Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 2 М 7/5395 ЗОБРЕТЕНИЯ ПИ НА зное ньше- содерр, вы - 1-4 при нных(54) ПР РЯЖЕНИЯ ДАЛЬНОЕ (57) Из зовател пользов и элект преобра быть истся ретение отноой технике ио в системахпривода для разование нап а высокой про матора - пр в переменно ой частоте. транс ряжен может элект ания образовани межут ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский итут автоматики и электромеханикТомском институте автоматизировсистем управления и радиоэлектр(56) Авторское свидетельство ССУ 1115181, кл, Н 02 М 7/48, 198Авторское свидетельство СССРФ 1032567, кл. Н 02 М 7/48, 198 ОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПВ ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИНАПРЯЖЕНИЕ постоянного напряжения в трехфаквазисинусоидальное, Цель - умение массы и габаритов. Устр-вожит однофазный мостовой инвертополненный на управляемых ключахВыход инвертора нагружен на первичнуюобмотку трансформатора 5, выводы секций 6-8 вторичной обмотки которогосоединены через ключи 9-19 переменного тока с выходными выводами преобразователя. В преобразователе осуществляется формирование многоступенчатоговыходного напряжения на высокой промежуточной частоте при малой установленной мощности элементов. Для улучшения формы кривой выходного напряжения осуществляется амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения,а для уменьшения массы и габаритов1 13058Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах вторичного электропитанияи электропривода для преобразованияпостоянного напряжения в трехфазноепеременное напряжение.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов.На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части предлагаемого преобразователя; на фиг, 2принципиальная схема его системы управления; на фиг, 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг. 4 - таблица истинности 15программируемого постоянного запоминающего устройства.Силовая часть преобразователя(фиг, 1) содержит однофазный мостовойинвертор, выполненный на управляемых 20ключах 1-4. Выход инвертора нагруженна первичную обмотку трансформатора5. Выводы секций 6-8 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены черезключи 9-19 переменного тока с выходными выводами А, В и С преобразователя,Блок управления преобразователем(фиг. 2) содержит задающий генератор20, выход которого соединен с входом 30триггера 21, прямой и инверсный выходы которого связаны через блок 22оуферных усилителей с управляющимивходами силовых ключей 1, 4 и 2 3.Кроме того выход задающего генератора 20 подключен через делитель 23частоты с изменяемым коэффициентомделения к входу двоичного счетчика24, выходы которого соединены с адресными входами программируемого лостоянного запоминающего устройства 25.Выходы 26-36 последнего связаны черезкомбинационные устройства 37.1-37,4и блок 22 с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем 45номера выходов блока 22 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены. Каждое комбинационное устройство 37 содержит логические элементы НЕ 38, 3-ЗИИЛИ 39 НЕ 40 и 502 И 41, из которых первый элемент НЕ38 подключен между вторым и пятымвходами элемента 39, третий и шестойвходы которого соединены с одним входом элемента 41. Выход элемента 39 55связан через второй элемент НЕ 40с другим входом элемента 41. Второй,третий с шестым, первый и четвертый 17 2входы элемента 39 образуют соответственно с первого по четвертый входыкомбинационного устройства 37, а выходы последнего образованы выходамиэлементов 39 и 41.На диаграммах (фиг, 3) показаныформы импульсов на выходах следующихэлементов: 42 - задающего генератора20; 43 и 44 - триггера 21 (прямой иинверсный сигналы, которые являютсяуправляющими для ключей 1, 4 и 2, 3),45 - трансформатора 5, 46 - делителя 23 частоты; 47-54 - комбинационных устройств 37.1-37.4 (импульсы управления ключами 9-16 соответственно); 55-57 - устройства 25 (на выходах 34-36; импульсы управления ключами 17-19); 58 - преобразователя (выходное фазное напряжение Ц),Устройство работает следующим образом,Для улучшения формы кривой выходного напряжения в преобразователе осуществляется амплитудно-импульснаямодуляция выходного напряжения, а для уменьшения массы и габаритов трансформатора - преобразованке постоянного напряжения в переменное на высокой промежуточной частоте.Задающий генератор 20 (фиг. 2) формирует последовательность импульсов 42 (фиг. 3), которая поступает на вход триггера 21. Сигналы 43 и 44 прямого и инверсного выходов триггера 21 ускливаются блоком 22 буферных усилителей к поступают ча управляющие входы ключей 1, 4 и 2, 3 инвертора. Кроме .ого, частота задающего генератора 20 делится делителем 23 частоты, например, на четыре и поступает на вход двоичного счетчика 24 с коэффициентом пересчета, равным 18. С выхода счетчика 24 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 25, логические состояния выходов 26-36 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг. 4, Выходные сигналы устройства 25 разрешают или запрещают прохождение импульсов 43 и 44 с прямого и кнверсного вы - ходов триг гера 21 на входы олока 22. Причем уровень логического нуля на входе блока 22 сбеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое, В результате формируются необходимые посгедовательности им1305 пульсов для управления силовыми ключами преобразователя. Полупериод выходного напряжения 58 преобразователя можно разделить на девять равных интервалов.На первом интервале (фиг. 4) логические состояния выходов 26-36 устройства 25 имеют соответственно следующие значения: 00011111100. При этом с выходов 26 и 27 сигналы логических нулей поступают на входы комбинационного устройства 37,1, запирают его, а следовательно, и силовые ключи 9 и 10. Сигнал логического нуля с выхода 28 инвертируется элемен том 38 и отпирает вторую схему И элемента 39 комбинационного устройства 37.2, обеспечивая прохождение инверсной последовательности импульсов с выхода триггера 21 через элемент 39 20 и блок 22 на управляющий вход силового ключа 11. Кроме того, выходные импульсы 49 элемента 39 комбинационного устройства 37.2 инвертируются элементом 40 и через открытый элемент 2 И 25 41 и блок 22 поступают на управляющий вход ключа 12. Формирование импульсов управления другими ключами на данном )интервале, а также всеми силовыми ключами на следующих интервалах про исходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 42-57 (фиг.З) и таблицей истинности (фиг. 4) устройства 25. В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 5 Формируется напряжение 45, а на фазе нагрузки при соединении ее звездой - напряжение 58. Амплитуды ступеней с первой по пятую последнего равны П 4 Б 50 40Б, в , , 2 Б, где Б - амплитуда напряжения на секциях 6-8 трансформатора 5, т.е. промежуточные отводы вторичной обмотки трансформатора делят ее по числу витков на три равные 45 части. Пдь ПддБА 3 2 Б - БР3 3)3 3 с ( д ь На втором падынтервале первого интервала замыкают ключи 11, 14, 16 и 17, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 5. К выходным выводам А, В и С преобразователя прикладываются напряжения прежних величин и полярностей, поэтому величины линейных и фазных напряжений остаются прежними. В дальнейшем на первом интервале работа преобразователя повторяется для нечетных и четных интервалов соответственно, и формируются первая положительная, четвертая отрицательная и третья положительная ступени фазных напряжений. Работа преобразователя на следующих интервалах происходит аналогично в соответствии с диаграммами 42-57 и таблицей истинности (Фиг. 4) устройства 25. В результате рабаты преобразователя на ега выходе формируется трехфазное пятиступенчатое напряжение 58.Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения,Регулирование выходной частоты преобразователя мажет осуществляться Инвертор и трансформатор могут работать на.любой высокой частоте, кратной выходной. При этом кратность частот определяется коэффициентом деления делителя 23 частоты и числом ступеней в полупериоде выходного напряжения. Пусть коэффициент деления делителя 23 частоты равен, например, четырем (фиг, 3, диаграмма 46). Тогда интервал каждой ступени напряжения 58 можно разделить на четыре по 817 4дынтервала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 5.На первом подынтервале первого интервала замыкают ключи 12, 13, 15 и17 (диаграммы 50, 51, 53 и 55, Фиг.3). При этом через замкнутые ключи 17,15 и 12 к выходным выводам А,и В преобразователя прикладывается напряжение секций 7 и 8, равное 2 У, к выводам С и В через ключи 13 и 12 - напряжение всей вторичной обмотки, равное ЗБ, к выводам С и А через ключи 13,15 и 17 - напряжение секции 6, равное Б. При этом в случае соединения нагрузки звездой фазные напряжения равныО 1 б 17 78 /9 5 13058 изменением коэффициента деления делителя 23 при постоянной частоте работы трансформатора 5, что благоприятно сказывается на массогабаритных показателях преобразователя, Обычно час 5 тота работы трансформатора более чем в 10 раз выше выходной, поэтому регулирование последней осуществляется практически плавно. 10Использование предлагаемого преобразователя обеспечивает по сравнению с известным меньшую установленнуюмощность элементов преобразователя,меньшее напряжение на ключах переменного тока, а следовательно, меньшиемассу и габариты преобразователя. Формула изобретения 20Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидаль. 17 6ное напряжение, содержащий однофазный инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена с двумя промежуточными отводами, а также три группы ключей переменного тока, по три ключа в каждой, одни силовые выводы которых соединены с выходными выводами преобразователя, адругие объединены в три общие точки,и блок управления, о т л и ч а ю -.щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, крайние выводы вторичной обмотки трансформатораподключены к общим точкам двух указанных групп ключей переменного токанепосредственно, а ее промежуточныеотводы соединены через два ключа переменного тока с общей точкой третьейгруппы ключей переменного тока делятвторичную обмотку трансформатора натри равные части.1305817 Составитель В.МоинТехред Л.Кравчук Корректор А,Зимокосо Редактор О.Юрковецка Заказ 14 б 3/5 ПодписСССР Тираж НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Р