Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

(51)5 Н 02 М 7/539 ОБРЕ С) ЬЭ 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1624640, кл. Н 02 М 7539. 1989,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системахвторичного электропитания и электропривода, Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путемуменьшения коэффициента гармоник. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор на ключах 1-4 с основным трансформатором 9 и вспомогательный однофазный инвертор на ключах 5 - 8 с вспомогательным трансформатором 10, Вторичная обмотка каждой фазы основного трансформатора 9 разделена на секции 11-22 посредством отводов, подключенных через вторичные обмотки 23 - 34 вспомогательного трансформатора 10 и ключи 35 - 46 переменного тока к выходным выводам А, В, С преобразователя. Числа витков каждой вторичной обмотки 23 34, число витков секций 11, 15, 19 вторичной обмотки основного трансформатора 9 и число витков секций 12 - 14, 16 - 18, 20 - 22 вторичной обмотки основного трансформатора относятся как 1:2;3, При определенном алгоритме коммутации ключей 1 - 8 и ключей 35 - 46 переменного тока на выходе преобразователя формируется восемнадцатиступенчатое кваэисинусоидальное фазное напряжение.4 ил.(.в" ЗОор.:3(енив(,ь(ьвг. ВеН(у(:. Ка г((в"Ва ВЬХОДНОГО НВПОЯ)КЕ ця (в(" ау (;эи г;,вНИЯ 6 Г(З (КОзффиуЦ(иент(:-а,(МО:Чгвг(.г-га (в,И(Г. г (ЛВВЕДСТВ; - :Л(;(Ча ГР(НОВ,:ПИЦЛЬная схева силу)вои (взст; Г,ве(вбу(. в. (твува фиг: - и."инцивру;а(гьна,1 ( )ув.-убло(, -,уГ.ОВВЛеи;(Я Прее, (0(ЗЗОу(втЕЛЕМ Нз И (Диз(Рамумы, (ув"Ясггяоь(лг(:-, пРине(иг". Работ(преобразвату:".ля; нг) фиГ, (у( - :(бй":ца гстн"НОС)ПИ П.У Г;:Вм(г(ЧЯ(ВК(гог П( СТОЯ)ГНОГР За"ПОРИ(гакВЕ", УСТОСИСТвв,ил( Вая часть и реобразовзтеля (фггг.СодерХТ "С го(Вв.вой и В(",(МОГВТЕЛьг-Ьвй О,.,нофазные ичвертвоы зьв;впче:;вч.-,ге (.;)О(ветственнп на ключах 1 - 4 и 5-(9. Быхв)дьинвеоторс(в нагружены на пзрввлчньге Об"мотки основного и Вспомогательного трансформаторов 9 и 18 Ыквгии 11-22 ОСНОВКОГстрэн(фо)маторз 9 и В) Ори(г г 8 Обиоткуув34 Вспомсгательного трансформатора 1 Ссоединег-ь( через кл,"очи 35-46 пер 8 менногоТОКа В ЗВМКНУТЫИ ГРЕУГОЛЬв(И( ВЕО)И(НЫ Ко"тОООГО Образют Выходньвз выводы А, 1 у. (,и рео 6 ра зоват 8 л; ,БЛОК упраВления преОдразователЗмфиг, 2) содержит задан)щий Генератор 47,ВЫХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧВН К В)(ОДУ ДВОИЧНОГО сч 8 тчика 48 импульсов с козфв)и 4 иег(-ггогпеоесчета рйвным 36 Вы)(одьг снуетгик-. 41(НагруЧ(8 НЫ На адреСНЫ 6 ВХОДЫ ПвОГ)В)а(ММИ"ОуЕМОГО ПОС ОЯННОГО Загг(МИ(-ваЮЩЕ П "утрОЙства 49; ВЫХОДИ;"(0-65 пОсл 8 Днегссоедиг(еггы через тригвер 6 бв, логическиеэлементы ЧР 67 - 72 элем.-нты Р 2 И-РИЛИ(73 - 75 и блок 76 буф 80 ных усилителей с )ираалягоЩИ"(И ВХодами СИЛОВЫХ КЛЮЧВЙ Гур(З"Образоватвугя( Причег(г НОМЭра ВЫХОдо(:.:блока 76 соответствуют;гоме)аг( клгвоче:г, кКОТОРЫМ ОНИ ПОДКЛЮЧВНЫ,Диаграммы 77-98, п)(3 дставленн(ь 8 на(фиг. 3 соответствуют формам импульсов наВыходах сл 8 дующих эл 8 ментов:77 - на ВыхОд 8 задающего г(знерато(ва78 - 83 - На ВЫХОДВХ ЗЛЕМВНТОВ 73 - 5 И7 ц - 2 (ИМПу)ЬСЫ уПраВЛВНИЛ КЛЮ(ваМг 1 - й,ОСНОВНОГО И ВСПомогатЕЛЬНОГО гзгввеРТОРОЯсООтв 8 тственнО);84 и 85 - на ВыхОДВ)( трансфбрматОров9 и 1 О,"86-97 - на выходах 54-65 элеменва 4".(Игуул СВуг уггвВЛ 8 в(ИЯ ву, ( 1 ЧВМ(И 1) 4-; С )П(,ВЕТСТВВН НО);98 НЗ ВЫХОдах Првоб рВЗОВВТ 8 ЛЯ г(в(01"Ма ВЫХОДНОГО фазневт) г(сагг ряженг:(Я). Преоб)разовател(ь работает следующим ОоразОМ.Задагощий генератор 47 формгугрует посл 8 ДОВательност:, имвпв(ульсов (7 фиг. 31, кОТвэуоая в ОСГуг гает На ВХОД ДВОИЧНОГО СЧет(ика 48 с коэффив(иегчтом пересчета, равным 36.выхода у вв(:ть и, " 48,:зг(угв-влг ( ы пос Гупаюг Н(:". "ДВ)8 СНЬ(8 ВХОДЫ Пв)ОГОВММ(нруеМОГО ПО- Ст(ЯнгуЗ(ГО ЗВПОМИНаЮЦЕГО усЩОЙСТВ 49, логические сбстояния вьс(0 ОВ ) - 65 котоОогО (в ЭВИС(ИМО(СТИ от Кода адгввса г(ред,тав-.НЬ В Габя(ИЦВ:Стггьгности фвгг 4, ггь( одь элемента 49;)агоужецы на входы блока 6 б(+0(он ьх усгувлиГВ ей, (рув(гчев Я 30- аень О нэ:ГО входе Об 8 спечивает закрытое сг)стояние силОВОГО ключа преобразбва елвя, а уровень "г" - открытое. ГгОлууте)и(О ВЫХОДНОГО напряж 8 ния 98 преобразователя можно разделить на 36 оавных интервалов, что соответствует 36 логи;вским состояниям элемента 49,Б первом интервале с выхода 5 О элемента 49 сигнал "1" (фи, 4) устанавливает т)иггер 66 в состояние "1", кОторое сохранЯ- ется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя, (".Ь(ХОДНЫ 8 СИГНВЛЫ трИГГЕра 66 уПраВЛяЮт работой элементов 2-2 ИИЛИ 73 - 75, через которые проходят сигнальв с выходов 51 - 53 на управляощие входы ключей 1 - 4 и 5 - 8 Основного и Вспомогательного инверторов. " выходов 51 и 52 элемента 49 сигналы "1" проходят через открытые сигналом триггера 66 элементы 2-2 И(Л.,П И( 73 и 74, усиливаются блоком 76 и отпирают ключи 1, 4 и 5 ОснОВЯОГО и вспомОГат 8 льнОГО инВертОрОВ. С выхода 53 элемента 49 сигнал "О" запирает элементы 2-2 ИИЛИ 75, а следовательно( и силовой клЯч 7. Выходные сиГналы элементов 2-2 ИИЛИ 73-75 инвертируются элементами Н. (О - 7 и запиоаюг (иловые ключи 2, 3 и 6 и отпирают клк)ч 8, (:,игналы "1" с Выходов 55 и 64 элемента 49 отпи(оагот клю в( 3 ву и 45 перемегвного тока, стальные кпочи:(5 (- 44 и 46 П 8 рем 8 ннО- во тОг(э запеоты ( иГналами "О" с Выхоб)в 54 56 - 63 и 65 элемента 49, Формирование им- пульсОВ управления силовьгми ключами на СЛВДУгБ(ИХ ИгвтеРВагах ПРОИСХОДИТ аНВЛО- ГИ ГНО ОПИСаННОМу В СООв ВетСтВИИ С дИВГраМ- мами 7 1 - 98 фиг, 3) и табл иЦей истинности зве 48 нва 49 И)(АГ, 4), В РезУльтате Ра 50 ты инверторов на Обмотках трансформаторов 9 и О фопм(уурк)вв"Я напояжния 84 и 85 фиг 3)а на фазе нагрузки( соединенной звез- ,ОЙ,18 стГенчато 8 на(гря)к(%ие 98, ДлЯ получения формы выходного нагряжения, предстзвленно(А на Диагоамм 8 98, напОЯ)кения на (ахдой из се)(цггй 11 15 и 19 основ- НОГО трансформаторадогжны,)ы; ь раввны2 О, на остальных секциях - ЗО, а напряжение нз каждой из Вторичиых обмоток 23 34вспомогаельного трансформатора 10 равно О, Таким образам, числа витков вторичной обмотки вспомогательноготрансформатора 10 и числа витков первой и 5последующих секций каждой вторичной Обмотки основного трзнсфОрмзтООз 9 должны.Относится между собой как 1:2:3,С ловзя схема преобразователя рзбота 8 т слеРюшим ОбоззОм. 10Яаеовом интервале замыкают ключил 5 8 36 и 4; ГВ"гзммы 78 Яп 8 5 Г96, ЬИГ. 3). Пои этом через зс".Мкиутый клоч36 к Выходным выводам А, 8 пр 8.,3,3 ззовзтеля прикладывается зл ебрзическзя сум;-.",з ",5напряжений секций 11 13 ОснОВНОГО трзн.,фо.5 зторз 9 и Обмотки 24 Вспомогз Ге: ь;:ого трансформатора 10. равная 7 О,выводам В, С чеоез ключи 36 и 45 - алг Ьрзическая сумма напряжений секций 11-13 и 2019, 20 и обмоток 24 и 33, равнаяО)а квыводам С, А через ключ 45 - сумма напряжений секций 19 и 20 и обмотки 33, равная6 О, При этом фазные напряжения нагрузки,соединенной звездой, соответственно равиымОд -Одв - Осд 7 О - 6 1.33Овс Одв 13 О 7 С 25 ООв -Ос = - (Од+ Ов) =- ,190т.е, формируются первая положительнаятринадцатая отрицательная и двенадцатая 35положительная ступени фазных напряжений Од, Ов, Ос.-а втором интервале вместо ключа 8замыкают ключ 7, при этом исчезает напряжение на обмотках 23 - 34 вспомогательного 40трансформатора 10. Через ключ 36 к выводам А, В прикладывается сумма нз.-ряжений се".ций 11 - 13, равная 8 О, к Вывода" В,С через ключи 36 и 46 - сумма напряженийсекций 11 - 13 и 19, 20, равная (-130), з к 45выводам С, А через ключ 45 - сумма напряжений секций 19 и 20, равная 5 О, разные напряженич с гзновятся равными О, -7 О, 60, т.е, формируются Вторая положительная, четырнадцатая Отрицательная и одиннадцатая пгложительная ступени фазных напряжений Од, Ов, Ос.На следующих интервалах работа происходит аналогично описанной в соответствии с диаграммами 77-98 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 49 (фиг. 4).Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обесг;ечивает -Озможность: - ,рохоыдения тока в двух наравлеииях и по,тоянство рзчос-и потен- ЦИаЛОВ фаэ В ТЕ-ЕНИ 8 КаялДОО ИНТ 8 РВЗЛЗ,то ОЬФ.лзРл гвз 8 т работоспособность преОоэззОВБтеля при л обом коэффициенте мощности нагрузки с неизъ;.Иной формой кривой выходного напряжения,Р предлагаемом поеобрззовзтеле фоомируется фазное напряжение с числом ступеней 9 (О+1) В четверти периода, т.е. по отношению к прототипу уменьшается коэффициент гармоник.Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения В трехфззное квазисинусоидальное напряжение Гго з:В. 1624640, о т л и-: з ю, и й с я тем, .:. с целью повышения качества выходно напряжения путем умечьшения ьоэффициентз гзрмо:.ик, каж- ДЗЯ ИЗ ТРВХ ВТЗНИЧ 1 ЫХ ООЬ".ОТСК ОСНОВНОГО трансформатора Выголнена с Й парами дополнительных отводов, где М - любое целое исло, каждый н которых через Введенные последовательно соединеннь;е дополнительную Вторичную Обмотку Вспомогательного трзнсфор".зторз и ключ переменного тока подклочен к Выходному выводудзнной фазы преобразователя. а отношение числа Витков вторичной обмотки ВспомогательноГО тознсформзторз к числу Витков п 8 рВОЙ секции втаричнсй обмотки Основного трансформатора, соед:1 ненной одним из выводов непосредственно с Выходным выводом преобразователя, и к числу витков каждой из 2 М+1 сстальных секций Вторичной Обмотки ОсновнОГО трансформатора равно 1:2:3.