Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

(9) ( ) А 1 ЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБР(46) 23,08.92. Бюл. Ь 31 . " :.ключей 1-4 на обмоткахосновного тр-ра 9 ., 71) Красноярский сельскоХозяйственныйформируется прямоугольное напряжение . ийститут :;.:.,.: ,:;:.: тройной частоты, При.коммутацйи ключей (72)А;М,Азаров: :..".: .:- ". 5-8 на обмотках вспомогательного:тр-ра 1056) Авторское свидетельство СССР .: ;:, ": формируется прямоугольное напряжение%983945, кл; Н 02 М 7/537, 1981 ",-" повышенной частоты с нулевыми паузамиАвторское свидетельСтво СССР;:; .: " на определенных интервалах времени,С по%1624640, кл. Н 02 М 7/539, 1989.:.,;:,.:- мощью ключей перем гока 29-40 напряжеАвторскоесвидетельство СССР .:,:". йя, снимаемые ссекций 11-14 вторичнойМ 1702504,кл. Н 02 М 7/539; 1990.:, :,; " обмотки основного тр-.ра 9;- суммируются с"(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО, ": напряжениями йавторичных обмотках 23 -НАПРЯЖЕНИЙ 8 ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИ-;,. 28 вспомогательного тр-ра 10. При опредеСЙНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: :,;." ленном алгоритме коммутации "ключей ф . Щ Использование: преобразование пост. перем; тока 29-40 формируется 18-стуйен-, напряжения ь"трехфазное квазиСинусои- .:-":чатое"фазное напряжение,близкое к сину- Идельное перем. найряженйе для систем вто-.:: - соиде. 3 ил., 1 табл.вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока, которые подключены междууказанным от. водом и крайним выводом ключапеременного-тока первой ветви, Основйой и 25 вспомогательный инверторы работают на повышенных частотах. Напряжения вторичных обмоток алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное шестиступенча тое напряженйе.Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.Известен преобразователь йостояйно ные обмотки трансформаторов соединены 40 ветвей, первая из которых содержит после 5055 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные на трансформаторы. Вторичные обмотки трансформаторов соединены через ключи переменного тока в замкнутый треугольник, вершины которого образуют выходн,е выводы преобразователя, Каждая сторона треугольника состоит из двух ветвей, первая из которых содержит последовательно соединенные обмотку основного трансформатора с промежуточным отводом, обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока, а вторая ветвь - последовательно соединенные го напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, который содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные на трансформаторы, Вториччерез ключи переменного тока в замкнутый треугольник, вершины которого образуют выходные выводы преобразователя. Каждая сторона треугольника состоит из двух довательно соединенные обмотку основного трансформатора с промежуточным отводом, обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока, а вторая ветвь - последовательно соединенные вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока, которые подключены между указанным промежуточным отводом и крайним выводом ключа переменного тока первой ветви, а число витков секций вторичной обмотки основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток вспомогательного трансформатора каждой фазы относятся между собой как 2:3:1:1. Основной и вспо 10 15 20 могательный инверторы работают на повышенных частотах, Напряжения вторичных обмоток алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное девятиступенчатое напряжение.Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряженияНаиболее близким по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, который содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные на трансформаторы. Первый из них содержит три вторичные обмотки с промежуточными отводами каждая. Одни концы этих обмоток подключены к выходным выводам преобразователя непосредственно, а другие концы и промежуточные отводы соединены через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока к выходным выводам смежных фаз преобразователя так, что образуют замкнутый треугольник, Инверторы и трансформаторы работают на повышенных промежуточных частотах, Напряжения вторичных обмоток трансформаторов алгебраически суммируются и помощью ключей переменного тока деомодулируются в трехфазное 18-ступенчатое напряжение.Большое количество вторичных обмоток вспомогательного трансформатора усложняет схему преобразователя и снижают его надежность. Недостатками известного преобразователя является сложность схемы и пониженная надежность,Цель изобретения - . повышение надежности преобразователя путем упрощения схемы.Предлагаемый преобразователь проще и надежнее известного, так как содержит только по две вторичные обмотки вспомогательного трансформатора в каждой фазе при любом числе промежуточных отводов вторичной обмотки основного трансформатора.Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное содержит основной и вспомогательный однофазныеинверторы, к выходу которых подключены первичные обмотки соответственно основного и вспомогательного трансформаторов, основной трансформатор выполнен с тремя вторичными обмотками с й промежуточными отводами, первый крайний вывод каждой из которых подключен к соответствующему выходному выводу преобразователя, ЗИ + 1) ключейпеременного тока, вспомогательный мотки основного 9 и вспомогательного 10трансформатор выполнен с шестью вто- трансформаторов.Секции 11-22 основного. ричными обмотками, в каждой фазе пре- трансформатора 9 и вторйчные обмотки 23 -образователя второй крайний вывод 28 вспомогательноготрансформатора 10 совторичной обмотки основного трансфор единены через ключи 29-40 переменногоматора и каждый ее четный промежуточ-тока в замкнутый треугольник, вершины ко-ный отвод через соответствующий ключ: торого образуют выходные выводы преобпеременного тока соединен с первым. вц-разователя,водом одной вторичной обмотки вспомо- . Блок управления преобразователемгательного трансформатора, каждйй 10 (фиг.2) содержит задающий генератор 41,нечетный, промежуточный отвод вто-: выход которого"подключен,к входудвоичноричной обмотки. основного трансфор,: .: го счетчика 42 импульсовс коэффициентомматора через соответствующий ключпересчета, равным 36, Выходы счетчика 42переменного тока соединен с первым.,:нагружены йа адресные взводыпрограммивыводом другой вторичной обмотки 15 руемого постоянного запомийающего уствспомогательного трансформатора,а : ройства 43. Выходы 44 - .59 последнеговторые выводы вторйчйых обмоток вспо-,":.соединены через трйггер 60, логические элемогательного трансформатора соедине-: менты НЕ 61-66, элементы 2 - 2 ИИЛИ 67 ны с выходным выводом смежной фазы. . 69 и блок буферных усилителей 70 спреобразователя, причем й - любое це-: 20 управляющими входами силовых ключейлое чйсло; а нумерация промежуточных :. преобразователя, прйчем номера выходовотводов вторичной обмотки основногО . блока 70 соответствуют номерам ключей, ктрансформатора начинается со стороны" которым они подключены.ее второго крайнего вывода.: :;.: - . На фиг.З диаграммы 71 - 92 предСтавля-Таким образом, трансформатор выйол-. 25 ют формы ймпульсов на выходах следующих. нен с шестью вторичнь ми обмотками, в каж- .элементов; 71 - задающего генератора 41;дой фазе преобразователя второй крайний 72-.77-на выходахэлементов 67-69 и 64-66вывод вторичной обмотки основного транс- " (импульсы улравления ключами 1-8 инверформатора и каждый ее четный промежду оч-,;. торов); 78,79 - трансформаторов 9,10; 80-91ный отвод через соответствующий ключ: 30 на выходах 48-59 элемЕнта 43 (импульсыпеременного тока соединен с первым выво-. управления ключами 29-40); 92 - преобрадом одной втоРичной обмотки вспомога- зователя(форма выходного фаэного напрятельного трансформатора, -каждый : жения).аечетный промежуточный отвод вторичной":-: " Преобразовательработайт следу.ощимобмотки основного трансформатора через 35 образом.соответствующий ключ переменйого тока ;, Задающйй генератор 41 формирует по-.соединен с первым выводом другой вторич-" . следовательность импульсов 71 (фиг.З), коной обмотки вспомогательйого трансфор- ." тораяпоступаетна входдвоичногосчетчикаматора, авторые выводы вторичных. 42 с коэффициентом-пересчега, равным 36,обмоток вспомогательного трансформатора:40 С выхода счетчика 42 импульсы. поступаютсоединены с выходным выводом смежной -на адресные входы программируемого пофазы преобразователя; причем М - любоестоянного запоминающегоустройства 43,целое число, а нумерация промежуточныхлогические состояния выходов 44-59 котоотводов вторичной обмотки основного .: рого в зависимости от кода адреса предтрансформатора начинается со стороны ее,45 ставлены в тэблице. Вйходы элемента 43второго крайнего вывода. ": "нагружейы на входы блока буфернь х усилиНа фйг,1 представлена принципиаль- телей 70, причем уровейьлогического" 0" наная схема силовой части преобразователя. :его входе обеспечиваетзакрытоеСостояниедля случая й =2; на фиг.2- принципиальйаясилового ключа преобразователя, а уровеньсхема блока управления преобразователем; 50 логйческой "1" - открытое, Полупериод вына фиг,З-диаграммы поясняющие прийцип " ходного напряжения 92 преобразователяработы преобразователя. . " .можно разделить на 36 равных интервалов,Кроме того, дана таблица истийнбстичто соответствует 36-ти логическим состоянипрограммируемого постоянного запомина- ям элемента 43,ющего устройства,: 55 На первом интервале с выхода 44 элеСиловая часть преобразователя (фиг 1) мента 43 сигнал логической единицы(таблисодержит основной и вспомогательный од- ца) устанавливает триггер 60 в логическоенофазные инверторы, выполненныЕ соот- состояние "1", которое сохраняется втечеветственно на ключах 1-4 и 5 - 8, Выходы ние первого полупериодавыходного напряинверторов нагружены на первичные об- жения преобразователя, Выходные сигналытриггера 60 управляют работой элементов 67-69, через которые проходят сигналы с выходов 45-47 на управляющие входы ключей 1-8 инверторов. С выходов 45, 46 элемента 43 сигналы логических "1" проходят 5 через открытые сигналом триггера 60 элементы 67, 68; усиливаются блокам 70 и от-пирают ключи 1,4,5 основного и вспомогательного инверторов.С выхода 47 сигнал логического "0" 10 запирает элемент 69, а следовательно, и силовой ключ 7. Выходные сигналы элементов 67-69 инвертируются элементами64-66,запирают силовые ключи 2,3,6 и от-пирают ключ 8, Сйгналц логических "1" с 15 выходов 49,58 элемента 43 отпирают ключи 30,39. Остальные ключи переменйого тока 29,31-38,40 заперты сигналами логи.- ческих "0" с выходов 48,50-57,59 элемента 43,,:,:.;:, ""."-:20Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично в соответСтвии с диаграммами 71-92 (фиг.З) и таблицей ис- тинности элемента 43, В результате работы 25 инверторов на обмотках трансформаторов 9,10 формируются напряженная 78,79 (фиг.З), а на фазе нагрузки, соединенной звездой - 18-ступенчатое напряжение 92, Для получения формы выходного напряжения, пред ставленной на диаграмме 92; напряжения на секциях 11,15,19 основного трансформа тора 9 должны быть равны по 2 О, на остальных секциях по 30, а на каждой йз: вторичных обмоток 23-28 вспомогательно го трансформатора 10 по Ц. Следовательно, числа витков первой и последующих секций каждой вторйчной обмотки основного трансформатора 9 и числа витков вторичных обмоток вспомогательного трайсформатора 40 10 должны относится между собой как 2: 3 ; 1.Силовая схема работает следующим об разом.На первом интервале. Замыкают ключи 45 1,4,5,8,30,39, При этом через замкнутый ключ 30 к выходным выводам А,В преобра зователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 11-13 основного . трансформатора 9 и обмотки 24 вспомогательного трансформатора 10, равная 7 О, к выводам В,С через ключи 30,39 - алгебраическая сумма напряжений секций 11-13 и19-20 и обмоток 24,27, равная (-13 О), а к выводам С,А через ключ 39 - сумма напряженйй секций 19,20 и обмотки 27, равная 6 О.При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой, соответственно рав- ны Одв - Осд 70 - 6 О О,Од= 3 3О, Овс - Одв -200,3 3Ос = - (Од+Он) = -160. 3т.е, формируются первая положительная, тринадцатая отрицательная и двенадцатая положительная ступени фазных напряже-ний Од, Ов, Ос,На втором интервале вместо ключа 8 замыкают ключ 7, исчезает напряжение на обмотках 23-28 йспомогательного трансформатора 10. Через ключ 30.к выводам А;В прикладывается сумма напряжений секций 11-13, равная 8 О,к выводам В,С через ключи 30,30 прикладывается сумма напряжений секций 11-13 и 19,20, вновь равная (-13 О); к выводам С,А через ключ 39 - сумма напряжений секций 19,20, равная 5 О, Фаэнце напряжения становятся равными О,- 70, 60, 1 е, формируютсявторая положительная, четырнадцатая отрицательйая и одиннадцатая положительная ступени фазнйх напряжений Од, Ов, Ос.На следующих интервалах работа пре-образователя происходит аналогично в соответстции с диаграммами 71-92 (фиг.З) и таблицей истинности элемента 43.Подключение любой ветви схемы с по-мощью управляемых ключей с двусторонней проводимостью обеспечивает возможность прохожденйя тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в теченйе каждого интервала. Это обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности йэгрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, к выходу которых подключены первичные обмотки соответственно основного и вспомогательного трансформаторов, основной трансформатор выполнен с тремя вторичнымй обмотками с й промежуточными отводами, первый крайний вывод каждой из которых подключен к соответствующему вы. ходному выводу преобразователя, и 3(й+ 1) ключей переменного тока, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения, вспомогательный трансформатор выполнен с шестью вторичными обмотками, в каждой фазе преобразователя второй крайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора и каждый ее четный промежуточный отвод через соответствующий ключ переменного тока соединены с первым выводам одной вторичной обмотки вспомогательного трансформатора, каждый нечетный промежуточный отвод вторичной обмотки основнога трансформатора через соответствующий кл ач переменйого тока соединен с первым выводом другой вторичной обмотки вспомогательного трансформатора, а вторые выводы вторичных обмоток вспомогательного трансфор матора соединены с выходным выводамсмежной фазы преобразователя, и ричем М - любое целое число, а нумерация и рамежутачных отводов вторичной обмотки основного трансформатора начинается са 0 стороны еевторого крайнего вывода.1757071 Составитель Азароваедактор И.ШуллаТехред М.Моргентал Корректор М,Максимиши Производств о-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 3098. Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва. Ж, Подписное бретениям и открытиям при ГКНТ С(;аушская наб., 45