Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК я)з Н 02 М 7 "9 АНИЕ ИЗОБРЕТ зяиственный о СССР 980.ПОСТОЯННОГО ЗНОЕ КВАЗИЯЖЕНИЕ к электротехниано в системах и электроприовышение качеСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относитсяке и может быть использоввторичного электропитаниявода, Цель изобретения - и ства выходного напряжения путем уменьшения козфициента гармоник. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор на ключах 1 - 4, а также первый и второй вспомогательные однофазные инверторы на ключах 5 - 8 и 9-12 соответственно. Основной трансформатор 13, первый и второй вспомогательные трансформаторы 14, 15 своими вторичными обмотками 16- 19, 22 - 25 через ключи переменного тока 26 - 31 подключенц к вцходным выводам инвертора А, В, С по схеме открытого треугольника. При определенном алгоритме коммутации ключей 1-12 и клочей переменного тока 26-31 на выходе преобразователя формируется квазисинусоидальное 18-ступенчатое фазное напряжение 1 3 и ф-лы 4 илЯИзобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах вторичного электропитания и злектропривода и является усовершенствованием преобразования по авт.св, М 944026.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.На фиг,1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя для случая, когда вторичная обмотка основного транформатора второй ветви содержит один промежуточный отвод; на фиг.2 - принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг.З - диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг.4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.Силовая часть преобразователя (фиг,1) содержит основной, первый и второй вспомогательные однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1 - 4, 5 - 8, 9 - 12, Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного, первого и второго вспомогательных трансформаторов 13 - 15. Секции 16 - 19, вторичные обмотки 20 и 21 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 22, 23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соединены через ключи 26 - 31 переменного тока в две фазы по схеме открытого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы А, В, С преобразователя,Блок управления преобразователем (фиг,2) содержит задающий генератоо 32, выход которого подключен к входу двоичного счетчика 33 импульсов с коэффициентом пеоесчета, равным 36, Выходы счетчика 33 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34. Выходы 35 - 46 последнего соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48 - 57 элементы 2 - 2 И - 2 ИЛИ 58-62 и блок 63 буферных усилителей с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 63 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.Диаграммы 64 - 84 (фиг,З) представляют формы импульсов на выходах следующих элементов; 64 - задающего генератора 32;65-74 - на выходах элементов 58 - 62 и 53 - 57 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов); 75 - 77 - трансформаторов 13 - 15; 78 - 83 - на выходах 41-46 устройства 34 (импульсы управления ключами 26 - 31), 84 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения), Преобразователь работает следующимобразом,Задающий генератор 32 формирует последовательность импульсов 64 (фиг.З), которая поступает на вход двоичного счетчика 33 с коэффициентом пересчета, равным 36, С выхода счетчика 33 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34, логические состояния выходов 35-46 кото 10 рого в зависимости от кода адреса представлены в таблице (фиг.4). Выходы устройства 34 нагружены на входы блока 63 буферных усилителей, причем уровень логического "0" на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической "1" - открытое. Полупериод выходного напряжения 84 преобразователя можно разде 20 лить на 36 равных интервалов, что соответствует 36 логическим состояниям устройства 34 На первом интервале с выхода 35 устройства 34 сигнал логической "1" (фиг,4) устанавливает триггер 47 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы 30 триггера 47 управляют работой элементов 58 - 62, через Моторые проходят сигналы с выходов 36 - 40 на управляющие входы ключей 1 - 4 и 5 - 12 основного и вспомогательных ".нверторов, С выходов Зб и 39 устройства 34 сигналы логических "1" про 35 ходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58 и 61, усиливаются блоком 63 и отпирают ключи 1, 4 и 9 основного и вспомогательного инверторов. С выходов 37, 38 и 40 сигналы логических "0" запирают элементы 59, 60 и 62, а следовательно, и сило 40 вые ключи 5, 7 и 11. Выходные сигналы элементов 58 - 62 инвертируются элементами 53 - 57, отпираютсиловые ключи б, 8 и 12 45 и запирают ключи 2, 3 и 10, Сигналы логических "1" с выходов 42 и 46 устройства 34 отпирают ключи 27 и 31. Остальные ключи 26 и 28-30 переменного тока заперты сигналами логических "О" с выходов 41, 43 - 45 устройства 34. Формирование импульсов, управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64 - 83 (фиг,З) и таблицей истинности (фиг,4) диаграмме 84 напряжения на каждой из сек 55. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13-15 формируются напряжения 75 - 77 (фиг,З), а на фазе нагруз- ки, соединенной звездой, - 18-ступенчатое напряжение 84, Для получения формы выходного напряжения, представленной наций 16, 18 и 17. 19 обмоток 20 и 21 основного трансформатора 13 должны быть соответственно равны 5 О, 3 О и 13 О, а напряжения на каждой иэ вторичных обмоток 22, 23 и 24,25 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 - соответственно по 3 О и О, При другом произвольном числе К промежуточных отводов вторичной обмотки второй ветви основного трансформатора 13 числа витков 10 вторичных обмоток основного трансформатора первой и второй ветвей и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов относятся между собой как (10+ЗК):(5+ЗК);3;1, а числа витков первой и каждой из остальных секций вторичной обмотки основного трансформатора второй ветви относятся между собой как 5;3, Силовая часть преобразователя работает следующим образом. 15 20 На первом интервале открыты ключи 1, 4, 6,8,9, 12, 27 и 31(диаграммы 65, 68, 70, 71, 74, 79, 83, фиг.З). При этом напряжение на обмотках 22 и 23 вспомогательного трансформатора 14 равно нулю, через зам 25 кнутый ключ 27 к выходным выводам А и В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16 и 17 основного трансформатора 13 и обмотки 24 вспомогательного трансформатора 15, равная 7 О, к выводам В и С через ключ 31 - 30 напряжение обмотки 21, равное ( - 13 О), а к выводам С и А через ключи 31 и 27 - алгебраическая сумма напряжений обмоток 21 и 24 и секций 16 и 17, равная б О. При этом одв - осд то - 6 о оод -ов -о вс - о дв - 13 о - т о - го 403 33 о = - (од + ов ) = 3 о19т.е. формируются первая положительная, тринадцатая отрицательная и двенадцатая положительная ступени фазных напряже ний Од, Ов, ОС.На втором интервале вместо ключа 12 замыкают ключ 11. Исчезает напряжение на обмотках 24 и 25 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 27 к выводам А и В преобразователя прикладывается сумма напряжений секций 16 и 17, равная 8 О, к выводам В и С через ключ 31 вновь прикладывается напряжение обмотки 21, равное ( - 13 О), к выводам С и А через ключи 31 и 27 - алгебраическая сумма напряжений обмотки 21 и секций 16 и 17, равная 5 О. Фазные напряжения становятся равными О, -7 О, 6 фазные напряжения нагрузки, соединенной 35звездой, соответственно равны: О, т,е, формируются вторая положительная, четырнадцатая отрицательная и одиннздцзтая положительная ступени фазных напряжений Од, Ов, О,гз следую:;: х интервалах работа преобразователя и;.оисходит аналогично описанному в сос. ветствии с диаграммами 64 - 84, (фиг.З) и;блицей истиннос 1 и (фиг.4),Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и пгстоянство разности потенциалбв фаз в течение каждого интервала. Это обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.Предложенный преобразователь обеспечивает получение 18-ступенчатой формы кривой выходного напряжения вместо трехступенчатой.Формула изобретения 1. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт.св. М 944026, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, введено 2 К ключей переменного тока и второй вспомогательный инвертор, нагруженный на второй вспомогательный трансформатор, содержащий две вторичные обмотки, каждая из которых включена последовательно в цепь соответствующей вторичной обмотки первого вспомогательного трансформатора, а вторичная обмотка основного трансформатора одной ветви каждой из двух фаз разделена на секции посредством К промежуточных отводов, которые через введенные ключи переменного тока подключены к выходному выводу данной фазы преобразователя.2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что числа витков вторичных обмоток основного трансформатора одной и другой ветвей каждой фазы и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогательных трансформаторов относятся между собой как (10+ЗК):(5+ЗК):3:1, а числа витков первой секции вторичной обмотки основного трансформатора одной ветви, соединенной одним выводом с вторичной обмоткой первого вспомогательного трансформатора, и каждой из остальных секций этой обмотки относятся между собой как 5 Згде К = 1, 2, 3, 16831591683159 ЗЬМиЗЮгг ВыАйг Р Р О Р Составитель В. МоинТехред М.Моргентал Корректор М. Шароши Редактор О,Юрковецкая Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3421 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5