Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ц Н 02 М 7/48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханикипри Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ по авт.св. У 970607, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, в него введены четыре ключа переменноготокаи две вторичные обмотки дополнительного трансформатора,причем каждыйкрайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора дополнительно"связан через ключ переменного тока свыходными выводами преобразователяпротивоположного плеча, а промежуточный вывод каждой полуобмотки подключен через вторичную обмотку дополни "тельного трансформатора и ключ переменного тока к выходному выводупреобразователя данного плеча.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в трехфазноепеременное.По основному авт.св. Р 970607известен преобразователь постоянногонапряжения в трехфазное переменное,содержащий основной однофазный инвер- Отор с выходным трансформатором, средняя точка вторичной обмотки которогообразует один выходной вывод преобразователя, а крайние выводы трансформатора через первый и второй управ ляемые ключи переменного тока подключены к двум другим его выходным выводам, третий четвертый управляемыеключи переменного тока, дополнительный однофазный инвертор с двумя выходными обмотками выходного трансфор -матора, которые одним из выводовподключены к отводам от средних точекполуобмоток вторичной обмотки трансФорматора основного инвертора, а 25другие выводы через третий и четвертый управляемые ключи переменноготока - к соответствующему выходномувыводу противоположного плеча, приэтом число витков одной секции вторичной обмотки основного трансформатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора выбирают из соотношения 2:1. Основной и вспомогательный инверторы и трансформаторы рабо 35тают на разных частотах и должны рассчитываться на частоты, в 3 и 5 разпревышающие выходную частоту преобразователя. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов алгебраическисуммируются и Формируется трехфазное четырехступенчатое напряжение 1.Недостатком известного преобразователя.является большая масса и габариты особенно при низкой выходнойчастоте преобразователя,Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов преобразователя.Поставленная цель достигается тем, 50 что в преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное введены четыре ключа переменного тока и две вторичные обмотки дополнительного трансформатора, причем каж дый крайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора дополнительно связан через ключ переменного тока с выходными выводамн преобразователя противоположного плеча, а промежуточный вывод каждой полуобмотки подключен через вторичную обмотку дополнительного трансформатора и ключ пе,ременного тока к выходному выводу преобразователя данного плеча.На Фиг. 1 показана электрическая принципиальная схема предлагаемого преобразователя, на Фиг. 2 - блок - схема блока управления преобразователя, на Фиг, 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства, на Фиг. 4 таблица истинности состояния запоминающего устройства.Преобразователь (Фиг. 1) содержит основной 1 и вспомогательный 2 одноФазныеинверторы, выполненные соответственно на ключах 3-6 и 7-10. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 11 и вспомогательного 12 трансформаторов. Вторичная обмотка основного трансформатора 11 содержит средний вывод 13, который непосредственно связан с вторым выходным выводом преобразователя (Фазой В). Первая полуобмотка содержит первый крайний 14 и промежуточный 15 выводы, а вторая полуобмоткапромежуточный вывод 16 и второй крайний 17, которые вместе со средним выводом 13 делят вторичную обмотку основного трансформатора на четыре равные секции 18-21. К промежуточным . выводам 15 и 16 подключены одними концами вторичные обмотки 22-25 вспомогательного трансформатора 12, вторые концы которых вместе с концами 14 и 17 вторичной обмотки основного трансформатора 11 соединены через ключи 26-29 переменного тока с первым выходным выводом преобразователя (Фазой А) и через ключи 30-33 с третьим выходным выводом (фазой С).Блок управления преобразователем(фиг. 2) содержит задающий генератор 34, выход которого связан через триггер 35 и блок 36 буферных усилителей с управляющими входами ключей 3-6 основного инвертора 1. Кроме того, выход задающего генератора 34 подключен через делитель 37 частоты к входу двоичного счетчика 38, выходы которого соединены с адресными входами программируемого постоянного запоминающего устройства 39, имеющего шесть выходов 40-45. Последние через логические элементы НЕ 46-51,111252-2 ИИЛИ 52 и 53, 3-3 ИИЛИ 54-57,НЕ 58-63 и 2 И 64-67 связаны с входами блока 36 буферных усилителей,выходы которых подключены к управляющим входам ключей 7-10.вспомогатель-ного инвертора и ключей 26-33 переменного тока, Причем номера выходовблока 36 буферных усилителей соответствуют номерам ключей, к управляющимвходам которых подключены данные вы Оходы.В качестве ключей 3-10 однофазныкинверторов могут быть использованытранзисторы или тиристоры с обратнымидиодами, а в качестве ключей 26-33 15переменного тока - симисторы, встречно-параллельно включенные тиристорыили транзисторы с последовательновключенными диодами, транзисторы,включенные в диагонали постоянного 20тока диодньж мостов.На фиг, 3 диаграммы представляютформы импульсов на выходах следующихэлементов: 68 - задающего генератора,69 и 70 - триггера 35 (прямой и инверсные сигналы, которые являютсяуправляющими для ключей 3 - 6 соответственно); 71 - основного трансформатора 11, 72 - делителя частоты 37;73-76 - элементов 52, 58, 53 и 59 зо(импульсы управления ключами 7, 10,8, 9 соответственно), 77 - вспомогательного трансформатора 12; 78-85 -элементов 54,64, 55, 65, 56, 66, 57,67 (импульсы управления ключами 2633 соответственно), 86 - преобразователя (выходное линейное напряжениедь)Устройство работает следующим образом. 40 Для улучшения формы кривой выходного напряжения в преобразователе осуществляется амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения, а для 45 для уменьшения массы и габаритов .трансформаторов - преобразование постоянного напряжения в переменное на высокой промежуточной частоте.Задающий генератор 34 (фиг, 2) 50 формирует посоедовательность импульсов 68 (фиг. 3), которая поступает на вход триггера 35. Сигналы 69 и 70 прямого и инверсного выходов триггера 35 усиливаются блоком 35 буферных 55 усилителей и поступают соответствен-, но на управляющие входы ключей 3 - 6 инвертора 1. Кроме того, частота за 10 4дающего генератора 34 делится дели телем 37 и поступает на вход двоичного счетчика 38 с коэффициентом пересчета равным, например, 18.С выходов счетчика 38 сигналы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 39, логические состояния выходов 40-45 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице (фиг. 4). Они разрешают или запрещают прохождение сигналов 69 и 70 с прямого и инверсного выходов триггера 35 на входы блока 36. При. чем уровень логического нуля на входе блока 36 обеспечивает закрытое состояние силового ключа, а уровень логической единицы - открытое. В результате формируются необходимые последовательности импульсов для управления силовыми ключами 7-10 вспомогательного инвертора 2 и ключами 26- 33 переменного тока преобразователя. Полупериод выходного напряжения 86 преобразователя можно .разбить на 9 равных интервалов. На первом интервале в соответствии с таблицей логические состояния выходов 40-45 элемента 39 соответственно имеют следующие значения 111110. При этом с вьмодов 40-43 сигналы логической единицы поступают на входы элементов 52-54, разрешая прохождение импульсов 69 с прямого выхода триггера 35 на входы блока 36. Выходные сигналы 73, 75, 78 элементов 52-54 усиливаются блоком 36 и поступают на управляющие входы силовых ключей 7, 8 и 26. Кроме того, эти импульсы инвертируются элементами 58-60, выходные сигналы 74, 76 и 79 которых поступают через блокФ 36 на управляюшие входы ключей 10, 9 и 27 соответственно. С выхода 43 элемента 39 сигнал логической единицы йнвертируется элементом 49 и запирает элементы 55 и 65, запрещая прохождение импульсов 80 и 81 на управляющие входы ключей 28 и 29. С выхода 45 сигнал логического нуля поступает на входы элементов 51, 56 и 66. При этом элементы 56 и 66 запираются, и прекращается прохождение импульсов, 82 и 83 на управляющие входы ключей 30 и 31. Выходной сигнал элемента 51, соответствующий уровню логической единицы, отпирает элементы 57 и 67,.- обеспечивая прохождение импульсов ск выводам С и А Ос,=-(О, О =-Я -О -02,В дальнейшем на втором интервале работа преобразователя повторяется длянечетных и четных подинтервалов соответственно, и формируются втораяположительная, четвертая отрицательная и вторая положительная ступенилинейных напряжений 0 В , 0 с и0 с. На следующих интервалах работапреобразователя происходит аналогично в соответствии с диаграммами импульсов управления ключами и формами,напряжений на обмотках трансформаторов 11 и 12. В результате работыпреобразователя на его выходе форми"руется трехфазное четырехступенчатоенапряжение 86,Подключение любой ветви схемы спомощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождениятока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в тече 25ние каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.Регулирование выходной частоты преобразователя может осуществляться изменением коэффициента деления делителя 37 при постоянной частоте работы инверторов 1 и 2 и трансформаторов 11 и 12, что благоприятно сказывается на массогабаритные показатели преобразователя.Предлагаемый преобразователь имеет меньшую массу и габариты по срав-нению с известным, так как трансформаторы последнего работают на частотах, в 3 и 6 раз превышающих выходную частоту преобразователя, а трансформаторы предлагаемого устройства - на любой высокой частоте. Расчеты показывают, что при выходной частоте преобразователя ниже 25 Гц трансформаторы предлагаемого преобразователя имеют в 3 и более раз меньше массу и габариты.