Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

.Ы 2 51)5 Н 02 М 7/539 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС арственный агрэр ьство СССР 7/539, 1989. ЛЬ ПОСТОЯ ХФАЗНОЕ АПРЯЖЕНИ еобразовани рехфазное п зисинусои ичного алек Сущность и вного одно к электротехни ано в системах и электропри ышение качестутем уменьшеа принц еобраз ая схем ем; на инцип таблиц стоянно ипиэльователя; а блока фиг, 3 - работы а истинго запоователя фиг, 1 помогательных олненные соот(61) 1758813(71) Красноярский госуный университет(57) Использование: прянного напряжения в тнае напряжение кваформы для систем вторния и электропривода.ния; на выходе осно Изобретение относится ке и может быть использов втОричного электропитания вода,Цель изобретения - пов ва выходного напряжения и ния коэффициента гармони На фиг. 1 представлен ная схема силовой части пр на фиг, 2 - принципиальн управления преобразовател диаграммы, поясняющие пр преобразователя; на фиг. 4 -ноСти программируемого по минающего устройства. Силовая часть преобра содержит основной и два вс однофазных инвертора, выпННОГО КВАЗИЕ е посто- еремендальной тропита- зобрете- фазного инвертора на ключах 1 - 4 формируют прямоугольное напряжение тройной частоты, а на выходе вспомогательных однофазных инверторов на ключах 5 - 12 формируют более высокие частоты, имеющие нулевые паузы в определенных интервалах полупериода. Данные напряжения, снимаемые с секций 16 - 21 вторичной обмотки основногорансформатора 13 и с вторичных обмоток 22 - 25 вспомогательных трансформаторов 14, 15, суммируют посредством ключей переменного тока 26 - 31, коммутируемых по определенному алгоритму. В результате на выходных выводах А, В, С преобразователя формируется близкое к синусоидальному многоступенчатое напряжение с 18-тью ступенями в четверти полупериода фазного напряжения, 4 ил. ветственно нэ ключах 1 - 4 и 5 - 12, Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 13 и вспомогательных трансформаторов 14, 15, Секции 16 - 21 ос- ф" новного трансформатора 13 и вторичные об мотки 22, 23 и 24, 25 вспомогательных (Л трансформаторов 14, 15 соединены между 0 собой и через ключи переменного тока 26- 31 в две фазы по схеме открытого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы преобразователя.Блок управления преобразователем фиг. 2 содержит задающий генератор 32, выход которого подклю ен ко входу двоичного счетчика импульсс з 33 с коэффициентом пересчета равным ; 5. Выходы счетчика 33,нагружены на адрес ые входы программируемого постоянног: запоминающегоустройства 34, Выходы 35 - 46 последнего соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48-57 элементы 2-2 ИИЛИ 58-62 и блок буферных усилителей 63 с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номера выходов блока 63 соответствует номерам ключей, к которым они подключены.На фиг, 3 диаграммы 64 - 84 представляют собой 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 ин верторов),75-71 - трансформаторов 13 - 15, 78-83 - на выходах 41-46 элемента 34 (импульсы управления ключами 26 - 31),84 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения)Устройство работает следующим образом,Задающий генератор 32 формирует последовательность импульсов 64 (фиг, 3), которая поступает на вход двоичного счетчика 33, с выхода которого импульсы поступают на адресные входы программируемого пс.тоянного запоминающего устройства 34, логические состояния выходов 35 - 46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг. 4. Выходы элемента 34 нагружены на входы блока буферных усилителей 63, причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уровень логической единицы - открытое. Полупериод выходного напряжения 84 преобразователя можно разделить на 36 равных интервалов, что соответствует 36-ти логическим состоянием элемента 34,На первом интервале с выхода 35 элемента 34 сигнал логической единицы (табл. фиг. 4) устанавливает триггер 47 в логическое состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряхйнйя преобразователя, Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов 58 - 62, через которые проходят сигналы с выходов 36 - 40 на управляющие входы ключей 1 - 12 инверторов, С выходов 36-38, 40 элемента 34 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58 - 60,62 усиливаются блоком 63 и отпирают ключи 1, 4, 5, 7, 11 основного и вспомогательных инверторов. С выхода 39 сигнал логического нуля запирает элемент 61, а следовательно и силовой ключ 9. Выходные сигналы элементов 58 - 62 инвертируются элементами 53 - 57 и запираютсиловые ключи 2, 3, б, 8, 12 и отпирают ключ10. Сигналы логических единиц с выходов5 44, 45 элемента 34 отпирают ключи 29, 30.Остальные ключи переменного тока 2628,13 заперты сигналами логических нулейс выходов 41 - 43, 46 элемента 34, Формирование импульсов управления силовыми10 ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64 - 84 фиг. 3 и таблицейистинности элемента 34 (фиг, 4).В результате работы инверторов на об 15 мотках трансформаторов 13 - 15 формируются напряжения 75 - 71 фиг, 3, а на фазенагрузки, соединенной звездой восемнадцати ступенчатое напряжение 84, Для получения формы выходного напряжения,20 представленной на диаграмме 84, напряжения на секциях 16, 18, 19, 21 и 17, 20 основного трансформатора 13 должны бытьсоответственно равны 5 О, О,ЗО, а на обмотках 22, 23 и 24, 25 вспомогательных транс 25 форматоров 14, 15 соответственно ЗО и О.Следовательно, числа витков секцийкаждой вторичной полуобмотки основноготрансформатора 13 и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформа 30 торов 14, 15 должны относится между собойкак 5:3:5:3: 1,Силовая схема преобразователя работает следующим образом.На первом интервале замыкают ключи35 1, 4, 5, 7, 10, 11, 29, 30 (диаграммы 65, 67, 69,72, 73, 81, 82). При этом напряжение наобмотках 22, 23 вспомогательного трансформатора 14 становятся равным нулю. Через замкнутый ключ 29 к выходным выводам40 А, В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 19,20 основного трансформатора 13 и обмотки24 вспомогательного трансформатора 15равная 7 О, К выводам В, С через ключ 3045 сумма напряжений секций 19 - 21 равная (- 13 О), а к выводам С, А через ключи 29, 30сумма напряжений секции 21 и обмотки 24также равная 6 О, При этом фазные напряжения нагрузки, соединенной звездой соот 50 ветственно равны;ОдОдв - Осд 7 О - б О3 3- 20 О55 Овс - О В - 1 ЗО - 7 Ов- ---3Ос=- ( Од+ Ов)= - О193т.е, формируются первая положительная, 13-я отрицательная и 12-я положительная ступени фазных напряжений Од, Ов, Ос.На втором интервале вместо ключа 10 замыкают ключ 9, исчезает напряжение также на обмотках 24, 25 вспомогательного трансформатора 15. Через ключ 20 к выводам А, В прикладывается сумма напряжений секции 19 - 20 равная 80, к вводам В, С через ключ 30 вновь прикладывается сумма напряжений секции 19 - 21 равная (-13 О), к выводам С, А через ключи 29, 30 напряжение секции 21 равное 5 О, Фазные напряжения становятся равными О, 7 О, 60, т.е. формируется вторая положительная, 14 отрицательная и 11-я положительная ступени фазных напряжений Од, Ов, Со,На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично опиСанному в соответствии с диаграммами 64 - 84 фиг. 3 и таблицей истинности элемента 34, фиг. 4.Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух наПравлениях и постоянство разности потениалов фаз в течение каждого интервала.то обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменнВй формой кривой выходного напряжения.Предложенный преобразователь обеспечивает без усложнения схемы следующие иреимущества перед прототипом: 1, Лучшую форму кривой выходного напряжения (18 ти ступенчатую вместо 16-тиступенчатой),2, Увеличение КПД, надежности, срока5 службы потребителей за счет уменьшенияпотерь от высших гармоник,3. Повышение быстродействия, исключение автоколебаний в системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель за10 счет уменьшения или исключения выходныхфильтров,4, Повышение точности, равномерностивращения асинхронных двигателей, питаемых от преобразователя, уменьшение вли 15 яния на питающую сеть за счет уменьшенияамплитуд высших гармоник,5, Уменьшение входных и выходныхфильтров, т.е. уменьшение массы и габаритов преобразователя за счет лучшей ком 20 пенсации реактивной мощности нагрузки илучшей формы выходного напряжения соответственно,Формула изобретения 25 Преобразователь постоянногоапряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение по авт.св. М 1758813, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем 30 уменыиения коэффициента гармоник, числавитков секций каждой половины вторичной обмотки основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов относятся между со бой как 5:3:5:3:1.В1803959 ЪжЯеюй Г О О 0 3 О Составитель А,АзаровТехред М.Моргентал Редактор Корректор Н,Милюкова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1059 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5