Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

Изобретение относится к электротехнике и может быт использовано всистемах вторичного электропитания иэлектропривода,Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путемуменьшения коэффициента гармоник.На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг. 2 - то же, блока управления преобразователем; на фиг. 3 диаграммы, поясняющие принцип работыпреобразователя; на Фиг, 4 - таблицаистинности программируемого постоянного запоминающего устройства,Силовая часть преобразователя(фиг. 1) содержит однофазный мостовой инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4, Выход инверторанагружен на первичную обмотку трансформатора 5. Выводы секций 6-11вторичной обмотки трансформатора 5соединены через основные ключи 12-23переменного тока и дополнительныеключи 24-26 переменного тока с выходными выводами А, В, С преобразователя соединенными также с основУными ключами 27-29 переменного тока,Блок управления преобразователем(фиг. 2) содержит задающий генератор 30, выход которого соединен через триггер 31 и блок 32 буферныхусилителей с управляющими входамиключей 1-4 основного инвертора. Кроме того, выход задающего генератора30 подключен через делитель 33 частоты с изменяемым коэффициентом деления к входу двоичного счетчика 34,выходы которого соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства 35.Выходы 36-52 последнего связаны через триггер 53, логические элементы2-2 ИИЛИ, 54 58-61, 64-69, элемент НЕ 55, элементы 2 И 56, 57, 62,63 и блок 32 с управляющими входамисиловых ключей 12-29 преобразователя,причем номера выходов блока 32 соответствуют номерам ключей, к которымони подкпючены.На фиг3 диаграммы 70-93 представляют формы импульсов на выходахследующих элементов:70 - задающего генератора 30;71 72 - прямого и инверсного выФходов триггера 31 (импульсы управления ключами 1, 4 и 2, 3 инвертора); 73 - трансформатора 5;74 - делителя 33 частоты;75-88 - элементов 55-69 (импульсы управления. ключами 12-25)989-92 - на выходах 49-52 элемента35 (импульсы управления ключами 2629);93 - пр еобр а з ователя (выходноефазное напряжение Цд).Преобразователь работает следующим образом.Задающий генератор 30 (фиг. 2)формирует последовательность им пульсов 70 (Фиг, 3), которая поступает на вход триггера 31, Сигналы 71,72 его прямого и инверсного выходовусиливаются блоком 32 буферных усилителей и поступают на управляющие 20 входы силовых ключей 1-4 инвертора.Кроме того, частота задающего генератора 30 делится делителем 33 частоты, например, на два н поступает навход двоичного счетчика 34 с коэф фициентом. пересчета, равным 27. Свыходов счетчика 34 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 35,логические состояния выходов 36-52 которого в зависимостиот кода адреса представлены в таблице на Фиг, 4. Выходные сигналыэлемента 35 разрешают или запрещаютпрохождение импульсов 71, 72 с прямого и инверсного выходов триггера31 на входы блока 32. Причем уровеньлогического нуля на входе блока 32обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя, а уро вень логической единицы - открытое.Триггер 53 и логические элементы54, 55 обеспечивают инвертированиеимпульсов прямого и инверсного выходов триггера 31, поступающих на входэлементов 56-69 через каждый полупериод выходного напряжения преобразователя, В первый полупериодсигналом логической единицы с выхода 36 элемента 35 триггер 53 устанавливается в состояние логической"1" и на выход элемента 54 проходитпрямая последовательность импульсовс выхода триггера 31. Во второй полупериод триггер 53 переключаетсяв состояние "О" и на выход элемента54 проходят инверсные сигналы с выхода триггера 31, Такая смена последовательностей импульсов определяетсяалгоритмом работы ключей 12-25 (диаг 5 16 раммы 75-88 фиг. 3). Полупериод вы" ходного напряжения 93 преобразователя можно разделить на 27 равных интервалов, что соответствует 27 состояниям элемента 35.аа На первом интервале (в соответствии с таблицей на фиг, 4) сигналылогических единиц с выходов 39, 45элемента 35 обеспечивают прохождениепрямой последовательности импульсовс выхода триггера 31 через элементы59, 66 на управляющие входы ключей15, 22 и инверсной последовательности импульсов через элементы 58,67 и блок 32 буферных усилителей науправляющие входы ключей 14, 23,Кроме того, сигналы логических единиц с выходов 49, 50 отпирают силовые ключи 26, 27, Сигналы логических.нулей с выходов 37, 40 - 44, 47, 48,151, 52 элемента 35 запирают элементы56, 57, 60 - 65, 68, 69, а следовательно, и силовые ключи 12, 13, 1621, 24-29. Формирование импульсовуправления всеми силовыми ключамипреобразователя на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 7093 (фиг. 3) и таблицей истинности(фиг. 4) элемента 35, В результатеработы инвертора на обмотках транс,- форматора 5 формируется прямоугольное напряжение 73, а на фазе нагрузки при соединении ее звездой - 14 ступенчатое напряжение 93, близкоепо форме к синусоидальному, Амплитудыступеней с первой по четырнадцатуюц 5 цэтого напряжения равны - , ц,Эц 10 ц 11 ц 13 ц 14 це ЗЦе ае 4 ц33 3 ф Зф Зф16 ц 17 ц5 ц бц, где ц - амплитуда3 Зф фнапряжения на секциях 6-11 вторичнойобмотки трансформатора 5. Дпя получения напряжения с указанными амплитудами ступеней напряжения на каждойиз секций 7-10 вторичной обмоткитрансформатора 5 должны быть равныпо 2 ц, т.е. числа витков секций 6-11должны относиться между собой как1:2;2:2:2 ф 1. Вторичная обмотка трансформатора содержит М дополнительныхотводов, а числа витков каждой крайней и участков внутренней секций соотносятся между собой как 1;2. Приэтом формируется фазное напряжение .10575 с числом ступеней 6 М+15 в полупериоде.Инвертор и трансформатор могутработать на любой высокой частоте,кратной выходйой.При этом кратность частот определяется коэффициентом деления делителя 33 частоты и числом ступенейв полупериоде выходного напряжения,Пусть коэффициент деления делителя33 частоты равен, например, двум(фиг. 3, диаграмма 74). Тогда интервал каждой ступени напряжения93 можно разделить на два подинтервала, соответствующих полупериодуработы трансформатора 5.На первом подинтервале первогоинтервала замыкают ключи 15, 22, 2 С 26, 27 (диаграммы 78, 85, 89, 90фиг.З), При этом через замкнутыеключи 27, 26, 15 к выходным выводам А, В преобразователя прикладывается сумма напряжений секций 9 25 11, равная 5 ц, к выходам В, С черезключи 15, 22 - сумма напряженийсекций 7-11, равная (-9 ц), к выходам С, А через ключи 22, 26, 27 -сумма напряжений секций 7, 8, равная 4 Ц. При соединении нагрузкизвездой фаэные напряжения равны: 5 цц ц, 3 3 цдв-цсА ц вс-цдаС ( А Ь) На втором подинтервале первого 40 интервала замыкают ключи 14, 23,26, 27, меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 5.К выходным выводам преобразователяприкладываются напряжения прежних 45 величин и полярностей, поэтому величины линейных и Фаэных напряженийостаются прежними, В дальнейшемна первом интервале работа преобразователя повторяется для нечетных 50 и четных подинтервалов соответственнои Формируются первая положительная,десятая отрицательная и девятая положительная ступени фазных напряжений ц А, цв, ц с соответственно.На первом .одинтервале второгоинтервала замыкают ключи 16, 21,24, 27, меняется полярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора 5. К выводам А, В через ключи2,. 24, 21 прикладывается сумма напряжений секций 8-10, равная 6 П,к вывочам В, С через ключи 21, 16сумма напряжений секций 6"10, равная (-913), к выводам С, А через ключи 16, 24, 27 - сумма напряженийсекции 6, 7, равная ЗБ. При этомформируется вторая положительная,одиннадцатая отрицательная и восьмая положительная ступени фазныхнапряжений,На следующих интервалах работапреобразователя происходит аналогично описанному в соответствии сдиаграммами 70-92 фиг. 3. В результате работы преобразователя на еговыходе формируется трехфазное 14 ступенчатое напряжение 93,Подключение любой ветви схемы спомощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождениятока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала, Это обусловливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения,Формула изобр етения1, Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий однофазный инвертор, выходом подключен." ный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого имеет отвод от средней точки, и два5 основных промежуточных отводаф разделяющих каждую половину вторичнойобмотки на внутреннюю и крайнююсекции, и пять групп основных ключейпеременного тока, по три ключа вкаждой, одни силовые выводы которыхсоединены соответственно с выходными выводами преобразователя, а другие объединены и образуют пять общих точек, четыре из которых подключены к двум крайним выводам и к двумосновным промежуточным отводам вторичной обмотки трансформатора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, каждая внутренняя секция вторичной обмотки трансформатораснабжена М дополнительными промежуточными отводами, которые так же,25 как и отвод от средней точки этой обмотки," через 2 М+ 1 введенных дополнительных ключей переменного тока присоединены к пятой общей точке основных ключей переменного тока.30 2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что отношение чисел витков крайней и каждогоучастка между отводами внутреннейсекции вторичной обмотки трансформатора выбрано равным 1:2,351610575 Гдд ОРР Редактор А, Маковская Корректор Т. Колб Заказ 3744 Тираж 497 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 юРаРреса Г Г Ю д