Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение

(55 Н НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ П СКОМУ ЕТЕЛЬСТВ К А яиственныи 80,СССР1988.СССР НОГО ВАЗИ(54) ПРЕО НАП РЯ.ЖЕ СИНУСОИ (57) Испол ь янного нап ное напр формы для верторах с посто- ехфаз- льной ых ин- опитаГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельствоМ 944027, кл, Н 02 М 7/48, 1Авторское свидетельствоМ 1652320, кл, Н 02 М 7/539Авторское свидетельствоМ 1676048, кл, Н 02 М 7/539 БРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯ НИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ К ДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ зование: преобразование ряжения в переменное т яжение квазисинусоид использования в трехфаз истем вторичного элект ния и злектропривода, Сущность изобретения: при коммутации ключей 1 - 4 основного инвертора на обмотках основного трансформатора 13 формируется прямоугольное напряжение тройной частоты, На обмотках первого и второго вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соответственно при коммутации ключей 5 - 12 формируются прямоугольные напряжения повышенной частоты с нулевыми паузами на определенных интервалах времени. Посредством ключей 26 - 31 переменного тока, коммутируемых по определенному алгоритму, указанные напряжения суммируются и подаются на выходные выводы преобразователя А,В,С, к которым вторичные обмотки 16-21 основного трансформатора 13 подключены по схеме открытого треугольника. В результате каждое фазное напряжение на выходе образователя имеет 16-ступенчатую близкуе к синусоиде форму. 4 ил,г 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий однофазный инвертор, нагруженный на первичную обмотку основного трансформатора, вторичная обмотка которого содержит среднюю точку, образующую первый выходной вывод преобразователя и по два промежуточных отвода в каждой полуобмотке. Крайний вывод первой полуобмотки и два промежуточных отвода второй полуобмотки соединены через ключи переменного тока со вторым, а крайний вывод второй полуобмотки и два промежуточных отвода первой полуобмотки - с третьим выходным выводом преобразователя. Напряжения на секциях вторичной обмотки трансформатора относительно средней точки равны амплитудам ступеней выходного .линейного напряжения. Инвертор и трансформатор работают на частоте в три раза выше выходной. С помощью к.лючей переменного тока секции вторичной обмотки подключаются к выходным выводам преобразователя и на нагрузке формируется трехфазное трехступенчатое напряжение, коэффициент гармоник которого равен 15,2 .Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные на трансформаторы. Средняя точка вторичной обмотки основного трансформатора подключена к одному выходному выводу преобразователя непосредственно, а крайние ее выводы соединены порознь через два ключа переменного тока с двумя другими выходными выводами преобразователя. Каждая вторичная полуобмотка основного трансформатора содержит по два промежуточных отвода, каждый из которых подключен через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора и ключ переменного тока к выходному выводу преобразователя смежной фазы. Числа витков вторичной полуобмотки основного трансформатора и вторичной обмотки вспомогательного трансформатора относятся между собой как 2:3:2:1. Оба инвертора работают на разных повышенных частотах. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное ступенчатое напряжение, содержащее значительное количество высших гармоник,Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной и два вспомогательных однофазных инвертора, нагруженные на трансформаторы. Средняя точка вторичной обмотки основного трансформатора подключена к одному выходному выводу преобразователя непосредственно, а ее крайние выводы соединены порознь через два ключа переменного тока с двумя другими выходными выводами преобразователя. Каждая вторичная полуобмотка основного трансформатора содержит по одному промежуточному отводу, каждый из которых подключен через последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов к выходному выводу преобразователя смежной фазы, Числа витков каждой секции вторичной обмотки основного трансформатора и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов относятся между собой как 5:3:1, Все инверторы работают на разных повышенных частотах. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное 13-ти ступенчатое напряжение, содержащее значительное количество высших гармоник.Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.Сущность изобретения заключается в том, что преобразователь постоянного напряжения в трехфазное кваэисинусоидальное содержит основной, первый и второй вспомогательный инверторы, выходами соединенные с первичными обмотками соответственно основного, первого и второго вспомогательных трансформаторов. вторичная обмотка основного трансформатора имеет отвод от средней точки, разделяющий ее на две половины с первым промежуточным отводом в каждой из них и подключенным к первому выходному выводу преобразователя, первый и второй крайние выводы упомянутой обмотки через ключи переменного тока подсоединены соответст 1758813еенно к второму и третьему выходным выводам преобразователя, первый и второй вспомогательные трансформаторы имеют па две вторичные обмотки, соединенные в две независимые ветви, в каждой из которых включены последовательно по одной вторичной обмотке первого и второго вспомогательных трансформаторов, первый вывод первой и второй ветви соединен соответственно с вторым и третьим выходными выводами преобразователя, а второй вывод первой и второй ветвей соединен через один ключ переменного тока с первым промежуточным отводом соответственно второй и первой половин вторичной обмотки основного трансформатора, и через другой ключ переменного тока с введенным вторым промежуточным отводом этой половины вторичной обмотки, причем число витков секций между крайним выводом и первым промежуточным отводом, между первым и вторым промежуточными отводами, между вторым промежуточным отводом и отводом от средней точки каждой половины вторичной обмотки основного трансформатора и число витков каждой вторичной обмотки первого и второго вспомогательных трансформаторов относятся, как 5:2:5.3, 1.На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг.З - диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг,4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.Силовая часть преобразователя (фиг.1) содержит основной и два вспомогательных однафазных инвертора, выполненные соответственно на ключах 1 - 4 и 5-12, Выходы инверторов соединены с первичными обмотками основного 13 и вспомогательнымх 14, 15 трансформаторов. Секции 16-21 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 22, 23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14. 15 соединены между 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 подключен к входу двоичного счетчика импульсов 33 с коэффициентом пересчета, равным 33, Выходы счетчика 33 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34. Выходы 35 - 46 последнего соединены через триггер 47, логические 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 элементы И-НЕ 48-57, элементы 2-2 И 2 ИЛИ 58-62 и блок буферных усилителей 63 с управляющими входами силовых ключей преобразователя, причем номер л .;адов блока 63 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.На фиг.З диаграммы 64 - 84 представляютформы импульсов на выходах следующих элементов; 64 - задающего генератора 32;65 - 74 - на выходах элементов 58-62 и 53-57 (импульсы управления ключами 1-12 вспомогательных инверторов); 75-77 - 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 61 фи; 3), которая поступает на вход двоичного счетчика ЗЗ с коэффициентом пересчета, равным 33. С выхода счетчика 33 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 34, логические состояния выходов 35 - 46 которого в зависимости от кода адреса представлены 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 ЗЗ равных интервала, что соответствует 33 логическим состояниям элемента 34.На первом интервале с выхода 35 элемента 34 сигнал логической единицы (фиг,4) устанавливает триггер 47 е логическое состояние 1, которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя, Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов 58-62, через которые проходят сигналы с выходов 35 - 40 на управляющие входы ключей 1 - 12 инверторов. С выходов 36 - 38, 40 элементами 34 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58 - 60, 62, усиливаотся 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 кгноч 9,Выходные сигналы элементов 58-62 инеертируются элементами 53-57 и запирают силовые ключи 2, 3, 6, 8, 12 и отпирают ключ 10. Сигналы логических единиц с выходов 42, 44 элемента 34 отпирают ключи 27, 29,Остальные ключи переменного тока 26, 28, 175881330, 31 заперты сигналами логических нулейс выходов 41, 43, 45, 46 элемента 34, Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалахпроисходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64 - 84 на фиг.З итаблицей истинности элемента 34 на фиг.4.В результате работы инверторов на обомтках трансформаторов 13 - 15 формируютсянапряжения 75-77 на фиг,З, а на фазе нагрузки, соединенной звездой, - 16-ступенчатое напряжение 84. Для получения формывыходного напряжения, представленной надиаграмме 84, напряжения на секциях 16,19, 17, 20 и 18, 21 основного трансформатора 13 должны быть соответственно равны5 О, 2 О, 5 О, а на обмотках 22, 23 и 24, 25вспомогательных трансформаторов 14, 15,соответственно ЗО и О.Следовательно, числа витков секций 20каждой вторичной полуобмотки основноготрансформатора 13 и числа витков вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов 14, 15 должны относиться междусобой как 5:2:5:3:1. 25Силовая схема преобразователя работает следующим образом,На первом интервале замыкают ключи1, 4, 5, 7, 10, 11, 27, 29 (диаграммы 65, 67, 69,72, 73, 79, 81). 30При этом напряжение на обмотках 22,23 вспомогательного трансформатора 14становится равным нулю. Через замкнутыйключ 27 к выводам А, В преобразователяприкладывается алгебраическая сумма напряжений секций 19, 20 основного трансформатора 13 и обмотки 24вспомогательного трансформатора 15, равная 6 О. К выводам В, С через ключ 29- сумманапряжения секции 19-21, равная ( - 12 О), а 40к выводам С, А через ключи 29, 27-сумманапряжений секции 21 и обмотки 24, также.равная 6 О, При этом фазные напряжениянагрузки, соединенной звездой, соответственно равны 45Одв - Осд 6 О - 6 О 3 3 Овс - Одв -12 О - 6 ООВ3 3- 6 О,Ос = - (Од+ Ов) =- 6 О,т.е. формируются нулевая, 11 отрицательная и 11 положительная ступени фазныхнапряжений Од, Ов, ОсНа втором интервале вместо ключа 10замыкают ключ 9,исчезает напряжение также на обмотках 24, 25 вспомогательного трансформатора 15, Через ключи 27 к выводам А, В прикладывается сумма напряжений секций 19 - 20, равная 70, к выводам В, С через ключ 29 вновь прикладывается сумма напряжений секций 19 - 21, равная ( - 12 О), к выводам С, А через ключи 29, 27- напряжение секции 21, равное 5 О. Фазные напряжения становятся равными 2 О/3, 19 О/3, 17 О/3, т.е. формируются первая положительная, 12-я отрицательная и 10-я положительная ступени фазных напряжений Од, ОВ, ОС.На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64 - 84 на фиг,З и таблицей истинности элемента 34 на фиг,4.Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью 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. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение, содержащий основной, первый и второй вспомогательный инверторы, выходами соединенные с первичными обмотками соответственно основного, первого и второго вспомогательных трансформаторов, вторичная обмотка основного трансформатора имеет отвод от средней точки, разделяющий ее на две половины с первым промежуточным отводом в каждой из них и подключенным к первому выходному выводу преобразователя, первый и второй крайние выводы упомянутой обмотки через ключи переменного тока подсоединены соответственно к второму и третьему выходному выводу преобразователя, первый и второй вспомогательные трансформаторы имеют по две вторичные обмотки, соединенные в две независимые ветви. в каждой из которых включены последовательно по одной вторичной обмотке первого и второго вспомогательного трансформатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник, первый вывод первой и второй ветви соединен соответственно с вторым и третьим выходным выводом преобразователя, а второй вывод первой и второй ветви соединен через один ключ переменного то 1758813 1 Ока с первым промежуточным отводом соответственно второй и первой половины вторичной обмотки основного трансформатора, и через другой ключ переменного тока с введенным вторым промежуточным отводом этой половины вторичной обмотки, причем число витков секций между крайним выводом и первым промежуточным отводом, между первым и вторым и ромежуточными отводами, между вторым и ромежуточным отводом и отводом от средней точки каждой половины вторичной обмотки 5 основного трансформатора и число витковкаждой вторичной обмотки первого и второго вспомогательного трансформатора относятся как 5:2;5:3:1.3 ь ЙЯб/ унт Р Р 0:О О ГГО Г г Г О О ОУ Р,Г о о ю Ю б Р о, оО О О Р ооо Рб бб 1 О Р О 01 Г,О Р,б Р о б Ю б1 Р Ю д г О ф 1 Ф,О,д ,Г ОГ О Ю Г Р о ю о Г г о 33, 0 о ОРООО О РОО Составитель А,Азаро Техред М.Моргентал орректор Ваш Тиражрственного комитета по изобрет 113035, Москва, Ж, Раушск уд ул.Гагарина, 101 Ужго но-издательский комбинат "Патент" Производств Редактор Ю,Середа аказ 3009 ВНИИПИ Г ог+о о юб:Р Р Г б Р Подпис ям иотк наб., 4/ оеыти м при ГКНТ СССР