Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

/ ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР В 785935, кл. Н 02 М 7/537, 1979.Авторское свидетельство СССР В 936313 кл, Н 02 М 7/а 537 1981.Авторское свидетельство СССР У 838963, кл. Н 02 М 7/48, 1980.(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах автоматики и электроприводе для преобразования постоянногонапряжения в трехфазное переменное.Цель изобретения - уменьшение массыи габаритов и улучшение формй кривойвыходного напряжения. Преобразовательсодержит основной и вспомогательный инверторы, нагруженные насоответствующие обмотки трансформаторов 9, 10. Блок управления содер12757 17 жит задающий генератор, триггер иблок буферных усилителей, соециненных по выходу с входами ключей основного инвертора. Подключение любойветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможностьпрохождения тока в дву:Р направлениях Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматики и электропривода для преобразования постоянногонапряжения в трехфазное переменноенапряжение.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и улучшение Формы кривой выходного напряжения,На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг, 2 - принципиальнаясхема блока управления преобразователем на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие принцип формирования импульсов управления силовыми ключами преобразователя, формы напряжений на обмотках основного и вспомогательноготрансформаторов и выходного Фазноганапряжения; на фиг, 4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.Преобразователь (фиг. 1) содержитосновной и вспомогательный инверторы,выполненные соответственно на ключах1-4 и 5-8. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного9 и вспомогательного 10 трансформаторов. Секции 11 и 12 вторичной обмотки основного трансформатора 9 ивторичная обмотка 13 вспомогательного трансформатора 10 соединены междусобой и через ключи 14 - 22 переменного тока с выходными выводами А, Ви С преобразователя. В качестве ключей 1 - 8 инверторов могут быть использованы транзисторы или тиристоры с обратными диодами, а в качествеключей переменного тока 14-22 - симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры или транзисторы с последовательно включенными диодами,и постоянство разности потенциаловфаз в течение каждого интервала, чтообеспечивает работоспособность преобразователя при любом коэффициентемощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.2 з,п. Ф-лы, 4 ил. транзисторы, включенные в диагоналипостоянного тока диодных мостов.Блок управления преобразователем(фиг, 2) содержит задающий генера тор 23, выход которого связан черезтриггер 24 и блок 25 буферных усилигелей с управляющими входами силовыхключей 1-4 основного инвертора,Крометого, выход .задающего генератора 23 1 О подключен через делитель 26 частотыс изменяемым коэффициентом деленияк входу двоичного счетчика 27, выходы которого соединены с адреснымивходами программируемого постоянно го запоминающего устройства 28, Выходы 29-39 последнего связаны через логические элементы НЕ 40 и 41, комбинационные устройства 42.1-42,3 иблок 25 буферных усилителей с управ О ляющими входами силовых ключей 5-8и 14-22 преобразователя (номера выходов блока 25 соответствуют номерамключей, к которым они подключены).Каждое комбинационное устройство 2 Ь 42 содержит логические элементы НЕ43, 3-3-2 ИЛИ 44, НЕ 45 и 2 И 46, изкоторых первый элемент НЕ 42 подключен между вторым и пятым входами элемента 3-3-2 ИЛИ 44, третий и шестой ЗО входы которого соединены с одним входом элемента 2 И 46. Выход элемента3-3-2 ИЛИ 44 связан через второй элемент НЕ 45 с другим входом элемента2 И 46. Второй, третий с шестым,первый, четвертый входы элемента3-3-2 ИЛИ 44 образуют соответственнос первого по четвертый входы комбинационного устройства, а выходы последнего образованы выходами элементов 10 3 3 2 ИЛИ 44 и 2 И 46На фиг. 3 диаграммы представляютформы импульсов на выходах следующих125 элементов: 47 - задающего генератора 23; 48 и 49 - триггера 24 (прямой и инверсный сигналы которого являются управляющими для ключей 1-4 основного инвертора); 50 -делителя 26 частоты; 51-54 - устройства 28 (выходы 29 и 30) и элементов 40 и 41 (импульсы управления ключами 5-8 вспомогательного инвертора); 55 и 56 - трансформаторов 9 и 10, 57-62 - комбина О ционных устройств 42.1-42,3 (импульсы управления ключами 14-19 соответственно); 63-65 - на выходах 37-39,устройства 28 (импульсы управления ключами 20-22); 66 в .преобразовате ля (выходное фазное напряжение).Преобразователь работает следующим образом.Задающий генератор 23 (фиг. 2) формирует последовательность импуль сов 47 (фиг. 3), которая поступает на вход триггера 24. Сигналы 48 и 49 прямого и инверсного выходов триггера 24 усиливаются блоком 25 буферных усилителей и поступают на управляющие 25 входы силовых ключей 1-4 основного инвертора. Выходные импульсы задающего генератора 23 делятся делителем 26 частоты, например, на два и поступают на вход двоичного счетчи ка 27 с коэффициентом пересчета, равным 24, С выходов счетчика 27 сигналы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 28,логические состояния выходов 29-39 которого в35 зависимости от кода адреса представлены в таблице (фиг, 4).Выходные сигналы устройства 28 разрешают или запрещают прохождение сигналов 48 и 49 с выходов триггера40 24 через элементы НЕ 40 и 41 и комбинационные устройства 42 на входы блока 25. Причем уровень логического нуля на входе блока 25 обеспечивает.45 закрытое состояние силового ключа, а уровень логической единицы - открытое. В результате формируются необходимыепоследовательности импульсов управления силовыми ключами 1-8 и 14-22 преобразователя. Полупериод50 выходного напряжения 66 преобразо вателя можно разбить на 12 равных интервалов./ 17 4С выходов 29 и 30 сигналы логических единиц поступают на два входа блока 25, обеспечивая открытое состояние ключей 5 и 7 вспомогательного инвертора в течение первого интервала. Кроме того, эти сигналы инвертируются элементами НЕ 40 и 41 и запирают ключи 6 и 8. С выходов 3 1 и 32 сигналы логических нулей поступают на входы комбинационного устройства 42,1, запирают его, а следовательно, и силовые ключи 14 и 15, Сигнал логического нуля с выхода 33 инвертируется элементом НЕ 43 и отпирает вторую схему И элемента 3-3-2 ИЛИ 44 комбинационного устройства 42.2, обеспечивая прохождение инверсной последовательности импульсов с выхода триггера 25 через элемент 3-3-2 ИЛИ 44 и блок 25 на управляющий вход силового ключа 16.Кроме этого, выходные импульсы 59 элемента Э-2 ИЛИ 44 инвертируются элементом НЕ 45 и через открытый элемент 2 И 46 и блок 25 поступают на управляющий вход ключа 17. формирование импульсов управления другими ключами на данном интервале, а также всеми силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграм" мами 47-65 (фиг. 3) и таблицей истинности (фиг. 4) устройства 28. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 9 и 10 формы руются напряжения 55 и 56, а на фазе нагрузки при соединении ее ввез" дой - напряжение 66Амплитуды ступеней с первой по шестую последнего напряжения равны 2 4 5 6 7 8 в - У в в в в где 3 фЗ 3 3 фЗ фЗ ф Б - амплитуда первой ступени выходного линейного напряжения,оДпя получения напряжения с указанными амплитудами ступеней напряжение на каждой из секций 11 и 12 вторичной обмотки трансформатора 9 должно быть равно 20, а на вторичной обмотке 13 трансформатора 10 Б, т.е. коэффициенты трансформации основного и вспомога" тельного трансформаторов должныотноситься между собой как 1:0,25.На первом интервале в соответствии 55 с таблицей (фиг. 4) логические состояния выходов 29-39 устройства 28:имеют следующие значения:11000111100,Основной инвертор и трансформатор могут работать на высокой часто,те, кратной выходной. При этом кратность частот определяется коэффициентом деления делителя 26 частоты и5 12757 числом ступеней в полупериоде выходного напряжения. Пусть коэффициент деления делителя 26 частоты равен, например, двум. Тогда интервал каждой ступени напряжения бб можно разделить на два подынтервала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 9.На первом подынтервале первого интервала замыкают ключи 17, 18 и 10 20 переменного тока (диаграммы 60, ,61 и 63, фиг, 3). При этом напряение на каждой из секций 11 и 12 торичной обмотки трансформатора 9 тановится равным 2 П, а на вторич ной обмотке 13 трансформатора 10 нулю. К. выходным выводам А,В и С,А преобразователя прикладываются напряжения секций 12 и 11, равные 2 Б, а к выводам С,В - сумма напряжений 20 этих секций, равная 4 Б, В этом случае при соединении нагрузки звездой фазные напряжения равны У 2 Б - 203Пв П Аь3Пвс3 30На втором подынтервале. первого интервала замыкают ключи 16, 19 и 20, меняется полярность йапряжений на обмотках трансформатора 9. К выходным выводам А,В и С,В прикладываются напряжения секций11 и 12,а к выводам В,С - их сумма, поэтому величины линейных и Фазных напряжений остаются прежними. В дальнейшем на первом интервале при любом коэффициенте деления делителя 26 частоты40 работа ключей переменного тока повторяется для нечетных и четных подынтервалов соответственно и Формируются нулевая, четвертая отрицательная и четвертая положительная ступени45 фазных напряжений ПБв и У соответственно. Формула изобретения55 Ц = -(П+ П ) = 2 Ц. На первом подынтервале второго интервала замыкают ключи 17, 18 и 20. Напряжение на секцчях 11 и 12 равно 2 П, а на обмотке 13 становится равным Б. К выводам А,В прикладывается сумма напряжений секции 12 и обмотки 13, равная ЗБ, к выводам В,С - сумма напряжений секций 11 и 12, равная 40. При этом фазные напряжения становятся равными: 17 Ь2П37Ц - , . П3 ф5Б = - Пст,е. формируются первая положительная пятая отрицательная и третья положительная ступени фазных напряжений ПА , Б в и П соответственно. В дальнейшем работа преобразователя происходит аналогично в соответствии с диаграммами 47-65 импульсов управления ключами преобразователя.Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.Для Формирования выходного напряжения, в котором отсутствуют низшие гармоники, коэффициенты трансформации основного и вспомогательного трансформатоов должны относиться между собой как 1:0,232. При этом в напряжении присутствуют высшие гармоники только с порядковыми номерами п = 11, 13, 23, 25 а коэффициент гармоник равен 15,2 Х.Использование предлагаемого преобразователя обеспечивает по сравнению с известным уменьшение массы и габаритов, так как трансформатор в известном преобразователе работает на частоте, в три раза превышающей выходную, а основной трансформатор предлагаемого преобразователя - на любой высокой частоте, причем через основной трансформатор передается в нагрузку 80% всей мощности. Кроме того, предлагаемый преобразователь имеет лучшую форму кривой выходного напряжения - шестиступенчатую, коэффициент гармоник которой равен 9,437., вместо трехступенчатой кривой с К=15,27. в известном преобразователе. 1. Преобразователь постоянногонапряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий ос7 12757 17 8 новной однофазный инвертор, выходом вичную обмотку вспомогательного транс- нагруженный на первичную обмотку форматора, вторичная обмотка которо- .основного трансформатора, три группы го подключена между средней точкой ключей переменного тока, по три клю- вторичной обмотки основного трансфорча в каждой, одни силовые выводы ко-матора и общей точкой ключей перементорых подключены к выходным выводам, ного тока третьей группы, а другие объединены в три общие точ. Преобразователь по п.1, о т л ики, две из которых соединены с конца- ч а ю щ и й с я тем, что коэффициенми вторичной обмотки основного транс- ты трансформации основного и вспомоформатора, и блок управления, выходы 1 О гательного трансформаторов относятся которого связаны с управляющими вхо- между собой как 1:0,25, дами силовых ключей, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью уменьше, Преобразователь по п.1, о т л и" ния массы и габаритов и улучшения фор- ч а ю щ и й с я тем, что коэффициен-. мы кривой выходного напряжения, в 15 ты трансформации основного и вспомонего введен вспомогательный однофазный гательного трансформаторов относятся инвертор, выходом нагруженный на пер- между собой как 1:0,232,4 г гг иг. 21275717 Рюхойчой код инв оаэи адреса о а О О 12О О 4 б О О го гз Составитель В. МоинТехред Л.Олейник Редактор В, Петраш Корректор И. Муска Заказ 6579(55 Тираж 63 1 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4