Преобразователь постоянного напряжения в переменное трехфазное квазисинусоидальное напряжение

,о Ы ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) 154531121) 4913578/0722) 25.02.9146) 07.10.92. Бюл, М71) Красноярскийный университет72) А.М.Азаров56) Авторское свидМ 1545311, кл. Н 02 осударственный аграр АТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕМЕННОЕ ТРЕХИНУСОИДАЛЬНОЕ НА: преобразование посто я в переменное трехфаз ное квазисинусоидальное напряжение для систем вторичного электропитания и электропривода. Сущность изобретения: основной однофазный инвертор на ключах 1-4 и вспомогательный однофазный инвертор на ключах 5-8 генерируют переменное напряжение повышенной частоты с нулевыми паузами. С помощью основного трансформатора 9 с тремя вторичными обмотками 11 - 13 и вспомогательного трансформатора с двумя вторичными обмотками 14 и 15 указанные напряжения суммируются посредством ключей переменного тока 16 - 27 и формируется 15-ступенчатое фазное напряжение на выходе преобразователя, 4 ил. Цфазные инверторы, нагруженные на 10основной и вспомогательные трансформа-,20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и.может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода,По основному авторскому свидетельству М. 1545311 известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, Он содержит основной и вспомогательный одноторы, Основной трансформатор содержит три вторичные обмотки, соединенные последовательно. Крайние выводы этих обмоток соединены через ключи переменного " тока, а общие промежуточные выводы обмоток - через вторичные обмотки вспомогательного трансформатора и ключи переменного тока с выходными выводами преобразователя. Числа витков вторичных обмоток основного и вспомогательного трансформаторов относятся между собой как 2:3:2;1:1. Оба инвертора работают на разных повышенных частотах. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное 11-ти ступенчатое напряжение,Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения высших гармоник,Сущность изобретения заключается в том, что преобразователь постоянногонапрякения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выходами соединенные с первичными об.мотками основного и вспомогательного трансформаторов, первый из которых содержит тои вторичные обмотки, а второй - две, а также четыре группы ключей пере;ленного тока, по три ключа в каждой, одни силовые выводы которых подключены к соответствующим выходным выводам преобразователя, а другие силовые выводы ключей каждой группы объединены и образуют четыре общие точки, из которых первая и четвертая соединены с началом первой и концом третьей вторичных обмоток основного трансформатора, объединенные начало второй и конец первой, а также начало третьей и конец второй вторичных обмоток основного трансформатора соединены порознь через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора с общими точками второй и третьей групп ключей переменного тока соответственно, причемчисла витков первой, второй и третьей вторичных обмоток основного трансформатораи вторичных обмоток вспомогательноготрансформатора относятся между собой как4:3:3:2;2.На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя;на фиг,2 - принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг,З - диаграммы, поясняющие принцип работыпреобразователя; на фиг,4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.Силовая часть преобразователя (фиг.1)5 содержит основной и вспомогательный однофазные инверторы, выполненные соответственно на ключах 1 - 4 и 5 - 8, Выходыинверторов нагружены на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов 9,10. Вторичные обмотки 11 - 13основного трансформатора 9 и вторичныеобмотки 14,15 вспомогательного трансформатора 10 соединены между собой и подключены через ключи переменного тока16-27 к выходным выводам А,В,С преобразователя,Блок управления преобразователемфиг.2 содержит задающий генератор 28, выход которого подключен ко входу двоичногосчетчика импульсов 29 с коэффициентом пересчета, равным 30, Выходы счетчика 29 нагрукены на адресные входыпрограммируемого постоянного запоминающего устройства 30, выходы 31-46 которого соединены через триггер 47, логическиеэлементы НЕ 48-53 элементы 2-2 ИИЛИ54 - 56 и блок буферных усилителей 57 с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходовблока 57 соответствуют номерам ключей, ккоторым они подключены,На фиг.З диаграммы 58 - 79 представляют формы импульсов на выходах следующихэлементов;58 - задающего генератора 28,59 - 64 - на выходах элементов 54 - 56 и51 - 53 (импульсы управления ключами 1 - 8ин верто ров),65,66 - трансформаторов 9,10,67-78 - на выходах 35-46 элемента 30(импульсы управления ключами 16 - 27),79 - преобразователя (форма выходногофазного нап ряжения).Устройство работает следующим образом.Задающий. генератор 28 формирует последовательность импульсов 58 (фиг,З), которая поступает на вход двоичного счетчика29. С выхода счетчика 29 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 30, логические состояния выходов 31 - 46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг.4. Выходы элемента 30 нагружены на входы блока буферных усилителей 57, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое, Полупериод вь.ходного напряжения 79 преобразователя можно разделить на 30 равных интервалов, что соответствует 30 логическим состояниям элемента 30.На первом интервале с выхода 31 элемента 30 сигнал логической единицы табл, фиг.4 устанавливает триггер 47 в логическое состояние "1", которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напрякения преобразователя, Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов 54-56, через которые проходят сигналы с выходов 32 - 34 на управляющие входы ключей 1-8 инверторов, С выходов 32,33 элемента 30 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 54,55 усиливаьстся блоком 57 и отпирают ключи 1,4,5. С выхода 34 сигнал логического нуля запирает элемент 56, а следовательно, и ключ 7, Выходные сигналы элементов 54-56 инвертируются элементами 51 - 53, отпирают ключ 8 и запирают силовые ключи 2,3,6. Сигналы логических единиц с выходов 38,39,42 элемента 30 отпирают ключи 19,20,23. Остальные кльочи переменного тока 16-18,21 22.24 - 27 заперты сигналами логических нулей с выходов 35 - 37,40,41,43 - 46 элемента 30. сОрмирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично Описанноь у в соответствии с диаграммами 58 - 78 фиг.З и таблицей истинности элемента 30, фиг.4,В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9,10 формиру отся напряжения 65,66 фиг,З, а на фазе нагрузки, соедлненной звездой 15-ти ступенчатое напряжение 79. Для получения формы вььходного напряжения, представленной на диаграмме 79, числа витков вторичных обмоток 11 - 13 основного трансформатора 9 и вторичных обмоток 14,15 вспомогательного трансформатора "О должны относится между собой как 4:3;3;2:2.Силовая схема преобразователя работает следующим образом.На первом интервале замыкают кльочи 1,4,5,8,19,20,23 (диаграммы 59,61,64,70,71,74). Через замкнутые ключи23,19 к выходным выводам А,В преобразователя прикладывается сумма напряжений обмоток 13,15 трансформаторов 9,10 равная 5 О, К выводам В,С через ключи 19,20 - сумма напряжений обмоток 11 - 13, равная (-10 О), а к выводам С,А через ключи 20, 23 алгебраическая сумма напряжений обмоток 11,12,15, равная 5 О. При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой соответственно равны: 5 10 та 30, фиг.4.Подключение любой ветви схемы с помощььо управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждсго интервала. Это Обуславливает работоспособность пре 40 45 образователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.Предложенный преобразователь обеспечивает следующие поеимущества:1, Лучшую форму кривол выходного напряжения (30 ступеней в полупериоде вместо 21).2, Увеличение КПД, надежности, срока 50 службы потребителей зэ счет уменьшенияпотерь от высших гармоник.3, Повышение бььстродействия, исключение автоколебэний в системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель за Одв - Осд 5 О - 5 ООд -3 3Овс - Одв - 10 О - 5 ООв 3 3- -5 ООс = -(Од +Ов) = 5 От,е. формируются нулевая, десятая Отрицательная и десятая положительная ступенифазных напряжений Од, Ов, Ос.На втором интервале замыкают ключи20 1,4,5,7,19,20,22 исчезает напряжение нэ об мотках 14,15 вспомогательного тоансформатэра 10, Через ключи 22.19 к выводам А,Вприкладывается сумма напряжений обмоток 12, 13 равная 6 О, к выводам В,С через25 ключи 19,20 вновь прикладывается сумманапряжений обмоток 11 - 13 равная (-10 О), квыводам С,А через ключи 20,22 напряжениеобмот ки 11, р вное 4 О, Ф азн ь е напряжения2 О 16 О 4 ОстановятСЯ Равньми -- , - , - -, т,е,333формируются первая положительная.,отрицательная и 9 положительная ступенифазных нагряжений Од, Ов, Ос,На следующих интервалах работа пре 35 образователя происходит аналогично Описанному и в соответствии с диаграммами58-78, фиг,З и таблицей истинности элемен1767673 ЗР Я счет уменьшения или исключения выходных фильтров.4. Повышение точности, равномерности вращения асинхронных двигателей, питаемых от преобразователя, уменьшение влияния на питающую сеть за счет уменьшения амплитуд высших гармоник.5, Уменьшение входных и выходных фильтров, т.е. уменьшение массы и габаритов преобразователя за счет лучшей компенсации реактивной мощности нагрузки и лучшей формы выходного напряжения соответственно. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в переменное трехфазное квазисину соидальное напряжение по авт. св. В1545311, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения высших гармоник, числа витков первой, второй и 10 третьей вторичных обмоток основноготрансформатора и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора относфАтся между собой как 4:3;3:2;2.