Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) 01 сЮ 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ С(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПОСТОЯННОГО НРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к электртехнике и может быть использовано всистемах вторичного электропитания.и электропривода, Цель - повышениекачества выходного напряжения. Преоразователь содержит трехфазный широ но-импульсно-регулируемый инвертор6-8, управляемый от трехфазного генератора несущей частоты 1 непосредственно и через фазосдвигающие устройства 3-5. Встречно-последовательносоединенные выходы смежных фаз инвертора 6-8 подключены к силовому входутрех модуляторов 9-11, управляющиевходы которых соединены с встречнопоследовательно соединенными выходамн смежных фаз трехфазного генерато- АП- . ра модулирующей частоты 2. Модуляторы по выходной силовой цепи соедине".ны звездой и подключены к выходным о- выводам преобразователя. Выходное линейное напряжение преобразователяимеет двухступенчатую квазисинусои"дальную форму с частичной широтноб- импульсной модуляцией на глубину одт- ной ступени. 2 з.п. ф-,лы, 5 ил. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИзобретение относится к электро"технике и может быть использовано всистемах вторичного электропитания излектропривода,Цель изобретения - повьппение качества выходного напряжения.На фиг. представлена блок-схемапредлагаемого преобразователя; нафиг.2 и 3 - диаграммы, поясняющие 10формирование выходного напряжения;на фиг.4 и 5 - принципиальные схемы. силовой части вариантов выполненияпреобразователя,Преобразователь (фиг,1) содержит 15трехфазные генераторыи 2 высоко"частотных сигналов соответственно несущей и модулирующей частот Р и Ри Фазосдвигающие устройства 3-5. Высокочастотные инверторы 6-8 выполнены, например, по одиофазной мостовойсхеме с выходным трансформатором иуправляются от генератора 1 непосредственно и через фазосдвигающиеустройства. 3-5. Модуляторы 9-11 выполнены, например, по схеме однофаэного мостового инвертора на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, например, в видедвухполупериодных однофазных мостов 30с транзисторами в диагонали постоян.ного тока и подключены своими силовыми и управляющими входами к встречнопоследовательным соединениям выходовсоответственно инверторов 6-8 и генератора 2. Выходы модуляторов 9-11соединены по схеме звезды и образуютвыход преобразователя.Преобразователь работает следующим образом. 40На выходах каждого иэ трехфаэныхгенераторов 1 и 2 получают прямо"угольные двухполярные импульсы высокой частоты (соответственно Р и Р),имеющие взаимный фазовый сдвиг 2 ю/3. 45Сигналы с выхода А, В и С (фиг.2 а)генератора 1 являются управляющимидля инверторов 6-8 и поступают на ихосновные входы и дополнительные через Фазосдвигаацие устройства 3-5,реализующие фазовый сдвиг на регулируемый угол 2 Ы (на фиг.2 б показансигнал на дополнительном входе инвертора 6). На выходах инверторовформируются прямоугольные двухполяр 55ные импульсы напряжений, равные амплитуде с паузой регулируемой длительности 2 о(фиг.2 в,г и д) частоты Р,образующие трехфазную систему. В реэультате встречно-последовательногосоединения выходв инверторов получают двухступенчатые напряжения(фиг,2 е,ж и з), обраэунюцие такжетрехфазную систему, как результатпопарного вычитания напряжений фаэА,В и С на выходе соответственно инверторов 6-8. Так, например, нафиг.2 е показан результат вычитанияиэ выходного напряжения инвертора 6с фазой А (фиг,2 в) выходного напряжения инвертора 7 с фазой В (фиг.Зг). Полученные двухступенчатые напряжения поступают на силовые входы модуляторов 9-11, Управляющие воздействия на модуляторы имеют вид прямоугольных двухполярных импульсов спаузой 7/3 (фиг,2 и,к и л) частотыР и формируются так же, как встречно-последовательные соединения выходов генератора 2 или, что то же самое, как результат также попарноговычитания напряжений фаз А,В и С навыходе генератора 2. При этом управляющие воздействия, также образующие трехфазную систему, подают науправляющие входы модуляторов 9-11в обратной последовательности относительно порядка подачи напряжений наих силовые входы согласно схеме, Если на силовой и управляющий входы модулятора 9 подается разностное напряжение с одной и той же фазой ВАА - В, а на силовой вход модулятора 10 - раэностное напряжение с фазой АС = С - А, то на управляющийвход модулятора 10 подается разностное напряжение с фазой СВ = В - С,Тогда на силовой и управляющий входы модулятора 11 подаются разностные напряжения соответственно с фазами СВ = В - С и АС = С - А,На выходе модуляторов 9- 11 получают напряжения вида соответственнофиг.За,б и в, с частотой первой гармоники-(Р,-Р,(;образующие трехфазную систему и представлякщие собой фактически результат перемножения соответствующих разностных напряжений частоты Р (Фиг.2 е, ж и з) с соответствующими разностными напряжениями (сигналами) частоты Р (фиг2 и, к и л). Так как выходы модуляторов 9-11 с напряжением вида Фиг.За,б и в соединены по1453564 50 схеме "звезда", линейные напряжения вида фиг,Зг, д и е имеют улучшенный гармонический состав по сравнению с напряжениями вида фиг.За, б и в за счет отсутствия в них ряда синфазных гармоник. Фазные,напряжения (Фиг.Зж) формируются также с улучшенным гармоническим составом. Ломанные линии на фиг,Зг,д,е и ж образованы низкочас тотными гармониками, кратными 2, и представляют собой выходные напряжения преобразователя без учета субгармонических составляющих, легко устраняемых небольшим Фильтром. 15Силовая часть одного из вариантов преобразователя (фиг.4) включает в себя высокочастотные инверторы 6-8, выполненные по однофазной мостовой схеме на транзисторах 12-15 ( на фиг4 20 полностью раскрыта принципиальная схема только инвертора 6) и обратных диодах 16-19 с выходными трансформа" торами 20-22. На базы транзисторов 12,13 и 15,14 инвертора 6 поступают 5 сигналы прямоугольной формы беэпауз с относительным сдвигом 2 м частоты Р вида соответственно Фиг2 а и б и им обратным. На базы транзисторов .инверторов 7 и 8 поступают аналогичные 30 сигналы, сдвинутые по фазе относительно управляющих сигналов инвертора 6 на угол 2 Ф/3 соответственно в сторону отставания и в сторонуопережения. Вторичные обмотки трансформаторов 20-22 (по две у каждого трансформатора) с напряжениями вида фиг.2 в,г и д соответственно соединены встречно-последовательно друг с другом согласно схеме на Фиг,1 с 40 образованием разностных напряжений на концах этих соединений вида фиг.2 е,ж и з. Концы полученных соединений подключены согласно той же схеме к диагоналям модуляторов 9-11, 45 выполненных по схемам однофазного мостового инвертора на ключах 23-26 с двухсторонней проводимостью (на фиг.4 раскрыта принципиальная схема только модулятора 9), содержащих диодные мосты с транзисторами в диагрналях постоянного тока. При этом на базы транзисторов ключей 23 и 24 модулятора 9 поступают управляющие сигналы прямоугольной Формы без пауз 55 частоты Р с выхода А генератора 2 соответственно прямого и инверсного, а на базы транзисторов ключей 25 и 26 поступают сигналы с выхода В,Ъ Таким образом реализовано эквивалентное управляющее модулирующеевоздействие на модулятор 9 видаФиг.2 и. На базы транзисторов ключеймодуляторов 10 и 11 поступают аналогичные сигналы, сдвинутые по фазеотносительно управляющих сигналов модулятора 9 на угол 2 ЮЗ соответственно в сторону отставания и в сторонуопережения. Эквивалентные управляющие воздействия при этом на модуляторы 10 и 11 имеют вид соответственно фиг.2 к и л. Выводы с других диагоналей модуляторов с напряжениямивида фиг.За,б и в образуют соединение типа "звезда" слинейными напряжениями вида фиг.Зг,д и е и фаэныминапряжениями в симметричной нагрузкевида, аналогичного фиг.Зж.Промежуточные высокочастотные инверторы могут быть выполнены и втрехфазном варианте, Силовая частьтрехфазного преобразователя (фиг.5)тогда будет содержать два трехфазных мостовых инвертора 27 и 28 с выходными трехфазными трансформаторами 29 и 30 соответственно. Трехфаэные инверторы 27 и 28 выполнены натранзисторах 31-36 (на Фиг.5 раскрыта принципиальная схема только инвертора 2) и обратных диодах 37-42.На базы транзисторов 31,33,35 и 32,34,36 инвертора 27 поступают сигналы прямоугольной формы без пауз свыходов генератора 1 (фиг.1) соответственно прямые и инверсные (обратныепрямым) с относительным фазовым сдвигом 2 Т/3. На фиг.2 а показан прямойсигнал фазы А генератора 1. В результате на вторичных обмотках трансформатора 29 наводятся напряжения прямоугольной формы с паузой и /3 и сотносительным фазовым сдвигом 2 п/3соответственно с фазами В, СБ и АС.На базы транзисторов инвертора 28поступают сигналы, аналогичные поформе управляющим сигналам инвертора27, но сдвинутые относительно них нарегулируемый угол 2 Ы. Этот сдвиг может быть реализован как с помощьюфаэосдвигающих устройств 3-5 (фиг.1),так и путем введения дополнительноготрехфазного генератора, построенного,например, по пересчетной схеме и ведомого, как и генератор 1, от единого задающего генератора частоты 6 Рно уже через только одно Фазосдвигающее устройство, 5 14На фиг,2 б показан прямой сигнал фазы А такого дополнительного генератора. В результате на вторичных обмотках трансформатора 30 наводятся напряжения, аналогичные напряжениям на вторичных обмотках трансформатора 29, но сдвинутые относительно них на угол 2 сС. Вторичные обмотки трансформатора 29 соединены согласно-после" довательно с одноименными обмоткамитрансформатора 30 с образованием нап ряжений на концах полученных соедине-ний вида Фиг.2 е,ж и з. Концы этихсоединений обмоток подключены согласно схеме фиг.1 к силовым входам мо, дуляторов 9-11. В остальном работа , схемы фиг.5 полностью совпадает с , работой схемы фиг.4.Порядок чередования Фаэ на выхоце преобразователя, показанный нафиг,1,4 и 5 имеет место только при условии Р, ) Г . При Р с Г порядок чередования фаз сменяется на обратный,В предлагаемом преобразователе выходное напряжение не содержит гармоник, кратных трем.Формула и з о б р е т е н и я1Преобразователь постоянногонапряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий трехфазный широтно-импульсно-регупнруемый инвертор, управляемый трехфазным генератором несущей частоты и связанный выходами с силовыми цепями трех выходных модуляторов, цепи управления которых соединены с выходом трехфазного генератора модулирующей часто 53564 6ты с обратным чередованием фаз поотношению к управлению трехфазнымширотно-импульсно-регулируемым инвертором и соединенных по силовой цепи по схеме звезды, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения,указанная связь выходов трехфазного 10 широтно-импульсно-регулируемого инвертора с силовыми цепями выходныхмодуляторов осуществлена путем встречно-последовательного соединения выходов смежных Фаз этого инвертора, а 15 в цепи управления каждого модулятора использовано встречно-последовательное соединение выходов смежныхфаз трехфазного генератора модулирующей частоты.20 2Преобразователь по п,1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что трехфазный широтно-импульсно-регулируемый инвертор выполнен на трех однофаэных мостах управляемых ключей итрех однофазных выходных трансформаторах, вторичные обмотки смежных фаэкоторых соединены встречно-последовательно.3. Преобразователь по п,1, о т - 30 л и ч а ю щ и й с я тем, что трехфазный широтно-импульсно-регулируемый инвертор выполнен на двух трехфазных мостах управляемых ключей идвух трехфазных выходных трансформаторах, первичные обмотки каждого иэкбторых соединены в треугольник, авторичные обмотки одноименных Фазобоих трехфазных выходных трансформаторов соединены согласно-последо вательно.1453564 сз Фиа Составитель В.МоинедакторН.Яцола Техред М,Дидык Корректор В.Романенко оизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгор Прое а Заказ 7299/54 Тираж 645 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб., д 4/5