Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

СОЮЗ СОВЕТСНСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИК О 9) 51)4 Н 02 М 7/5 СА РЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИЯМПРИ ГКНТ .СССР(7) Рязанский радиотехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Р 944025, кл. Н 02 М 7/48, 1981,Авторское свидетельство СССР Р 1169121, кл. Н 02 М 7/539, 1983, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАПЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания .и электропривода. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения. Преобразователь содержит основной и-ячейковый однофазный инвертор 1 и.п вспомогательных однофазных.инверторов 2. На выходе каждойячейки основного и-ячейкового одноФазного инвертора 1 включены основные трансформаторы 4, 5, а на выходевспомогательных однофазных инверторов2 - вспомогательные трансформаторыб, 7. Вторичные обмотки основных ивспомогательных трансформаторов 4-7соединены прследовательно через основные и дополнительные ключи переменного тока 30-36, образуя три фазы,соединенные в замкнутый треугольник,При соответствующем алгоритме сигналов управления, формируемых в логическом блоке 3 управления, на выходепреобразователя А, В, С формируетсямногоступенчатое квазисинусоидальноенапряжение. 4 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.Цель изобретения - повьппение качества выходного напряжения.На фиг.1 показана блок-схема предложенного преобразователя; на фиг.2- временные диаграммы сигналов управления ключами переменного тока и диаграммы напряжений на обмотках основных и вспомогательных трансформаторов и на выходе преобразователя; на Фиг.З - схема логического блока управления; на фиг.4 - временные диаграммы работы логического блока.Преобразователь (фиг,1), содержит основной однофазный инвертор, состоящий из и преобразовательных 20 ячеек 1 (ПЯ) и ш вспомогательных однофазных инверторов 2 (И), логический блок 3 управления (ЛБУ).Выходы последнего связаны с соответствующими управляющими входами преоб раэовательных ячеек, вспомогательных инверторов и ключей переменного тока. Выходы ячеек соединены соответственно с первичными обмотками и основных трансформаторов 4, 30 5 и п 1 вспомогательных трансформаторов 6, 7. Согласно включенные вторичные обмотки 8 и 9 основных трансФорматоров и встречно включенные вторичные обмотки 10 и 11 вспомогательных трансформаторов образуют первую ветвь Фазы АС, вторую ветвь этой Фазы образуют последовательно включенные вторичные обмотки 12 и .13 основных трансформаторов. После довательно включенные вторичные обмотки 14 и 15 основных трансформаторов и 16 и 17 вспомогательных трансформаторов образуют первую ветвь фазы СВ, вторую ветвь этой фа эы образуют последовательно включенные вторичные обмотки 18 и 19. Последовательно включенные дополнительные вторичные обмотки 20 и 21 основных трансформаторов и 22 и 23 вспомогательных трансформаторов образуют первую ветвь фазы ВА. Согласно включенные дополнительные вторичные обмотки 24 и 25 основных трансформаторов и встречно включен 55 ные дополнительные вторичные обмотки26 и 27 вспомогательных трансформаторов образуют вторую ветвь Фазы ВА. Третью ветвь этой Фазы образуют последовательно включенные дополнительные вторичные обмотки 28 и 29, В каждой из трех фаз одни концы ветвей соединены между собой непосредственно, а другие - через основные и доeолнительные ключи переменного тока (КПТ), в фазе АС - через основные КПТ 30 и 31 соответственно для первой и второй ветвей; в Фазе СВ - через основные . КПТ 32 и 33 соответственно для первой и второй ветвей; в фазе ВА - через дополнительные КПТ 34-36 соответственно для первой, второй и третьей ветвей. Между собой фазы АВ, ВС и СА соединены в закрытый треугольник, вершины которого соединены с выходными выводами преобразователя.Логический блок управления (фиг.3) содержит универсальный сдвигающий регистр 37, выходы которого соединены с соответствующими входами элемента 2-2 ИИЛИ-НЕ 38 и счетчика 39 импульсов. Выходы последнего соединены с входами дешифратора 40, одни выходы которого через первый, второй, третий и четвертый элементы ЗИ-НЕ 41-44, первый, второй элементы 6 И-НЕ 45 и 46 и первый, второй элементы 4 И-НЕ 47 и 48 непосредственно и дополнительно через первый, второй элементы НЕ 49 и 50 и третий элемент И-НЕ 51 подключены к соответствующим управляющим входам преобразовательных ячеек и ключей переменного тока, а другие выходы через третий элемент 6 И-НЕ 52 непосредственно и дополнительно через последовательно соединенный с ним элемент НЕ 53 подключены к соответствующим входам логического элемента 38, выходы которого через. элементы НЕ 54 и 55 соединены с управляющщи входами инверторов,Преобразовательные ячейки и инвер- торы выполняются но известньм схемам двухконтактных регулируемых преобразователей.Работа устройства показана на примере преобразователя, в котором п=2, ш=1. Однофазные инверторы 1 и 2 создают переменное напряжение вида Птр11,р11,р (Фиг,2). КПТ управляются, соответствующим импульсным напряжением У (фиг.2), Выходное квазисинусоидальное напряжение Формируется из напряжений вторичных обмоток трансформаторов в виде равносторонней равноступенчатой трапеции. Длительность(пъ - ) всп пвсп К(-) всп = ЗКвспКпд - ЗК(всп 1 Кп,1 д, = ЗК, - 1; 5 1ступенек с первой по шестую включительно/18 (й /ЗИ), Длительностьверхнего основания трапеции равна/3 эл. град.Логический блок управления работает следующим образом.Прямоугольные импульсы с выходазадающего генератора (ЗГ) поступаютна синхронизирующие входы С 1 и С 2универсального сдвигающего регистра.Регистр выполняет функцию счетчикана три и создание на выходах второго, третьего и четвертого разрядов2, 4 и 8 напряжения вида 054, 055(фиг.4), поступающих соответственно на коммутирующие и шунтирующий транзисторы вспомогательного инвертора. С выходов 2 и 8 сдвигающегорегистра сигналы поступают на схему2-2 ИИЛИ-НЕ а с выхода 2 еще и навход С 1 счетчика-делителя. Двоичныйкод с выходов 1, 2,4 и 8 счетчикапоступает на соответствующие входыдешифратора.В соответствии с алгоритмом работыимпульсы с выходов дешифратора поступают на входы элементов И-НЕ (41-48,51 и52).Сигналы на выходах этих элементов имеют вид 114 - 1346 (фиг.4) изкоторых 04,и Ц 42, Б 4, и 044 предназначены для управления коммутирующих транзисторов соответственно первой и второй преобразовательныхячеек, 045 и У 4 - шунтирующихтранзисторов этих ячеек и Уздля первого элемента 4 И-НЕ, Бэдля второго элемента 4 И-НЕ, Увбдля третьего элемента 4 И-НЕ (фиг.2), . Сигналы У и У (фиг.2) формируются йз сигналов Бриэлементами НЕ 49 и 50. Сигналыи 054тождественны соответственно сигналам Ц, и О(фиг,2), Третий элемент 6 И-НЕ 52и элемент НЕ 53 предназначены длявыработки сигналов, по которым последовательность импульсов на выходах второго.и четвертого разрядов универсального регистра изменяется на обратную.До момента 2 /3 выходного напряжения преобразователя присутствует сигнал "1" на выходе 52, а навыходе 53 - сигнал "О". Импульсыс выходов второго и четвертого разрядов проходят через схему 2-2 И 2 ИЛИ-НЕ соответственно на элементыНЕ 54 и 55 и далее к инвертору 2. 520643 6Форма этих импульсов Б 54 и Б 5 показана на фиг.4. В момент времени2/3 на выходе элемента 52 появляется "О", а на выходе элемента 531 . По этому сигналу импульсы свыхода второго разряда регистра 37 поступают на элемент 55, а импульсы с выходачетвертого разряда регистра поступа ют на элемент 54 и далее к инвертору 2. Последовательность импульсовУ 4 и У 5 в момент 5/3 (фиг.2)меняется на обратную повторно.Таким образом, на выходах инвер 1 б торов и преобразовательных ячеек создается напряжение, соответствующее1 тр 4 1 тр 5 и Орб (фиг2),Коэффициенты трансформации повторичным обмоткам основных трансфор маторов первой ветви фаз АС, ВС ипервой и второй ветвей фазы ВА: Кпд 1К 1 с К 1 в Кпвэ Квг КА Кпс 1ККпь КАг Ксг К 83 Кпда.КпсгК пв соответственно равны между со бой и совместно с коэффициентом трансформации 1-го вспомогательноготрансформатора (К;, ) выбираютсяиз соотношенийивсп /( ) К 1 ъ 2) Всп ЗК (и" 1 вспл ЧУ- 11+ 1;где И = и 3 - число ступенек на 40 шестой части периода выходного напряжения;ш, и - число соответственно вспомогательных.инверторов и преобразовательных ячеек основ, ного инвертора,"1=1 2ш - порядковый номервспомогательного инвертора,Коэффициенты трансформации по вторичным обмоткам трансформаторов пре образователя при п=2, ш=1 равныК 1 всп 1 Кад 2 Кд 5 К,дг== 7.При этом напряжение на вторичныхобмотках Ур, с амплитудами ступенек я 5 Ъ величина которых отсчитываетсяпо оси абцисс (фиг2), связаноследующим образом:11024 1106 105 002 11209 110 4 -1020 1025 1 520 110 г. оэ 0 а 8 о 9 ага019 таЮ = -а 6= айаг.б=Остальные ступеньки образуются за счет сложения или вычитания напряжений вторичных обмотокЦав + ЦОО0 б Ъ + 0 оо фП , 0 а 9 оо ф 10В преобразователе полупериод выходного напряжения разбит на три рав" ных интервала. На первом интервале замыкаются ключи 30, 32 и 36, При этом 150 Ас Па 8 + 0 о 9 0 ао вОсь "(Ца 005 006 ) э0 вд "(аг 8 019 )На втором интервале замыкаются ключи 31, 32 и 35. При этом0 М = -(1 а 2+ 0 о 5 ) юОса(1 ои + 0 о 5 + 0 о 6 ) е05 Ц 02 Ф + 0 о 25 ПогбНа третьем интервале замыкаются ключи 30, 33 и 34, При этом250 дс 0 аа + о 9 000 вНсв Ца 8 + Оа 9 в0 в- аао + 0 аг+ хогг фВ следующий полупериод выходного напряжения работа преобразователя 30 осуществляется аналогично описанному в сооответствии с временными диаграммами (Фиг.2),В предлагаемом преобразователе основные трансформаторы работают с тройной частотой выходного напряжения (ЗГ), а их коэффициент расчетной мощности К , = 1/ -п. Первый вспомогательный трансформатор раборает иа частоте ЗпГ, а частота каж дого последующего вспомогательного трансформатора, как и в известном устройстве, в три раза больше частоты предыдущего трансформатора.По отношению к известному предложенный преобразователь имеет меньшее значение разбаланса напряжениИ Фаз при несимметричной нагрузкеФ о р м у л а изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфаэное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и-ячейковый однофазный инвертор и ш вспомогательных однофаэных инвер торов, нагруженных соответственно на первичные обмотки и основных и ш вспомогательных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в две Фазы, включенные по схеме открытого треугольника, вершины которого соединены с выходными выводами преобразователя, причем каждая иэ указанных фаз содержит две параллельные ветви, в первую из которых включены последовательно вторичные обмотки и основных трансформаторов, а во вторую последовательно включены вторичные обмотки л основных и ш вспомогательных трансформаторов, одни концы этих ветвей соединены между собой непосредственно, а другие - через основные ключи переменного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, каждый из и основных и ш вспомогательных трансформаторов введены соответственно по три и две дополнительные вторичные обмотки, образующие третью Фазу, состоящую иэ трех параллельных ветвей, в первую и вторую иэ которых вкпачены последовательно дополнительные вторичные обмотки и основных и ш вспомогательных трансформаторов, а в третью - только дополнительные обмотки и основных трансформаторов, при этом одни концы этих трех ветвей соединены между собой непосредствен-. но, а другие концы - через введенные дополнительные ключи переменного тока, причем три Фазы соединены между собой по схеме закрытого треугольника.1520643 6768/56 Тираж 648 Подписноео комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 В сударственн 1130