Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное многоступенчатой формы

(51) Н 02 М 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ П:ЛЬСТВ АВТОРСКОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Красноярский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР% 838963, кл. Н 02 М 7/48, 1979.2, Авторское свидетельство СССРИ 736306, кл. Н 02 М 7/515, 1977,3, Авторское свицетельство СССРпо заявхе М 2720705/24-07,кл. Н 02 М 7/48, 1979.(54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕПЕ РЕМЕННОЕ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙФОРМЫ, содержащий однофазный инвертор повышенной частоты, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с двумя промежуточными отводами, которые вместе с ее концами черезчетыре группы ключей переменного токапо три ключа в каждой соединены с тремявыходными выводами преобразователя,а также блок управления, включающий всебя последовательно связанные межцусобой задающий генератор, распределитель импульсов, логические элементы ибуферные усилители, причем выхоц задающего генератора через триггер связанс управляющими вхоцами ключей оцнофазного инвертора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения формы кривой выхоцного напряжения и уменцщения установленной мощности ключейпеременного тоха, распрецелитель импуль.сов выполнен цевятиканальным, его каналы с номерами (21 +3) + 6 (е) черезтри трехвходовых логических элемента ИЛИ связаны с соответствующими входами ключей первой группы, где 1=1, 2,3; т=1, 2, 3 - номер выходного выводапреобразователя, с которым связан силовой вывоц данного ключа, каналы сномерами (+1) + 6 Ь), (31-2) ++6 Ьъ),Г 2+4) + 6 (пъ) через девять цвухвходовых логических элементов ИЛИ связаны с управляющими входами ключей соответственно второй, третьей и четвертой групп, где =1, 2; причем отсчет групп ключей производитсяпоследовательно, начиная с одной изкра них, а указанные промежуточныеот ды вторичной обмотки трансформатора елят ее по числу витков в соотношении 0,653:1:0,227.3.03Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривопа пля преобразования постоянного напряжения в трехфаэное квазисинусоипальное. Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, который сопержит опнофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, а концы вторичной обмотки и ее средний вывоп подключены через ключи переменного тока к кажцому из трех выходных выводов преобразователя, В зависимости от полярности напряжений на секциях вторичной обмотки трансформатора меняется очередность их подключения к выхопным вывопам преобразователя, и на нагрузке формируетод трехфазное трехступенчатое напряжение, коэффициент гармоник которого равен 16%. Трансформатор работает на частоте в три раза превышающей выходную, поэтому имеет значительную массу и габариты особенно при низкой выходной частоте преобразователя 1 3 .Однако цанный преобразователь имеет непостаточную синусоипальность формы кривой выходного напряжения, значительную массу и габариты. Известен также преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное,с амплитуцно-импульсной моцулягцией выхопного напряжения, который содержит оцнофазный инвертор высокой частоты, выходом нагруженный на пер вичную обмотку согласующего высокочастотного трансформатора, вторичная обмот ка которого выполнена с четырьмя от пайками, расположенными симметрично относительно среднего вывоца, обраэующе. го опин выхопной вывод преобразователя, Крайние и промежуточные выводы соединены через управляемые ключи переменного тока с цвумя цругими выхопными вывопами преобразователя, Напряжения на секциях вторичной обмотки трансформатора относительно среднего вывода равны соответственно амплитуды первой, второй и третьей ступеней выходного линей ного напряжения, Поцключая в определенной последовательности промежуточные вывоцы вторичной обмотки трансформатора к выходным вывоцам преобразователя формируют пва трехступенчатых линейных напряжения, что постаточно пля получения трехфаэной системы напряжений2 3,Нецостатком цанного решения такжеявляется нецостаточная синусоидальностьформы кривой выхоцного напряжения.Наиболее близким по технической сущности к прецлагаемому является преобразоварзль, который содержит опнофазныйинвертор, выхопом попключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с пвумяО промежуточными отвоцами, которые вместе с концами вторичной обмотки трансформатора соепинены через ключи переменного тока с тремя выхоцными вывоцами преобразователя, и блок управления 33.Принцип построения блока управлениятакими преобразователями в настоящеевремя уже известен 23, Он выполняется в виде послецовательно связанныхмежду собой задающего генератора, расщ препелителя импульсов, логических элементов и буферных усилителей, причем выхопзапающего генератора через триггер связан с управляющими входами ключей опиифазного инвертора.25 Напряжения на крайних секциях трансформатора этого преобразователя равныамплитупе первой, а не средней секцииамплитуце второй ступени выходного линейного напряжения, Б зависимости отполярности напряжений на обмотках выхоцные вывоцы преобразователя поцключаются к срепней и оцной из крайних секций, В результате на нагрузке формируется трехфазное трехступенчатое напряжение,35соцержашее значительный процент высшихгармоник с порядковыми номерами о =11,13, 23 25,;,. а коэффициент гармоникэтого напряжения равен 3.5,2%. Это привопит к увеличению потерь мощности в40 потребителе или к необхопимости установки выхопных фильтров. Послепние увеличивают массу и габариты преобразователя, ухуцшают его динамические показатели, симметрию фаэных напряжений и45 могут привести к нежелательным автоколебаниям в системе преобразовательнагрузка, Повышенные величины напряжений, приклапываемые к ключам переменного тока, увеличивают их установленную50мощность и снижают нацежность преобразователя.Нецостатком известного преобразователя является невысокое качество выхоцного напряжения, значительная установленная мощность ключей переменного тока,55Цель изобретения - улучшение формыкривой выходного напряжения и уменьшение установленной мощности ключей пе-ременного тока,27-38 и через буферные усилители 39 суправляющими вхоаами ключей 11-22 переменного тока. Причем (2+3)+6 (гтъ.1)каналы распреаелителя импульсов соеаинены через трехвхоаовые элементы ИЛИ 27-29 с управляющими входамиключей 11-14 первой группы, гае 1=1,2, 3, п =1, 2, 3 - номер выхопноговывоаа преобразователя, с которым связан панный ключ. Так, ключ 11 связансвоим силовым вывоаом с первым выхопным вывопом преобразователя (фазой А),поэтому, полагая аля него ОТ=1,=1, 2,с3, получаем соответственно=5, 7, 9,где Ц - номер канала распреаелителя импульсов, с которым связан управляющийвхоп данного ключа,Ключ 12 связан со вторым выхопнымвывоаом преобразователя (фазой В), поэтому аля него имеем гп =2, 1 =1, 2, 3,т,е. М =11, 13, 15. Так как распреаелитель импульсов певятиканальной кольцевой, то М =11, 13, 15 соответствует тому, что управляющий вхоа ключа 12 связан со 2, 4, 6-м каналами распределителя импульсов,Ключ 3.3 связан с третьим выхопнымвывоаом преобразователя (фазой С), поэтому пля него имеем в =3, 1=1, 2, 3,т,е. М =17, 19, 21, что соответствуетИ=8, 1, 3.Осталыые ключи 14-22 переменноготока преобразователя связаны с каналами распределителя импульсов через двухвхоаовые элементы ИЛИ 30-38, Причем,через элементы 30-32 каналы (+1)++6 (тп) распрепелителя импульсов связаны с управляющими вхопами ключей 3.416 второй группы, через элементы 3335 каналы (3-2) +6 Ь) - с управляющими вхоаами ключей 17-19 третьейгруппы, через элементы 36-38 каналы (23+4) +6 И) - с управляющимивхоаами ключей 20 22 четвертой группы, гпе 1=1, 2. Кроме того, выхопныевыводы триггера 25 соединены с управляющими входами ключей 2-5 опнофазного инвертора также через буферные усилители 39, В качестве ключей 2- оанофазного йнвертора могут быть испольэованы транзисторы или тиристоры, а в,ка - симисторы, встречно-параллельновключенные тиристоры или транзисторы, спослеповательно включенными пиопами,3 10325Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в трехфазное переменное многоступенчатой формы, соаержашем оанофазный инвертор повышенной частоты, выхоаом подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с авумя промежуточными отвопами, которые вместе с ее концами соеаинены через четыре группы ключей переменного тока по три ключа в кажаой соеаинены с тремя выхопными "вывопами преобразователя, а также блок 1 управления, включающий в себя послеповательно связанные межау собой заааюший генератор, распреаелитель импульсов, логические элементы и буферные усилители, причем выхоа зацаюшего генератора через триггер связан с управляющими вхопами ключей оанофазного инвертора, распрепелитель импульсов выполнен певятиканальным, его каналы с номерами (2+3)+6 Ь) через три трехвхоаовых логических элемента ИЛИ связаны с соответствующими управляющими вхопами ключей первой группы, гпегп=1, 2, 3, 1 = 1, 2, 3 - номер выхопного вывода преобразователя, с которым связан силовой вывоа аанного ключа, каналы с номерами (+1)+6 6 п), (31-2)+6 (п 7-1)30 (23+4)+6 (п) связаны через аевять авухвхоповых логических элементов ИЛИ связаны с управляющими вхопами ключей соответственно второй, третьей и четвертой групп, гпе =1, 2; причем отсчет групп ключей произвопится послеаователь- З 5 но, начиная с опной из крайних, а указанные промежуточные отводы вторичной обмотки трансформатора пелят ее по числу витков в отношении 0,653;1;0,227,На фиг, 1 препставлена принципиальная схема силовой части преалагаемого преобразователя; на фиг, 2 - блок-схема системы управления преобразователем; на фиг, 3 - временные диаграммы, пояс няюшие принцип работы преобразователя, 45Преобразователь соперкит опнофаэный мостовой инвертор 1 повышенной частоты, выполненный на ключах 2-5. Инвертор 1 нагружен на первичную обмотку трансформатора 6, вывоаы 7-10 вторичной обмот 5 О ки которого соеаинены через четыре группы ключей переменного тока, сопержашие в каждой группе по три ключа 11-13, 14-16, 17-19, 20-22 с тремя выхоп ными выводами преобразователя А, В, С, 55Блок 23 управления (фиг, 2) соаержит запаюший генератор 24, выхоп которого подключен к триггеру 25 и аевятиканаль 67 4ному распрепелителю 26 импульсов, выполненному в вице кольцевой пересчетнойсхемы. Каналы распрепелителя импульсовсоединены через логические элементы ИЛИ7 1032 во-первьщ, улучшение формы кривой выходного напряжения, в которой содержаъся гармоники с порядковыми яомерами й = 17, 19, 35, 37, , а коэффициент гармоник этого напряжения равен .10,1%, 5 вместо 15,2% в прототипе. Это позволяет исключитьвыходные фильтры, т.е, уменьшить массу и габариты преобразователя, повысить КГЦ 1 и быстродействие системы преобразователь - нагрузка, улучшить симметрию выходных напряжений преобразователя.Во-вторых, уменьшение на 14-16% установленной мошности ключей пере менного тока, а следовательно, повышение надежности преобразователя, что обусловлено меньшими величинами напряжений, прикладываемьх к ключам. Так,максимальные напряжения на ключах,подключенных к крайним выводам вторич.ных обмоток трансформатора в предлагаемом преобразователе на 26,8% ниже, чемв прототипе,В третьи, улучшение компенсацииреактивной мошности нагрузки. Критический коэффициент мощности нагрузки, докоторого происходит полная компенсацияреактивной мощности нагрузки между фазами, минуя источник входного постоянного напряжения, снижается цо соа Ч,=0,175 вместосовЧ р=0,265 в прототипе. Это позволяет уменьшить емкостьконденсаторов на входе преобразователя,т,е, уменьшить его массу и габариты.1032567 Ур Ори 5 Ори 4 оставитель Г. Мхред Т,фанта Редактор В. Пилипен одписное каз 5417/58 ВНИИПИ Гос по дела 113035, Москватент", г. Ужгород, ул. Проектная,РриОриУрцОрцУриИоО 12 1 б 17 И Корректор О. Бил Тираж 687 П рственного комитета СССР эобретений и открытий Ж 35, Раушская набд, 4/5