда требуется согласование уровней напряжений питающей сети и потребителя, повышенное качество преобразовательной энергии и приемлемые массогаба Оритные,показатели вторичного источника.Известен способ преобразованияпостоянного напряжения в многоступенчатое переменное при помощи инверторов с уменьшением количествавысших гармоник напряжения н самомконверторе, т,е. до Фильтрации (1 )С 23 и СЗ 3.Однако применение выходных Фильтров приводит к увеличению массы,габаритов устройства и снижениюего КПД, особенно на низких частотах.Кроме того, применение Фильтровограничено из-за возможности возник 25нонения резонансных явлений при питаййи от преобразователей электродвигателей и нестабильности Формыкривой напряжения в некоторых режимах, Совмещение в инверторе функций инвертирования и формированиянапряжения многоступенчатой форьы, близкого по форме к синусоидальному, позволяет избежать отмеченных недостатков.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ, согласно которому формируюти последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной Формыравной амплитуды, сдвинутых относительно один другого на угол, иэатеМ суммируют их 4) .Недостатки известного способапреобразования - невысокое качество выходного напряжения и плохие мас 45согабаритные показатели устройства,реализующего способ, так как дляполучения многоступенчатого напряжения, близкого по форме к синусоидальному, требуется осущестнить сум 5мирование достаточно большого числа прямоугольных переменных напряжений,Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путемуменьшения его коэффициента гармоник,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу преобразования постоянного напряжения вмногоступенчатое переменное путем 60формирования и последовательностейзнакопеременных импульсов прямоугольной формы равной амплитуды, сдвинутых относительно один другого наугол, и последующего их суммиро 65 нания, между импульсами прямоугольной формы каждой из упомянутых последовательностей вводят паузу длительностью К =и т, где и ), 2,Кроме того, при формированииоднофазного многоступенчатого напряжения угол с(, задают равным ЫНа фиг, 1 представлена блок-схема преобразователя, реализующегоспособ; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие принцип формированиявыходного напряжения при и=4,: - ",ф МЫ=п ,(где (, - длительность паузы между имрульсами прямоугольной формы)Принцип формирования управляющихсигналов ключей иннерторон при формировании кривых выходного напряжениясогласно предлагаемому способу поясняется временными диаграммами(фиг. 2 а,б, б ) при= ф/Зп и 0(- и 3где У-У -сигналы управления, подаваемые на управляющиевходы ключей иннертора;йЦ -0 - напряжения выходнойк нчастоты, сдвинутые отно.сительно один другого,на угол;0- Форма выходного напряжения преобразователя.Число и выбирается н каждом кон-,кретном случае применения исходя иэ заданного качества выходного напряжения"Согласно известному способу (41постоянное напряжение преобразуют ви последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной Формы,сдвигают их по фазе относительноодин другого на угол , а затем суммируют. Согласно предлагаемому способу наряду с этими операциями дополнительно между импульсами прямоугольной формы каждой иэ и последовательностей вводят паузу К ,длительность которой взаимосвязана сдлительностью угла. При этом длительность указанной паузы задаютравной и у (фиг. 28) .Для конкретизации изложения в иллюстрациях на фиг, 1 и 2 взято и=в=4, Четыре напряжения У-У сдвигают относительно один другого сцелью упрощения аппаратурной реализации, например, на угол=/н.Суммируя напряжения У, на выходе преобразователя формируют многоступенчатое напряжение П (фиг, 25)и фиг. ЗЬ) с улучшенным гармоническим составом.Преобразователь, реализующий способ (фиг, 1), содержит четыре идентичных параллельных канала, каждыйиз которых содержит. однофаэный мостовой иннертор 1 с четырьмя ключами2 - 5, образующими две его стойки.Иявертор 1 нагружен на первичную обмотку 6 согласукщего трансформатора 7, Его вторичная обмотка связана с выходными выводами канала..Выходы всех четырех каналов соединены последовательно. За счет введения паузы между полуволнами выходного напряжения каждого из каналов и сдвига этих напряжений на соответствующие фазовые углы можно полу чить соответственно меньшее искажение результирующего выходного напряжения преобразователя по сравнению с прототипом.Принцип формирования управляющих 10 сигналов преобразователя (Фиг. 1) поясняется временными диаграммами (Фиг. 2 а,Б,Ь ) на примере Формирования напряжения П1На интервале 0 - / формируют от пираюцие сигналы для ключей 2 и 4 йнвертора 1 и запирающие сигналы для ключей 3 и 5, чем обеспечивают формирование паузы между полуволнами выходного напряжения инвертора 1, 2 О так как одновременно замыкают пару ключей, подсоединенных к общей точ- кЕ цепи питания, На интервалеф/1 -и формируют отпирающие сигкалы для ключей 2 и 5 инвертора 1 и запирают, щие сигналы для ключей 3 и 4. При этом в обмотках трансформатора 7 . Формируют прямоугольный импульс положительной полярности, Принцип дальнейшего Формирования управляющих сигналов ключей инвертора 1 понятен из последуюцего рассмотрения временных диаграмм на фиг. 2 о,5 и аналогичен уже рассмотренным ситуациям., формирование напряжений 13 -(1 на выходе второго, третьего и четверто З 5 го каналов осуцествляют аналогично.Блок-схема преобразователя (фиг. 1) содержит также однофазные 1 инверторы 1,8,9 и 10, согласующие трансформаторы 7,11,12 и 13, за дающий генератор 14, фазосмещаюцее устройство 15 и системы 16 - 19 управления каналов. Однофазные инверторы выполнены на диодах н полностью управляемых ключах. управляемые ключевые элементы (2 - 5) служат для пропускания активной мощности от первичного источника к нагрузке через трансформаторы, а неуправляемые вентили для пропускания реактивной энергии.Задающий генератор 14 предназначен для формирования последовательности импульсов, управляющей фаэосмещающим устройством 15 и системами управления ключей инвертора.Фазосмецаюцее устройство 15 обеспечивает фазовый сдвиг выходных на 11 В . Тпряжений ,У,Ои О каналов. Системы 16 - 19 управления каналов формируют сигналы управления ключами однофазных инверторов.Предлагаемый способ позволяет существенно улучшить качество выходного напряжения преобразователя эа счет уменьшения его коэффициен.а гармоник и уменьшить массу при ап" паратурной реализации,При рассмотренном числе каналов,равном четырем, предлагаемый способ позволяет получить выходноенапряжение преобразователя с К(ц)==9,1, в то время как прототипобеспечивает при том же числе кана-.лов К,(1 16,2, Предлагаеияй способпозволяет также получить лучшее качество выходного напряжения применьшем числе каналов, чтс приводитк его упрощению и обеспечивает лучшие массогабаритные показатели приего аппаратурной реализации.Причисле каналов, равном трем, коэффициент гармоник напряжения, получаемого по предлагаемому способу, равен 11,6, что существенно лучше,чем у прототипа при числе каналов,равном четырем (16,2),Филиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул. Проектная