Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное напряжение

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к элек технике и может быть использовано системах вторичного электропитани и электропривода, Цель изобретения повьппение качества выходного напр жения. Преобразователь содержит Б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ.трехфазных мостовыхинверторных ячеек1.1 1.М на управляемых ключах 2 и возвратных диодах 3. Выходные цепи ячеексоединены с трехфазными обмотками4.14.0, расположенными на магнитопроводе вращающегося магнитного потока, По входной цепи трехфазные мостовые инверторные ячейки 1.1.Нвключены последовательно-параллельно,образуя р параллельных ветвей поК/р последовательно соединенных входных цепей трехфазных мостовых инверторных ячеек в каждой ветви, Концыветвей соединены с одним входнымвыводом преобразователя непосредственно, а с другим входным выводом -через обмотки уравнительного реактора5, который выполнен на р-стержневомпространственно-симметричном магнитопроводе с обмоткой на каждом стержне.1 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов системах вторичного электропитания и электропривода, 5Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения.На фиг.1 показана принципиальная структурная схема предложеннного преобразователя; на фиг.2 - пример О конструктивного выполнения уравнительного реактора (р - "5); на фиг.З - . годограф вектора потокосцепления; а на фиг,4 - диаграммы напряжений.Преобразователь (фиг.1) содержит 5 трехфазные мостовые инверторные ячейки 11 Б. Каждая ячейка содержит шесть управляемых ключей 2 (для упрощения показанных как транзистор) и обратных диодов 3, соединенных встречно-параллельно. Выходные цепи переменного тока ячеек 1,11,Б замкну-,Фты на трехфазные обмотки 4.14.Б, расположенные на магнитопроводе вращающегося магнитного потока и сдвину.25 тые пространственно по направлению вращения магнитного потока на углы (.-1)(ЗБ), где 3. = 1,2 Б - номер обмотки 4. Ячейки 1.11,Б соединены по входной цепи постоянного тока в р 30 параллельных ветвей через обмотки уравнительного реактора 5. В каждую ветвь включены последовательно Б/р ячеек 1, причем последовательно соединены те ячейки, у которых нарастание номера обмотки соответствует числу параллельных ветвей р. Например, при Б = 6 и р = 2 в одну ветвь включеныячейки 1.1, 1.3, 1,5, а в другую - 1.2, 1.4, 1.6. На магнитопроводе вра щающегося магнитного потока расположена также ш-фазная выходная обмотка 6.Входы управления управляемых клю-. чей 2 подключены к блоку 7 управления. 45Магнитопровод вращающегося магнитного потока выполнен подобно электрическим машинам переменного тока цилиндрическим или дисковым с числом пазов на полюс и фазу, равным или крат ным числу Б.Магнитопровод реактора 5 выполнен; при Б2 - двухстержневым или броневым, а при Б3 - трехстержневым с ппоской или пространственной магнитной системой; при Б5 (фиг.2). стер,жни 8 с обмотками располагаются в вершинах пятиугольника и зажаты пяти" угольными плоскими ярмами 9. Преобразователь работает следующимобразом. С блока 7 управления накаждую ячейку 1 по шести каналам поступают симметрично сдвинутые во времени импульсы управления ключами 2длительностью Т/3 + Т/(6 Б), где Т -период. Импульсы управления каждойпоследующей ячейки 1 сдвинуты навремя Т/(6 Б) соответственно номеру 1.обмотки 4 (фиг.З). На интервале повторяемости 1 (фиг.4)к фазам В 1 и С 1обмотки 4.1 приложено одинаковое напряжение. В зависимости от направления ток любой фазы проходит черезключ 2 или диод 3. Конец интервалаопределяется моментом закрыванияключа 2 фазы В 1.По отношению к другим Фазам и ячейкам фазу А 1, обмотку 4,1 и ячейку. на интервале 1 можно назватьцентральными, так как направлениеизменения их потокосцепления совпадает с магнитной осью фазы А 1, Еслипринять напряжение центральной фазыза единицу, то напряжения других1фаз, сдвинутых относительно центральной, уменьшены пропорционально косинусу угла сдвигаАфО, = соз(1-1);1 = соз(1-1) + 2 ь/33;= сов(1-1) + 4/33,где= 7 /ЗБ - единичный угол сдвига,а выпрямленное напряжение х-й инверторной ячейки 1 определяется разностью двух наибольших фазных напряжений. Для ячейки 1.1, которая подключена к центральной обмотке, выпрямленное напряжение минимально и составляет 1 + соз(2 Ф/3) = 1,5, а выпрямленные напряжения ячеек 1.2 и1.3, обмотки которых сдвинуты, увеличены, например Б = соз - + соз(- ++ - ),3С переходом на интервал 2 после размыкания ключа 2 фазы В 1 и замыкания ключа 2 фазы С 2 замкнуты накоротко фазы В 2 и С 2, а вектор потокосцеп- ления направлен параллельно фазе А 2. Поэтому ячейка 1. 2 становится центральной, а ячейки 1.3 и 1.1 - сдвинутыми, и напряжения их фаз и выпрямленные определяются по отношению к цент-ральной фазе А 2 и т.д.Если напряжение входной цепи постоянного токапреобразователя неизменно, 147 б 579, то неизменно и напряжение каждой центральной фазы на каждом интервале и, следовательно, неизменна длина вектора потокосцепления, а так как направления этого вектора задаются направлениями магнитных осей симметрично сдвинутых обмоток, то векторы описы" вают правильный многоугольник. В результате этого ступени фазных напряжер ний любой фазы обмотки пропорциональны косинусу угла между направлением магнитной оси фазы и направлением вектора потокосцепления, поэтому уровни ступеней аппроксимации совпадают со значением косинусоиды на середине каждого интервала аппроксима" ции .(фиг.4);.и образующая многоступенчатого напряжения является идеальной синусоидой. К обмоткам реак О тора 5 прикладываются выпрямленные напряжения 0,1 ячеек 1 (например, 0,1 , на фиг.4), изменяющиеся с тройной частотой и сдвинутые во времени на один интервал повторяемости. Откло кения этих напряжений от среднего значения на каждом интервале такие, что сумма напряжений на обмотках реактора 5 и магнитных потоков стержней равна нулю. Это позволяет выполнить магнитопровод без зазоров, в котором нулевой суммарный магнитный поток задается с одной стороны выпрямленными напряжениями ячеек, а с другой стороны для ненулевого суммар 35 ного магнитного потока магнитная цепь разомкнута.Таким образом, реактор 5 работает при симметричных режимах преобразова". теля без уравнительных токов и с ма лой энергией намагничивания. При нарушении симметрии и понижении .выпрямленного напряжения одной из ячеек 1, например, за счет несимметрии нагрузки или Рри однофазном выходе по- являются уравнительные токи, восстанавливающие постоянные соотношения между выпрямленными и, следовательно,фазными напряжениями, что сохраняетуровни ступеней, аппроксимирующихкосинусоиду.Формула изо бре тения1. Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное напряжение, содержащий Б трехфазных мостовых инверторных ячеек, каждая из которых выполнена на шести управляемых ключах, шунтированных возвратными диодами, и по выходной цепи соединена с трехфазной обмоткой, расположенной на магнитопроводе вращающегося магнитного потока, причем трехфазные обмотки сдвинуты пространственно одна относительно другой на угол (х-Ч )Ф/ЗБ, где д = 1,2,3 Н - номер трехфазной мостовой инверторной ячейки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, число Б выбрано кратным двум или трем, входные цепи трехфазных мостовых инверторных ячеек соединены последовательно-параллельно так, что образуют р параллельных ветвей, где р ъ 2, из И/р последовательно соединенных входных цепей трехфазных мостовых инверторных ячеек в каждой ветви, причем в каждую ветвь с номером К входят ячейки с номеромК + (,-1)р, где 1, ф 1,2,3, - целое число, одни концы всех ветвей подключены к первому входному выводу преобразователя, а каждый из других концов каждой из ветвей подключен к второму входному выводу преобразователя через соответствующую обмотку введенного уравнительного реактора.2. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что уравнительный реактор выполнен с р-стержневым пространственно симметричным магнитопроводом, на каждом стержне которого расположена соответствующая обмотка.147 б 579 Составитель В.Моннедактор А.Маковская Техред М.Ходанич Коррект уска иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул арина, 1 О Заказ 21 бб/55 Тираж 647 ВНИИПИ Государственного комитета по иэ 113035, Москва, ЖПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5