Преобразователь постоянного напряже-ния b трехфазное переменное

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 170979 (21) 2815957/24-07с присоединением заявки Йо(51)М, Клз Н 02 М 7/48 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения А.М. Азаров Красноярский политехнический инстфут(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕИэобр .тение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в системах электроснабжения и электропривода промышленных установок и транспортных средств.Известен однофазный статический преобразователь с промежуточным звеном повышенной частоты и с трехступенчатой формой выходного напряжения, выполненный по несимметричной схеме, Он содержит однофаэный инвертор, трансформатор с тремя выходными обмотками, соединенными последовательно, и ключи переменного тока, соединенные с одной клеммой однофазной нагрузки, а четвертый зажим обмоток подключен ко второй клемме нагрузки. Напряжения на каждой выходной обмотке трансформатора равны соответственно амплитудам первой, второй и третьей ступеней выходного напряжения. Поочередно подключая с помощью ключей переменного тока эти обмотки к нагрузке, формируют на ней .трехступенчатоенапряжение 1.Недостатком такого преобразователя является необходимость использования трех однофаэных трансформа-,торов в случае формирования трехфазного напряжения, что увеличиваетвес и габариты устройства. Крометого, в течение периода выходногонапряжения трансформатор работаетс переменной частотой и должен рассчитываться на частоту, в три разапревышающую частоту выходного напряжения преобразователя. Для уменьшения веса и габаритов преобразователя путем увеличения рабочей частотытрансформатора он выполнен посимметричной схеме, т.е. имеет 6выходных обмоток (по три обмотки 15 относительно зажима нагрузки), чтотакже увеличивает массу, габариты иусложняет схему устройства.Известен также преобразователь,который содержит однофазный инвер тор, трансформатор с шестью вторичными обмотками, соединенными последовательно, и ключи переменного тока.К среднему зажиму обмоток подключена одна клемма трехфазной нагрузки, 25 а две другие ее клеммы через ключипеременного тока соединены со всемидругими зажимами вторйчных обмоток.Напряжения на вторичных обмоткахтрансформатора симметричны относи тельно средней точки и соответствен 83896360 65 но равны амплитудам первой, второйи третьей ступеней линейного напряжения. Подключая в определенной последовательности вторичные обмоткитрансформатора с помощью ключейпеременного тока, формируют два линейных напряжения, что достаточнодля получения трехфазной системынапряжений 2,Однако трансформатор данного статического преобразователя имеет шесть выходных обмоток со значительными напряжениями, действующими на их зажимах. Это увеличивает установленную мощность трансформатора и требует применения высоковольтных ключей переменного тока. Большое число обмоток трансформатора приводит к увеличению их массы, усложняет схему преобразователя.Наиболее близким к предложенному по технической сущности является преобразователь, содержащий однофазный инвертор, подключенный к первич. ной обмотке трансформатора, концы трех последовательно соединенных вторичных обмоток которого подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя через управляемые ключи переменного тока 3) .Недостатком этого преобразователя является его сравнительная сложность, Для его реализации требуется 12 ключей переменного тока..Цель изобретения - упрощение ,преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе,содержащем однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концы вторичной обмотки и, по крайней мере, один из отводов которой, через ключи переменного тока подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя, укаэанный отвод выполнен от середины витков вторичнойобмотки.На Фиг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2- диаграмма импульсов управления ключами, форма. напряжения на первичной обмотке трансформатора и на нагрузке; на фиг. 3 - возможная модификация преобразователя; на Фиг. 4, 5 - диаграммы импульсов управления ключами, формы напряжений на первичной обмотке трансформатора и на нагрузке при работе трансформатора на частотах, превышающих частоту выходного напряжения в б и 18 раз соответственно.Рассмотрим схему преобразователя.На выходе однофазного инвертора 1 (фиг. 1) включен трансформатор 2, имеющий две вторичные обмотки 3, 4, концы которых вместе со средней точкой через ключи переменного тока 5-13 соединены с выходными выводами преобразователя А, В, С. Преобразователь работает следующим образом. Управление ключами осуществляет 5 ся импульсами напряжения (фиг. 2),причем импульсы, соответствующиеграфику 5, подаются на ключ 5, графику б - на ключ.б и т.д. Для получения выходного напряжения, близкого к синусоидальному , амплитуды.его ступеней выбирают из условияисключения гармоник, близких к основной. Для получения трехфазногонапряжения ее трансформатор долженработать на частоте, в три раза15 превышающей выходную (фиг,2), Особенно эффектИвно применение этойсхемы в том случае, когда частотавыходного напряжения преобразователя достаточно высокая, что обеспе 30 чивает малый вес и габариты трансФорматора,Во многих случаях можно испольэовать схему преобразователя на(Фиг. 3), являющуюся модификацией схемы на Фиг. 1. Она сложнее рассмотренной выше, так как содержит 12ключей переменного тока (5 - 16) вместо 9.Напряжения вторичных обмоток 3,4трансформатора 2 равны в этом случае амплитудам первой П и второй Оступеней. линейных напряжений, причем Ц = (1 + 3). Третьи ступени линейных напряжений формируютсяпутем суммирования напряжений обмоток 4 и 3, т.е, О=О+И =Ц(2+73).При активно-индуктивной нагрузке(фиг. 3) однофазный инвертор 1 иего выходной трансформатор 2 работают с частотой, превышающей часто ту выходного напряжения преобразователя в шесть раз. Полупериод выходного напряжения разбивают нашесть разных интервалов (Фиг. 4).На первом интервале замыкаются клю чи 9,10,13,14 (Фиг. 4). При этомс помощью ключей 10, 13 обмотки 3и 4 соединяются последовательно ик их общей точке подключается выводфазы А. Замкнутые ключи 9, 14 соединяют выводь 1 фаз В и С с клеммами( -0) и (+О ) обмоток соответственно, В результате формируются перваяположительная, третья отрицательнаяи вторая положительная ступени линейных напряжений ЦА, ЬСПодНа втором интервале замыкаются ключи 5, 10, 12, 13, а полярность напряжений на обмотках изменяется на противополокную. С помощью ключей 10,13 соединение обмоток и вывода фазы А остается неизменным, а замкнутыеключи 12, 5 соединяют выводы фазВ и С с клеммами (-П) и (+) обмоток. соответственно. При этом Формируются вторая положительная, третьяотрицательная и первая положительная ступени линейных напряженийАЕ Вс Цс, На третьем интервалезамыкают ключи 5, 10, 14, 15 и меняется полярность напряжений на обмотках, Ключи 5 и 14, обеспечиваютпоследовательное соединение обмсток,но другими разноименными клеммами,и к их общей точке подключается вывод фазы С. Замкнутые ключи 10, 15соединяют выводы фаэ А и В с клеммами (+1),) и (-) обмоток: соответственно, В результате Формируютсятретья положительная, вторая и первая отрицательные ступени линейныхнапряжений , с, На следующих интервалах процессы. в инверторе происходят аналогично описанному 15в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами. В результате работы преобразователя на еговыходе формируется трехфаэное ступенчатое напряжение (фиг. 4). Преобраэователь (фиг. 3) позволяетформировать трехступенчатое напряжение и при работе трансформаторана более высоких Частотах, которыев 6 К раз превышают частоту выходногонапряжения, где К = 1, 2, 3 Этопозволяет уменьшить массу и габариты трансформатора особенно при низкой выходной частоте преобразователя. Формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, концЫ вторичной обмотки и, по крайней мере, один иэ отводов которой через ключи переменного тока подключены к каждому из трех выходных выводов преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения, укаэанный отвод выполнен от середины витков вторичной обмотки трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и их применение. М., фЭнергия, 1971, с. 399.2. Труды Московского орденаЛенина энергетического института.Вып. 367. М МЭИ, 1978,. с. 58-65.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2720705/07,кл,Н 02 М 7/48,05.02.79.Тираж 730И Государств енногделам изобретенийМоскваЖ, Рауш комитета СССР открытий кая наб., д;