Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

(56) Авторское свидетельство СССРМ 983945, кл. Н 02 М 7/537, 1980.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГНАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к электротехнке и может быть использовано в системавторичного электропитания и электропрвода, Цель изобретения - повышение кчества выходного напряжения путе йственный ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ уменьшения его коэффициента гармоник.Преобразователь содержит основной инвертор на ключах 1 - 4 и первый и второй вспомогательные инверторы на ключах 5 - 8, 9 - 12 соответственно. Секции 16 - 21 вторичной обмотки основного трансформатора, вторичные обмотки 22 - 27 первого вспомогательного трансформатора и вторичные обмотки 28 - 33 второго вспомогательного трансформатора имеют соотношение О чисел витков 5:9:3:1 и через ключи 34 - 39 И- переменного тока подключены к выходным выводам А, В, С по схеме треугольника. При опи- ределенном алгоритме коммутации ключей 1 - х 12 и ключей 34 - 39 переменного тока формии- руется 27-ступенчатое фазное напряжение, а- близкое к синусоидальному. 1 з. и, ф-лы. 3 ил., м 1 табл,40 50 мента 42 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системахвторичного электропитания и электропривода.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем снижениякоэффициента гармоник.На фиг, 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя;на фиг. 2 - принципиальная схема блокауправления преобразователем; на фиг. 3 -диаграммы, поясняющие принцип работыпреобразователя.Силовая часть преобразователя (фиг, 1)содержит основной, первый и второй вспомогательные однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1 - 4,5 - 8 и 9 - 12, В.ыходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного,первого и второго вспомогательных трансформаторов 13, 14 и 15 соответственно. Секции 16 - 21 вторичной обмотки основноготрансформатора 13 и вторичные обмотки 22 -27 и 28 - 33 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соединены между собой ичерез ключи 34 - 39 переменного тока взамкнутый треугольник, вершины которогообразуют выходные выводы А, В, С преобразователя,Блок. управления преобразователем(фиг, 2) содержит задающий генератор 40,выход которого подключен к входу двоичного счетчика 41 с коэффициентом пересчета- 54. Выходы счетчика 41 нагружены наадресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 42, Выходы 43 - 54 последнего соединены черезтриггер 55, логические элементы НЕ 56 - 65,элементы 2-2 И - 2 ИЛИ 66 - 70 и блок 71буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя,причем номера выходов блока 71 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены,На фиг. 3 диаграммы 72 - 92 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 72 - на выходе задающегогенератора 40; 73 - 82 - на выходах элементов 66 - 70, 61 - 65 (импульсы управленияключами 1 - 12 основного и вспомогатель. ных инверторов); 83 - 85- на выходах трансформаторов 13 - 15; 86 - 91 - на выходах 49 -54 элемента 42 (импульсы управления ключами 34 - 39 преобразователя); 92 - на выходе преобразователя (форма выходногофазного напряжения, первый полупериод),Устройство работает следующим образом.Задающий генератор 40 формирует последовательность импульсов 72 (фиг. 3), ко 5 10 15 20 25 30 35 торая поступает на вход двоичного счетчика41 с коэффициентом пересчета 1 = 54. Свыхода счетчика 41 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 42, логические состояния выходов 43 - 54 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице. Выходы элемента 42 нагружены на входы блока 71 буферных усилителей, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое, Полупеоиод выходного напряжения 92 преобразователя можно разделить на 54 равных интервала, что соответствует 54 логическим состояниям элемента 42.На первом интервале с выхода 43 элемента 42 сигнал логической единицы (см, таблицу инстинности программируемого постоянного запоминающего устройства) устанавливает триггер 55 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 55 управляют работой элементов 66 - 70, через которые проходят сигналы с выходов 43 -48 на управляющие входы ключей 1 - 4 и 5 - 12 основного и вспомогательных инверторов, С выходов 44, 45 и 47 элемента 42 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 55 элементы 66, 67 и 69, усиливаются блоком 71 и отпирают ключи 1, 4, 5 и 9 основного и вспомогательных инверторов. Сигналы логических единиц с выходов элементов 66, 67 и 69 инвертируются элементами 61, 62 и 64 и запирают ключи 2, 3, 6 и 10 инверторов. С выходов 46 и 48 элемента 42 сигналы логических нулей запирают элементы 68 и 70, а следовательно, и силовые ключи 7 и 11, Сигналы логических нулей на выходах элементов 68 и 70 инвертируются элементами 63 и 65 и отпирают силовые ключи 8 и 12, Сигналы логических единиц с выходов 51 и 52 элемента 42 отпирают ключи 36 и 37 переменного тока, Остальные ключи переменного тока (34, 35, 38 и 39) заперты сигналами логических нулей с выходов 49, 50, 53 и 54 элемента 42, Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 72 - 91 (фиг. 3) и таблицей истинности элеВ результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13 - 15 формируются напряжения 83 - 85 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой, - 27-ступенчатое напряжение 92. Для получения40 т. е. формируются первая положительная, девятнадцатая отрицательная и восемнадцатая положительная ступени фазных напряжений Од, Ов и Ос. 45На втором интервале вместо ключа 12 замыкают ключ 11, исчезает напряжение на обмотках 28 - 33 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 37 к выводам А, В прикладывается алгебраическая сумма 50 напряжений секций 16, 19 и обмотки 22,формы выходного напряжения, представленной на диаграмме 92, напряжения на каждой иэ секций 16 - 18 и 19 - 21 основного трансформатора 13 должны быть равны 50 и 90,а напряжения на каждой из вторичных 5 обмоток 22 - 27 и 28 - 33 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 - соответственно 30 и О, где О - напряжение на вторичных обмотках 28 - 33 второго вспомогательного трансформатора 15, Таким образом, числа 10 витков секций вторичной обмотки основного трансформатора 13 и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов 14 и 15 должны относиться между собой как 5:9;3:1; 15Силовая схема преобразователя работает следующим образом.На первом интервале замыкают ключи 1, 4, 5, 8, 9, 12, 36 и 37 (диаграммы 73, 75, 78, 79, 82, 88, 89 на фиг, 3), При этом через 20 замкнутый ключ 37 к выходным выводам А, В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16 и 19 основного трансформатора 13 и обмоток 22 и 28 вспомогательных трансформаторов 25 14 и 15, равная 100, к выходам В, С через ключи 37 и 36 - алгебраическая сумма напряжений секций 16, 19, 18 и обмоток 22, 28, 27 и ЗЗ, равная -190, а к выводам С, А через ключ 36 - сумма напряжений обмоток 33 и 30 27 и секции 18, равная 90. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно равны; равная 110, к выводам В, С через ключи 37 и 36 - алгебраическая сумма напряжений секций 16, 19, 18 и обмоток 22, 27, равная -190, к выводам С, А через ключ 36 - сумма напряжений обмотки 27 и секции 18, равная 80. Фазные напряжения становятся равными О, 100, 90, т,е, формируются вторая положительная, двадцатая отрицательная и семнадцатая положительная ступени фаэных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 72 - 91 (фиг, 3) и таблицей истинности элемента 42.Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения,Предлагаемый преобразователь имеет по отношению к известному лучшую форму кривой выходного напряжения (27-ступенчатую вместо б - ступенчатой).Формула изобретения 1, Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт, св, М 983945, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем снижения коэффициента гармоник, в него введен второй вспомогательный инвертор, к выходу которого подключен второй вспомогательный трансформатор, содержащий шесть вторичных обмоток с равным числом витков, причем последовательно в цепь каждой вторичной обмотки первого вспомогательного трансформатора включено по одной вторичной обмотке второго вспомогательного трансформатора.2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что числа витков секций вторичной обмотки каждой фазы основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогательных трансформаторов относятся между собой как 5:9;3:1.1663726 г: г эктор М.Петров мчик КНТ СССР Заказ 22ВНИИ Составитель В.МоинТехред М.Моргентал Коррект Тираж 387 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина