Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 111 02 М 74 фДа ЦМО ",:-. ъ Е ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТ йтора ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ВТОРСНОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СССР В 917283, кл. Н 02 М 7/48, 1982.АвторсксГе свидетельство СССР В 980235, кл. Н 02 М 7/48, 1982.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное. Цель - улучшение массогабаритных показателей и повышение КЦЦ. Устр"во содержит однофаэный инвертор с выходным трансформатором. Вторичная обмотка выходного трансформатора выполнена с промежуточными отводами, которые делят ее на и = В/3 секций, где Н - число элементарных ступенек на полупериоде выходного напряжения, а и - кратный делитель числа 60. Одни концы основных ключейкаждой группы объединены в собтветствующие три общие точки, а другиеконцы подключены к каждому из выходных выводов преобразователя, причемобщая точка ключей первой группы подсоединена к первому крайнему выводувторичной обмотки. Первые И/6 промежуточных отводов при четном Н либопервые (И + 3)/6 промежуточных отводов вторичной обмотки при нечетномИ через одни соответствующие дополнительные ключи соединены с общейточкой второй группы основных ключей,а остальные промежуточные отводы ивторой крайний вывод вторичной обмотки через другие дополнительныеключи соединены с общей точ-кой третьей группы основныхключей. В схеме обеспечено оптимальное использование вторично обмотки выходного трансформа ; 3 ил.1328905 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение.Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повьшение КПД. 1На фиг.1 представлена схема предлагаемоего преобразователя, способного сформировать девятиступенчатое выходное переменное напряжение,т.е. напряжение с числом элементарных ступеней на полупериоде В = 18; на Фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя для случая И = 18; на фиг.3 - аналогичные диаграммы для М = 15 (при формировании семиступенчатого переменного напряжения).Преобразователь (фиг,1) содержит однофазный инвертор 1, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора 2, вторичная обмоткаВ 18которого имеет п = в - : -- = б3 3 секций 3-8, соединенных последовательно-согласно, дополнительные ключи 9-14 переменного тока и три группы основных ключей 15-23 переменного тока, В первую группу входятосновные ключи 15-17, во вторую -ключи 18-20, а в .третью - ключи 2123. Одни концы основных ключей каждой группы соединены в соответствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходныхвыводов А, В, С преобразователя. Общая точка ключей 15-17 первой группы подсоединена к первому крайнемувыводу вторичной обмотки (к началупервой секции 3 вторичной обмотки,обозначенному точкой на фиг.1). ПерИ 18вые три (- - = -- = 3) промежуточ 6 6ных отвода вторичной обмотки черезсоответствующие дополнительные ключи 9-11 соединены с общей точкойключей 18-20 второй группы. Остальные промежуточные отводы и второйкрайний вывод (нижний по фиг.1)вторичной обмотки через дополнительные ключи 12-14. соединены с общейточкой третьей группы основных ключей 21-23,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2На фиг,2 и 3 обозначены: Бк, -диаграмма выходного напряжения инвертора 1; ц - диаграмма выходногонапряжения между фазами А и В преобразователя; 9-23 - диаграммы импульсов управления, подаваемых насоответствующие ключи 9-23 преобразователя,Рассмотрим работу преобразователя при формировании выходного напряжения с числом ступеней в полупериоде И = 18 (Фиг.1 и 2).Для данного случая соотношениечисел витков в секциях 3-8 вторичной обмотки, рассчитанное по выражениям, представленным в формуле.изобретения, составялет К, : КК, : К,; К, : К, = 0,087, 0,335,0,284, 0,2 : 0,06 ; 0,03, При этомвеличины напряжений на секциях 3-8(13 , Б Б ) связаны с амплитудами У, 13 13 ступейек выходных междуфазных напряжений следующим образом: У, = 13, = 13 вж 5йсз ++ 13 сь 1 13 в 13 т + ею 13 сз++ Б ; где Б- амплитуда аппроксимирующей синусоиды, проходящей черезсередины горизонтальных участковступенек, Полупериод выходного напряжения (фиг,2) разделен на 18 рав"ных интервалов.На первом интервале напряжениеБ инвертора имеет отрицательную полярность (плюс на нижнем по схемефиг.1 конце вторичной обмотки) и замкнуты ключи 9, 12, 16, 18 и 23, напряжение Б = 03 секции 3 подается на фазы А и В, а напряжение 0= 13 +.+ 13 с подается на фазы В иС 1С. При этом 13 А + Б,; Б=-БсЛ 6На втором интервале напряжениеБ инвертора положительно, замкнуты ключи 11, 13, 17, 18 и 22, на фазы А и В подается напряжение У2+ Б секций 3-7, Значения междуфазных напряжений при этом составляют13 Аь = +13 т 13 рс = 138 П сА = Пф угДе135 13 сь 13 СА с 530 межуточных отвода вторичной. обмотки. С целью обеспечения возможности формирования при И = 15 семиступен;чатого выходного напряжения с нулевой паузой между полупериодами соотношение чисел витков в пяти секциях3-7 составляет К: К. Кз: К: Кг = 50 = 0,208 : 0,38 : 0,278 : 0,085 : 0,043, Такое соотношение обеспечивает следующую связь междупряжений Псь "сциях 3-7 вторичнойтудами П 1итходных междуфазныхП =П в 1 п 12+ Бс = П здп 24; величинами на.с 7 на обмотки и ампли- Б ступенек вы 7напряжений П Пф=Пс +Б + Пз = Псь + Псов 55 3 132890На третьем интервале полярность напряжения инвертора изменяется на отрицательную и замыкаются ключи 10, 14, 16, 18 и 23, что приводит к подаче напряжения П = П+ Бсек 5 ций 3 и 4 на фазы А и В, а напряжения П 9 Псз ПС 8, Равного сум ме напряжений всех секций 3-8 вторичной обмотки,на фазы В и С. На данном интервале значения междуфазных напряжений составляют Б = +Б 8 с П 9 сд Пе где ПФ Ьс 5 ст сйЙа следующих интервалах Формирование ступенек в междуфазных напряжениях происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами импульсов управления ключами и полярностью напряжения на обмотках трансформатора. В результате работы преобразователя на его выходе формируется тоехфазное девятиступенчатое симметричное напряжение. Форма кривой выходного напряжения между фазами А и В представлена на фиг2. Остальные междуфазные напряжения 08 и П с имеют такую же форму и сдвинуты друг ото носительно друга по фазе на 20На фиг,3 представлены диаграммы, аналогичные фиг.2, для И = 15. В этом случае вторичная обмотка трансформатора преобразователя должна соИ 15держать только и = -- = -- = 5 сек 3 3 35 ций, т.е. секция 8 и ключ 14 из схемы преобразователя (фиг.1) исключаются. При этом к общей точке первой группы основных ключей через допол 40 нительные ключи 9-11. подсоединеныИ+3 15+3первые три ( --- = --- = 3) про 6 6: ц зхп 36 П = Бс + Пс + Пссб 1 7 П 3 сЭ фф + ПсПолупериод выходного напряжения разделен на 15 равных интервалов, а работа преобразователя происходит в соответствии .с диаграммами управления ключами, представленными на фиг.3. Первая ступенька (фБ,) в выходных междуфазных (линейных) напряжениях Формируется путем подключения к соответствующим парам выходных выводов А, В и С, преобразователя секции 3 вторичной обмотки трансформатора.Вторая ступенька (фЛ ) Формируется путем подключения к соответствующим выводам А, В и С, последовательно соединенных секций 5-7. Третья ступенька (1 П) ФормирУется иэ сУммы напряжений секций 3 и 4, четвертая (Б) - из суммы напряжений секций 4-6, пятая (+0) - из суммы напряжений секций 3-5, шестая (+ П) из суммы напряжений секций 3-6, а седьмая (фБ) - из напряжения всей вторичной обмотки (секций 3-7), Нулевые паузы в междуфазных напряжениях формируются эа счет одновременного включения ключей 18 и 19 либо ключей 19 и 20, либо ключей 18 и 20 второй группы. Необходимая полярность ступенек в выходных напряжениях обеспечивается соответствующим алгоритмом работы ключей 9-23 и полярностью напряжений Бинвертора (фиг.1 и 3).По отношению к известному устройству в предлагаемом преобразователе в 2-2,5 раза лучше использована вторичная обмотка силового трансформатора, что снижает его массу и габариты и повышает КПД. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий однофазный инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке трансформатора, три группы основных ключей по три ключа в каждой группе, дополнительные ключи и блок управления, одни концы основных ключей каждой группы объединены в соответствующие три общие точки, а другие концы подключены к каждому из выходных выводов преобразователя,держит чщая точка ключей первой группы под 5 соединена к одному иэ отводов вторичной обмотки, а общие точки двух других групп ключей связаны между собой через дополнительные ключи и секции вторичной обмотки трансформато ра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, все секции вторичной обмотки трансформатора соединены последовательно-со" гласно, точки соединения секций образуют промежуточные отводы вторичной обмотки, в качестве упомянутого отвода вторичной обмотки, подсоединенного к общей точке первой группы ос новных ключей, выбран первый крайний Г 2 ц(1-1) Р ч . Г 2 Я(1-2) 71К. =8 п - = - - + --ап - --- + -Я 2 Н 1 1; Н 20 для 1 2,у(- + 1)уИфф 15 т( +- - 2 )Б6-81 П ----- + -И 2 ХИфЗ при четном Я. Г 2 т(-1) 1 . гтрк 2) 1 К.=ап --- -+- -эп --- "-+- м и 1 1 я яф И для х=2,, (- - + 1),Мвывод вторичной обмотки, первые промежуточных отводов при четном И М3(х + -- -1) 625 К;=зп И+ 3либо первые впромежуточных от 6 Х0(1+ -- - 2) 30 6 И Х фводов вторичной обмотки при нечетном М через одни соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой второй группы основных ключей, а остальные промежуточные отводы и второй крайний вывод вторичной обмотки через другие соответствующие дополнительные ключи соединены с общей точкой третьей группы основных МИ=( -- + 2), - лри нечетном Н, где И -,число элементарных ступеней на полупериоде выходного напряжения, а и выбрано кратным делителем числа 60.5 1328905 6 вторичная обмотка трансформатора со- ключей, причем коэФфициенты соотноИшения К К К Кчип" - секций причем об- сел витков в секциях вторичной обмот 3У йки выбраны равными значениямФК агап-"2 юф1328905 ставитель В,Мои хред Л. Сердюкова Волкова орректорА.Зимокосов кт каз 3495/5 сноеа ССС По комиоткрытии скан наб., д.4/ 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная Тираж б 59 ВНИИПИ ГосудаРс по делам изобр 13035, Москва, )