Преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое переменное

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 855900(51)лт. Кл,Н 02 М 7/515 с присоединением заявки Ре -Гесударстввииый квнитет СССР(23) П рноритет ив аеяан изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Н). А. Мордвинов и С. И, Королев ФНаучно. исследовательский институт автоматики и электромеханикипри Томском институте автоматизированных систем управленияи радиоэлектроники(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕИзобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям постоян ного напряжения в переменное, и может быть использовано в качестве вторичных источников питания переменного тока.Известен преобразователь постоянного напря. жения, содержащий задающий генератор, фаэосдвигающее устройство, два инвертора, выходной фильтр и формирователь сигнала рассогласования. Задающий генератор формирует напря жение прямоугольной формы и определяет ра. 1 Е бо ую частоту и фазу одного из инверторов, Цепи управления другого инвертора соединены с фазосдвигающим устройством, которое формирует прямоугольное напряжение той же часто. ты, что и эадаюгций генератор, сдвинутое по фаф эе на утол, пропорциональный сигналу указанного формирователя. На вход фильтра подается суммарное напряжение двух инверторов с регулируемым фазовым сдвигом. На выходе фильтра напряжение имеет синусоидальную форму и поступает на нагрузку и на схему сравнения, Если его амплитуда превышает опорное напряжение, то сигнал поступает на одновибратор, а фильтр нижних частот выделяет постоянную составляющую, величина которой и опре.деляет фазовый сдвиг между двумя инверторами 1.Недостатком данного устройства являетсянизкое качество электроэнергии в переходныхрежимах (сброс или наброс нагрузки), когдаиз-эа наличия большого фильтра нижних частотв первоначальный момент замкнутая системаведет себя как разомкнутая. Кроме того, впроцессе регулирования (стабилизации) выход.ного напряжения изменяется фаза выходногонапряжения,Известен также статический преобразователь,содержащий инвертор повышенной частоты свыходным трансформатором, отводы вторичнойобмотки которого подключены к тирнсторномуциклоконвертору, задающий генератор, распре.делитель импульсов, кольцевую пересчетнуюсхему и делитель частоты. Задающий генераторформирует напряжение прямоугольной формы,которое поступает на управляющие электролытирнсторов инвертора и на делитель частоть,на выходе которого формируется прямоуго:ть.Ф5 3 855 ное напряжение частоты в К раз ниже рабочейчастоты задающего генератора, Выход делителя частоты соединен с кольцевой пересчетной схе мой, нз выходе которой формируется несколько импульсов нзпряжения, распределенных во времени. Сигналы с кольцевой пересчетной схемы и задающего генератора поступают на рас. пределитсль импульсов, выходы которого соеди. иены с управляющими электродами тиристоров циклоконвертора 121.Недостатком этого преобразователя является то, что в нем не предусматривается регулирование величины выходного напряжения.Известен преобразователь, содержащий высокочастотный инвертор, подключенный к первич. ной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого вместе с отводами через ключи подключена к выходным выводам преобразователя 131.Недостатком такого устройства является несколько пониженный КНЛ иэ-эа того, что в любой момент времени в выходной цепи включено последовательно два ключа.Наиболее близким к изобретению техническим ренением является преобразователь постоянного напряжения в многоступенчатое леременное, содержащий основной и вспомогательный инверторы с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых выполнены с отводами, управляемые ключи с двухсторонней проводимостью, одними концами подключенные к отводам вторичной обмотки трансфор матора основного инвертора, а также блок управления, включающий в себя первую систему управления основным инвертором и упомянутыми ключами и вторую систему управления вспомогательным инвертором, управляющими входами связанную с выходом преобразователя и с первой системой управления, При этом кон. цы вторичной обмотки трансформатора основного инвертора и ее отводы подключены к другим концам соответствующих ключей с двухсторонней проводимостью (4.Данный преобразователь эффективно применяется при узком диапазоне регулирования ве. личины выходного напряжения ерш , 11 2 - 3, С увеличением диапазона регулирования возрастает величина высоких гармонических составляющих в выходном напряжении. Например, при ерего= 1,0 (ступенчатая модуляция напряжения) и при количестве подинтервалов в каждом тактовом интервале К = 1 (худший вариант) амплитуда одиннадцатой и тринадцатой гармоник (количество тактовых интервалов 1 = 6) равна соответственно 0,0909 Ц и 0,0769 Ц где О - амплитуда первой гармоники. Приве = 2 (отношение амплитуд регулируеморег исрго и нерегулируемого напряжения у = 0,33) максимальное значение одиннадцатой и тринад. 10 5 20 30 35 40 45 50 55 цатой гармоник увеличивается приблизительнодо 0,22 О, и 0,18 О, что приводит к необ; ходимости увеличения мощности выходного фильтра. С увеличением е , (увеличивается 7) соответственно увеличивается и мощность выходного фильтра, что приводит к ухудшению динамических свойств преобразователя, В слу. чае отсутствия выходного фильтра увеличение диапазона регулирования выходного напряже. ния приводит к ухудшению качества электри. ческой энергии. Анализируя особенности рассматриваемой структуры преобразователя, приходим к выводу, что максимальное напряжение, прикладываемое к ключевым элементам, находит. ся в режиме почти максимальной вольтоотбав ки и с увеличением диапазона регулирования е гээта величина резко возрастает. Например, напряжение первой гармоники О, = 315 В, е ,= 6 (у = 0,715). В режиме максимальной вольтодобавки укаэанное напряжение фор. мируется от основного - 184 В, а от вспомогательного - 13) В. В режиме максимальной вопьтоотбавки (напряжение на входе повыся. лось примерно в шесть раз) указанные напря. жения повысились тоже в шесть раэ, а мгновенное максимальное значение напряжения определяется только напряжением основного инвертора, т,е. 184 х 6 = 1104 В. Если учитывать особенности построения схемы преобразо. вателя (к крайним тиристорам прикладывается двойное напряжение), то практическая реапизз. ция таких преобразователей встречает затруд. пения, вследствие чего необходима разработка структур преобразователей, обеспечиваннпих снижение напряжения, прикладываемого к ключевым элементам демодулятора, при широком диапазоне изменения напряжения питания. Та. ким образом, недостатком данного решения при большом диапазоне изменения напряжения питания является низкое качество электричес. кой энергии и ограниченная область применения.Цель изобретения - повышение качества электрической энергии за счет уменыцения коэффициента гармоник при регулировании величины выходного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе постоянного напряжения в многоступенчатое переменное, содер. жащем основной и р вспомогательных инверто. ров с выходными трансформаторами, однотипные вторичные обмотки которых соединены последовательно, управляемые ключи с двухсто. ронней проводимостью, одни концы которых подключены ко вторичным обмоткам трансформаторов, а другие - к выходным выводам преобразователя, и схему управления, связанную с цепями управления ключей и указанными вы. Водами число витков Ф 7 ( ) однотипных вто ричных обмоток выходных трансформзторовми,отличающиися тем,что,с целью улучшения качества электрической знер. гни за счет уменьшения коэффициента гармоник при регулировании величины выходного напряжения и расширения функциональных возможностей, количество витков ВЦ) однотипных вторичных обмоток выходных трансфор маторов вспомогательных инверторов выбирают из соотношенияаШ Ф/о ЬЦ ,) Р )еГ,юО,-у 8 где 1=1,2,3,.р;Ф 1- количество витков первичнойобмотки трансформатора 1.го вспомогательного инвертора; 900 8е . - максимальный диапазон регулирования первой гармоникивыходного напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Юф 315167,кл. 6 05 Е 1/10, 1970.2, Авторское свидетельство СССР по заявкеЯо 2525693/07, кл. Н 02 М 7/515, 1978.1 О3. Авторское свидетельство СССР по заявкеИ 2691081/07, кл, Н 02 М 7/48, Н 02 М 7/515,05.12.78. 4. Авторское свидетельство СССР по заявкеНо 264808/07, кл. Н 02 М 7/48, Н 02 М 7/515,10,07,78 (прототип).Заказ б 960/8 4/5 113 клиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проек Тираж 730И Государственного комитета лам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб.,ККорректор С. Корниенк