Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное

(Ю (И) 2 И 748 13 1 НИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ фБюл, В 14научно-исследоваут электромеханики 2(088 8) и др.-,ель с одноном повышенние эффекоазовательова думка Исследование средственного ,двухполярной импульсной ия инвертораективности льной техника 1, 1972,623 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) 1Грабовецкий Г;В Тиристорный преобразова фазным промежуточным зв ной частоты.-В кн 4 Повыш тивности устройств поео ной техники. Киев, фНау 1972, ч,3, с.204-210, .2. Мыцык ГС, и др. некоторых способов непо формирования сигналов с и однополярной широтно- модуляцией для управлен ми.-В кн. Повышение эфф устройств преобразовате ки. Киев, Наукова дум ч.2, с. 377-385.(54)(57) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ, заключающийся в преобразовании постоянного напряжения в многофазное переменное напряжение повьааенной частоты, трансформации его и преобразовании в напряжение заданной частоты путем циклического подключения каждой из фаз напряжения повышенной частоты в порядке их чередования к выходным выводам преобразователя с , помощью ключей с двухсторонней проводимостью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества преобразованной электроэнергиии расширения области применения, иа вторичной стороне трансформаторФ Мого узла формируют симметричную четырехфазную систему напряжений, . имеющих в каждом полуперноде паузудлительностью 90 эл. град.Изобретение относится к преобра- ,зовательной технике и может бытьиспользовано в системах электропита.ния и электропривода для полученийпеременного напряжения квазисинусоидальной формы при улучшенном качестве электроэнергии,Известен способ преобразованияпостоянного напряжения в переменноезаключающийся в преобразовании постоянного напряжения в однофазное Опеременное напряжение повышеннойчастоты, трансформации его и преобразовании в переменное напряжениезаданной частоты с помощью непосредственного преобразователя частоты, выполненного на ключах с двухсторонней проводимостью (11 .Недостатком такого решения является низкое качество кривой выходного напряжения за счет большой ,2 Оамплитуды пульсаций.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ преобразования, заключающийсяв том, что постоянное напряжение 2 щпреобразуют в многофазное (напримерв трехфазное) напряжение повышеннойчастоты, трансформируют его и преОбразуют в переменное напряжениезаданной частоты с помощью ключейс двухсторонней проводи)юстью 12.Увеличение числа Фаз несущейприводит к увеличению частоты пульсаций в кривой выходного напряжения,однако основной недостаток - большаяамплитуда пульсаций-сохраняется, З 5Кроме того, область применения прототипа ограничена, так как реализация способа возможна только на полностью управляемых ключах.4 ОЦель изобретения - улучшениекачества преобразования электроэнергии и расширение обЛасти применения,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу преобразования постоянного напряжения вкваэисинусоидальное, заключающемусяв преобразовании постоянного напряжения в многофазиое переменное напряжение повышенной частоты, трансформации его и преобразовании в напряжение заданной частоты путем циклического подключения каждой из фазнапряжения повышенной частоты к выходным зажимам преобразователя спомощью ключей с двухсторонней проводимостью, на вторичной сторонетрансформаторного узла формируютсимметричную четырехфазную системунапряжений, имеющих в каждом полупериоде паузу длительностью 6090 эл.град.На фиг. 1 изображены диаграммы,поясняющие получение напряженияпо известному способу;на Фиг. 2то же,по предлагаемому сопособу; на, у,Фиг. 3 - пример схемы реализации предлагаемого способа; на фиг. 4 - диаграммы работы преобразователя (а) и блок-схема канала управлений (б) .Согласно фиг. 1, участки кривой напряжения низкой частоты 0 при различных углах управления получают на выходе непосредственного преобразователя при питании его несущей 0 прямоугольной Формы.Наличие нндуктивности в цепи нагрузки приводит к появлению в кривой выхоцного напряжения импульсов противоположной полярности на участках, соответствующих времени сдвига момента отпирания очередного ключа преобразователя относительно начала полупериода несущей, что и определяет большую амплитуду пульсаций.Увеличение числа Фаз несущей не приводит к уменьшению амплитуды пульсаций. Согласно фиг. 2 участки кривой напряженияО при различных углах управления получают при питании непосредственного преобразователя несущей, сформированной по предлагаемому способу. Как видно, несущая Формируется в виде симметричной четырехфазной системы напряжений (напряжения, сдвинутые на 180 эл.град. относительно изображенных, не показаны), сдвинутЫх между собой на 90 эл.град. и имеющих в каждом полу- периоде паузу длительностью 90 эл. град, Это обеспечивает во всем диапазоне углов управления появление пауз в кривой на выходе вместо импульсов противоположной полярности, что приводит к уменьшению вдвое амплитуды пульсаций, т.е. улучшению качества кривой на выходеСхема (фиг.3) включает ключи инвертора 1-8, трансформаторы инвертора 9 и 10 и ключи с двухсторонней проводимостью 11-12.Преобразование постоянного напряжения в напряжение повышенной частоты осуществляется инвертором, вы" полненным на ключах 1-8 в виде двух мостов. В качестве ключей 1-8 могут быть использованы шунтированные обратныии диодами транзисторы или тиристоры с узлами принудительной коммутации. В каждом мосту переключение ключей одной стойки 1 и 2 (5 и 6) осуществляется синфазно (т.е. обе стойки могут быть заменены одной), а переключение ключей другой стойки в одном мосту (3 и 4) осуществляется с опережением на 90 эл.град.,в другом (7 н 8) - с отставанием.В результате на первичнйх обмотках трансформаторов 9 и 10 образуются одинаковые по форме10 и сдвинутые на 90 зл,град. напряжения (фиг.2).Полученные напряжения трансформируются и образуют на вторичныхобмотках трансформаторов 9 и 10симметричную четирехфазную системунапряжений, которая пресразуетсяв трехфазную систему заданной частоты с помощью ключей с двухстороннейпроводимостью 11-12, образующихнепосредственный преобразователь частоти по четырехпульсной нулевой схеме с трехфазным выходом.При реализации предлагаемогоспособа ключи 11-22 могут быть либополностью управляемые (транзисторы 15с диодами), либо неполностью управляеьие (тиристоры), так как привыбранной Форме кривых фазныхнапряжений новьааенной частоты линей"ные напряжения, являющиеся коммутирукщими для каждого ключа, имеютпрямоугольную Форму беэ паузы, чтопозволяет коммутировать ключи беэ дополнительных устройств коммутацииво всем диапазоне отстающих углов управления.Изменение (модуляция) углов управления ключей 11-22 может осуществляться по любомутребуемому законус одновременным регулированием глубины модуляции при необходимостирегулирования выходного напряжения.Управление преобразователем, выполненным по предлагаемому способу, осуществляется известными системами управления. 35Блок-схема одного канала такойй систеьж (Фиг.4) включает устройство синхронизации (УС) 23, связывающее каная управления с питающей сетью; ФоРмирователь (ф) 24 опорного сигна ла йилообраэной формы; задающий генератор (ЗГ) 25 низкой частоты, компаратор (К) 26, формирующий сигналы в,моменты равенства опорного сигнала и сигнала ЗГ, формирователь им пульсов (фИ) 27, вырабатывающий сигнал заданной длительности, логическое устройство (ЛУ) 28, обеспечивающее при раздельном управлении снятие и подачу импульсов, датчик состояния вентилей (ДСВ) 29, выходное устройство (ВУ) 30, формирующее сигналы с заданными параметрами для подачи в цепь управляющего электрода вентиля.Согласно фиг. 4 фазные напряженияО, - Оц на вторичных обмотках транс- ФФорматорного узла отпирают импульсы 1 н-а (заштрихованы) ключей 11-14 и формируют одну Фазу выходного напряжения и Фазисе напряжение на выходе(О) при трапецеидальном сигнале ЭГ. Если ключи являются полностью управляемыми, импульсы управления для них могут формироваться двояко (один вариант показан над осью, другой - под осью) . Соответственно этим вариантам разные напряжения обозначены 0 и 0 . Если ключи являются неполностью управляеьыми (встречно-параллельно включенные тиристориформируются обе системы импульсов, но подача их на тиристоры осуществляется в зависимости от направления тока (при раздельном управлении), При согласованном управлении прямые и обратные группы тиристоров объединяются через реакторы, а импульсы подаются на все тиристоры. За счет выравнивания с помощью реакторов мгновенных значе;ний напряжений 0 и О обеих групп кривая выходного напряжения, как известно, еще более улучшается.Построение моментов возникновения импульсов показано для одного ключа. Иоменты окончания импульсов формирутся в момент возникновения импульа в очередном канале. Ключи других аз непосредственного преобразова" теля работают при том же сигнале ЗГ, сдвинутом на 120 эл.град. в ту или иную сторону.Приведенный пример преобразователя с трехфазным выходом позволяет исключить пульсации активной мощности и потребление реактивной мощности с удвоенной выходной частотой, что свойственно преобразователям такого же типа с однофазвым выходом.Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество преобразования электроэнергии за счет уменьшения амплитуды пульсацир в кривой выходного напряжения, что приводит к уменьшению затрат на его фильтрацию, а также позволяет расширить область применения за счет использования ключей с неполной управляемостью. (тиристоров), что дает возможность выполнения преобразователей, реализирующих способ, на более широкий диапазон мощностей./52 Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иЭобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб. аз 22 у д.4 лиал ППП фПатентф, г. Ужг л. Проектна Составитель Г.Мыцыкулько Техред А.Ач Корректор Л.Пилипенк