Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

(19) Ш) 8 1)4 М 7/5395 ИЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ельскии инст ромеханики автоматизир ия и радиоЛеб 58 (088, е свидетН 02 М ССС1983ССР1984 ьств /48,е свидетел кл, Н 02 М тво/48,ОГО НАНУСОИк пре жет быть ектропиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследоватут автоматики и элекпри Томском институтеванных систем управлеэлектроники)1 1115181,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯ ПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИ ДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится разовательной технике и мо использовано в системах эл ия и электропривода для преобраания постоянного напряжения в трехфазное -синусоидальное. Силовая частьустр-ва содержит однофазный инверторвыполненный на ключах 1-6Выход инвертора нагружен на.первичную обмотку трансформатора 7, выводы секций8-10 вторичной обмотки которого соединены через ключи 11-21 переменноготока с выходными выводами. Первичная обмотка трансформатора 7 содержит промежуточный отвод, который через ключи связан с шинами источникапитания, с помощью которых изменяется коэф. трансформации трансформатора и на выходе формируется ступенчатое напряжение, в котором отсутствуют высшие гармоники близкие к основной. Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного токаобеспечивает возможность прохождениятока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала, Это обусловливает работоспособность устр-вапри любом коэф, мощности, 4 ил,130581Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах вторичного электропитанияи электропривода для преобразованияпостоянного напряжения в переменное 5трехфазное.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов.На Фиг,1 представлена принципиальная схема силовой части преобразова - 10теля; на фиг.2 - принципиальная схема его системы управления;на ФигЗдиаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя;на Фиг,4 - таблица истинности программируемого по 15стоянного запоминающего устройства.Силовая часть преобразователя(фиг.1) содержит однофазный инвертор,выполненный на ключах 1-6, причемключи 5 и 6 являются ключами пере 20менного тока, Выход инвертора нагружен на первичную обмотку трансформатора 7, Выводы секций 8-10 вторичнойобмотки трансформатора 7 соединены25через ключи 11-21 переменного тоха свыходными выводами А, В и С преобразователя.Блок управления (фиг.2) преобразователем содержит задающий генератор22, выход которого соединен с вхо 30дом триггера 23, прямой и инверсныйвыходы которого связаны через блок24 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей 1 и 2 инвертора. Выход задающего генератора 3522 подключен также через делитель 25частоты с изменяемым коэффициентомделения к входу двоичного счетчика26, выходы которого соединены с адресными входами программируемогопостоянного запоминающего устройства 27. Выходы 28-40 последнего с:вязаны через логические элементы 2 И41-44, комбинационные устройства 45.145,4 и блок 24 с управляющими входами силовых ключей 11-21 преобразователя, причем номера выходов блока24 соответствуют номерам ключей, ккоторым они подключены. Каждое комбинационное устройство содержит зле в 50менты 2 И 46-49,На диаграммах (Фиг.З) представлены формы импульсов на выходах следующих элементов: 50 - задающего генератора 22; 51 и 52 - триггера 23 (прямой и инверсный сигналы, которые являются управляющими для ключей 1 и 2); 53 - делителя 25 частоты; 548 257 - элементов 2 И 41-44 (импульсы управления ключами 3-6); 58 - трансФорматора 7; 59-66 - комбинационных устройств 45,1-45.4 (импульсы управления ключами 11-18); 67-69 - устройства 27 (на выходах 38-40; импульсы управления ключами 19-21), 70 - преобразователя (выходное Фазное напряжение).Устройство работает следующим образом,Для улучшения Формы кривой в преобразователе осуществляется амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения, а для уменьшения массы и габаритов трансформатора - преобразование постоянного напряжения в переменное на высокой промежуточнойчастоте.Задающий генератор 22 (Фиг.2) Формирует последовательность импульсов 50 (фиг.З), которая поступает на вход триггера 23. Сигналы 51 и 52 прямого и инверсного выходов триггера 23 усиливаются блоком 24 буферных усилителей и поступают на управляющие входы ключей 1 и 2. Кроме того, частота задающего генератора 22 делится делителем 25 частоты, например, на четыре,и поступает на вход двоичного счетчика 26 с коэффициентом пересчета, равным 18. С выходов счетчика 26 сигналы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 27, логические состояния выходов 28-40 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг,4. Выходные сигналы устройства 27 разрешают или запрещают прохождение сигналов 51 и 52 с выходов триггера 23 через элементы 41-44 и комбинационные устройства 45,1-45,4 на выходы блока 24. Причем уровень логического нуля на входе блока 24 обеспечиваетзакрытое состояние силового ключа, а уровень логической единицы - открытое. В результате формируются необходимые последовательности импульсов управления силовыми ключами 3-6 и 11-21 преобразователя. Полупериод выходного напряжения 70 преобразователя можно разбить на девять равныхинтервалов На первом интервале в соответствии с таблицей (Фиг.4) логические состояния выходов 28-40 устройства 27 имеют следующие значения:40 1000011111100. При этом с выхода 28 сигнал логической единицы отпирает элементы 41 и 42, обеспечивая прохождение инверсной последовательности 54 импульсов через элемент 41 и 5 прямой последовательности 55 импульсов через элемент 42 и блок 24 буферных усилителей с выходов триггера 23 на управляющие входы силовых ключей 3 и 4 соответственно,Логическим нулем с выхода 29 запираются элементы 43 и 44, а следовательно,и силовые ключи 5 и 6. Сигналы логических нулей с выходов 30 и 31 запирают элементы 47 и 49 комбинационного устройства 45.1, а следовательно, силовые ключи 11 и 12,Формирование импульсов управления другими ключами на данном интервале, а также всеми силовыми ключа ми на следующих интервалах происходит аналогично в соответствии с диаграммами 50-69 (фиг.З) и таблицей истинности ,(фиг.4) устройства 27, В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 7 формируется модулированное по амплитуде напряжение 58.Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких к основной.При этом амплитуда 1-й ступени выходного линейного напряжения апреде ляется по выражению где Б - амплитуда синусоиды, аппроксимирующей ступенчатое напряжение.Для получения напряжения с указанными амплитудами ступеней числа витков секций первичной обмотки трансформатора должны относиться между собой как МсЫс =ядп 60 :(ядп 80 - я 1 п 60 ).50В результате при подключении источника питания инвертора к всей первичной обмотке трансформатора или к ее первой секции напряжение на всей вторичной обмотке трансформатора ста новится равным Уэ или Ц соответственно. Во втором случае напряжения на секциях 8-10 (Б-Бс,о ) вторичной обмотки трансформатора 7 должны быть связаны с амплитудами ступеней с первой по четвертую Щ -Б) выходного линейного напряжения следующим образом: П ся = Цс,о = П 1Пся + ПсПс с 1 2Для выполнения указанных равенств числа витков секций 8-10 должны относиться между собой Ися : Ис,: Чс, =я 1 п 20 : (яп 40 - яхп 20 )я 1 п 20Полупериод выходного напряжения 70 (фиг.З) преобразователя можно разделить на девять интервалов, каждый из которых состоит из четырех подынтервалов.На первом подынтервале первого интервала замыкают ключи 1, 4, 14, 15, 17 и 19 (диаграммы 51, 55, 62, 63, 65, 67, фиг.З). При этом напряжение 58 на всей вторичной обмотке трансформатора 7 становится равныма на каждой из секций 8 и 10 У, . Через ключи 19, 17 и 14 к выходным выводам А и В прикладывается напряжение секций 9 и 10, равное Б к выводам С и В через ключи 15 и 14 - напряжение всей вторичной обмотки, равное У , к выводам С и А через ключи 15, 19 и 17 - напряжение секции 8, равное ц.На втором подынтервале первого интервала замыкают ключи 2, 3, 13, 16, 18 и 19, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 7. К выходным выводам А, В и С прикладываются напряжения прежних величин и полярностей, поэтому вЕличины линейных и фазовых напряжений остаются прежними. В дальнейшем на первом интервале работа преобразователя повторяется для нечетных и четных подынтервалов и формируются вторая положительная, четвертая отрицательная и первая положительная ступени линейных напряжений Уя Пас и ПсюНа первом подынтервале второго интервала замыкают ключи 1, 6, 11, 14 и 15, меняется полярность напряжений на вторичной обмотке трансформатора, а его величина становится равной У. К выводам А и В через клю - чи 11 и 14, а к выводам С и В через ключи 15 и 14 прикладывается напряжение всей вторичной обмотки, равное Н . Выводы С и А замыкаются накоротко через ключи 11 и 15. При этом формируются третья положительная, третья отрицательная и нулевая ступени ли-и 1 К нейных напряжений. На следующих интервалах работа преобразователя про - исходит аналогично в соответствии с диаграммами 50-70 (фиг.3) и таблицей истинности (фиг,4) устройства 27. В результате работы преобразователя на его выходе Формируется трехфазное четырехступенчатое линейное напряжение, которому соответствует пятиступенчатое Фазное напряжение 70 при соединении нагрузки звездой, В данном напряжении содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами 17, 19, 35, 37 а коэффициент гармоник этого напряжения 10,1 Е.Предлагаемый преобразователь имеет по сравнению с известным меньшие массу и габариты за счет уменьшения максимального напряжения на элементах преобразователя. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий одно фазный мостовой инвертор, один полу- мост которого выполнен на ключах постоянного тока, шунтированных возвратными диодами, а другой полумост - на ключах переменного тока, выходом подключенный к первичной обмотке трансФорматора, вторичная обмотка которого выполнена с двумя промежуточнымиотводами, а первичная обмотка - с одним отводом, который соединен черезключи постоянного тока, шунтированные возвратными диодами, с входнымивыводами преобразователя, а такжетри группы ключей переменного токапо три ключа в каждой, одни силовыевыводы которых соединены с выходнымивыводами преобразователя, а другиеобъединены в три общие точки, и блокуправления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения массы игабаритов, крайние выводы вторичнойобмотки трансформатора подключенынепосредственно к общим точкам двухуказанных групп ключей переменноготока, а ее промежуточные отводы соединены через два ключа переменноготока с общей точкой третьей группыключей переменного тока, промежуточные отводы первичной и вторичной обмоток трансформатора делят их по числу витков в отношении зп б 0: (зп 80 -зхп б 0) и зз.п 20:(з 3.п 40-зз.п 20):1305818 оставитель В Моинехред Л,Кравчук Корректор А,Зимокосов Редактор О. 10 рковецка Заказ 14 б 3/53 113 зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектна Тираж бб 1 ВНРИПИ Государстве по делам изобре 035, Москва, Жного кенинРаушск Подписноеитета СССРоткрытийнаб д. 4/