Способ формирования -фазной системы квазисинусоидальных напряжений

СОКИ СОВЕТСКИХссцицсссисиисиРЕСПУБЛИК 1217 ШН 02 Р 13 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН Т астоты.ельной техаукова думГОСУДАРСТ 8 ЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ тссициоссу цВидител(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В Куйбьппева (53) 621.314.27(088.8)(56) 1. Карташов Р.П. Периодическая модуляция переменных напряжений в схемах преобразования чУстройства преобразоватники". Вып. 2, Киев, "Нка", 1969, с. 109-118.2. Авторское свидетельство СССР В 748723, кл. Н 02 М 5/04, 1980.3. Авторское свидетельство СССР йъ 692031, кл. Н 02 М 5/04, 1979. (54)(57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ Э -ФАЗНОЙ СИСТЕМЫ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНЪХ НАПРЯЖЕНИЙ, включающий амплитудно-импульснуюмодуляцию каждого из фазных напряжений синусоидальной формы основнойй 1"фазной системы напряжений частотыЕ одним из фазных напряжений прямоугольной формыс паузой регулируемойдлительности вспомогательной ю -фазной системы напряжений частоты Хо т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КПД, упрощения иулучшения массо-габаритных показателей за счет уменьшения необходимогоколичества промодулированных напряжений в е раз, операцию амплитудно-импульсной модуляции производят в обратной последовательности, а выходнуюФфазную систему квазисинусоидальныхнапряжений частоты Е =1 - 1, Формируют путем вычитания соседних промодулированных напряжений в количестве ю .1 1121Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис" пользовано, например, в автономных системах электроснабжения для преобразования многофазного напряжения одной (стабильной или изменяющейся)5 частоты в многофазное регулируемое или стабилизированное по величине напряжение другой (регулируемой или стабилизированной) частоты, особенно в тех случаях, когда требуется повышенное качество выходного напряжения при ограничениях на массо-габаритные показатели системы.Известны способы формирования квазисинусоидального напряжения пугем амплитудно"импульсной модуляции многофазного переменного напряжения 1 3 и 2.Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования квазисинусоидального напряжения, заключающийся в том, что для Формирования каждой Фазы квазисинусоидального напряжения осуществляют пофазную амплитудно-импульсную модуляцию каждого из фаэных напряжений синусоидальной формы основной в-фазной системы напряжений частотыодним из фаэных напряжений прямоугольной формы с паузой регулируемой длительности вспо" могательной ь-фаэной системы напряжений частоты Е в прямой последова 2тельности и последующее геометрическое суммирование проиодулированных напряжений (суммирование в общем кон-З 5 туре),т.е. каждую фазу квазисннусоидального напряжения получают путем последовательного соединения промодулированных напряжений в количест" ве т 131, 40Недостатком укаэанного способа является то, что для формирования только одной фазы квазисинусондального напряжения необходимо сформировать промодулированные напряжения в 45 количестве м и соединить их последовательно. При этом занижается КПД реализующего способ устройства; способ отличается своей громоздкостью и, кроме того, от такого количества из быточных преобразований существенно ухудшаются массо-габаритные показатели и падает надежность.Цель изобретения - повышение КПД, упрощение и улучшение массо-габарит ных показателей за счет уменьшения необходимого количества промодулиро ванных напряжений в е раз. 770 3Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования квазисинусоидального напряжения, включающему операцию амплитудно-им" пульсной модуляции каждого иэ фаэных напряжений синусоидальной формы основной в-фаэной системы напряжений частоты Е одним из Фазных напряжений прямоугольной формы с паузой регулируемой длительности вспомогательной е-фазной системы напряжений частоты 12, операцию амплитудно-импульсной модуляции производят в обратной последовательности, а выходную м-фаэную систему квазисинусоидальных напряжений частоты т 5=ф - У формируют путем вычитания соседйих промодулнрованных напряжений в количестве а .Так, если нулевую Фазу основной системы модулируют нулевой фазой вспомогательной системы (или, что тоже самое, ю-ую Фазу модулируют э-ой фазой), то первую фазу основной ,системы модулируют (ь)-й фазой вспомогательной системы, вторую - (ъ)-й и т.д, до (е)-й Фазы, которую модулируют первой фазой вспомогательной системы напряжений.На фиг. 1 представлены диаграммынапряжений, поясняющие способ; на фиг.2 - диаграммы, .поясняющие Формирование Фазных напряжений в нагрузке; на фиг.З - схематичная иллюстрация порядка модуляции; на фиг.4 - принципиальная схема силовой части устройства на Фиг.5 - диаграммы напряжений длящ 5.Для упрощения доказательства возможности получения по предлагаемому способу в-Фазной системы напряжений напряжение прямоугольной формы с паузой частоты 1 заменяют на напряжения синусоидальной формы. Тогда Фазные напряжения обеих в-фазных систем частоти Е 2 будут синусоидальной Формы, а аналитически их можно представить в видеБ "-У зп (Й 1 Й 1),2 Х.11217 формируются также квазисинусойдальной формы и полностью совпадают с линейными напряженинми вида фиг. 2 б, 6, з (1 М,э,м) по гармоническому составу.Способ может быть реализовав в5 виде непосредственного преобразователя частоты, пример силовой части трехфазного варианта которого и по,казан на фиг.А.Выходные обмотки 1 - 3 источника основной трехфазной системы синусоидальных напряжений частоты 1 (фиг.1) подключены к диагоналям модуляторовс напряжениями О , О, О, выполненных по схеме однофазного мостового инвертора на ключах с двухсторонней проводимостью 7 - 18, содержащих диодные мосты с транзисторами в диа" гоналях постоянного тока, При этом на базы транзисторовключей каждого модулятора подают управляющие сигналы прямоугольной формы без пауз с попарным относительным сдвигом 2 сС частотыи с фазами, соответствующими схеме на фиг,З, Тем самым реализуют модулирующее воздействие сформированной таким образом вспомогательной трехфазной системы напряжений ,(фиг. 1 а, 3, 8). Выводы с других диаголей модуляторов с напряжениямиЦ 4, 0, О (фиг,1) соединяют по схемеЗО "звезда", Линейные напряжения (1 ,Оса, и О полученного соединения имеют вид фиг. 1 ж,3,и (2 а, Е,в), а фазные напряжения в нагрузке (нулевую фазу "звезды" на выход преобра- З 5 зователя не подают) -видфиг.2 ъ,д,е.П р и м е р 2, Для е = 5 на фиг. 56 показаны фазные напряжения прямоугольной формы с паузой, которыми осуществляют модулирующее воз О действие на фаэные напряжения синусоидальной формы (фиг. 5 Ь напряжения 19-23) в обратной последовательности согласно порядку, показанному на фиг. 3. В результате получают промо дулированные напряжения 24-28 (фиг.5 Й образующие пятифазную систему.Из напряжений 24, 26, 28, 25 и 27 (перечислены фазы по порядку) рбразуют соединение типа "звезда" с линейными напряжениями вида фиг.5 Ь (тонкой линией показаны первые гармоники).Использование предлагаемого способа формирования в -фазной системы5 кваэисинусоидальных напряжений обеспечивает по сравнению с известными существенное упрощение структуры 70 бформирования Ь-фазной системы квазисинусоидальных напряжений при незначительном снижении их качества за счет уменьшения общего количества преобразований в Фп раз (количество модуляторов в реализованном по предлагаемому способу устройстве сокращено в а раз, т.е. при Ф= 3 вместо 9 требуется 3 модулятора) и исключения операции геометрического суммирования промодулированных напряжений (реализуемой, например с помощью трансформаторов); повышение КПД в результате исключения операции суммирования напряжений, так как при реализации суммирования с помощью трансформаторов появляются дополнительные, рассеиваемые на них потери мощности, а когда суммирование реализуют последовательным соединением выходов модуляторов, потери мощности возрастают из"за того, что ток нагрузки последовательно проходит через ключевые элементы в модуляторов; улучшение массо-габаритных показателей за счет сокращения количества промодулированных напряжений, для получения каждого из которых требуется дополнительное устройство, например модулятор, и особенно за счет исключения операции .суммирования напряжений, если ее реализуют с помощью трансформаторов, имеющих значительные массу и габариты, особенно при работе на низких и инфранизких частотах; повышение надежности в результате существенного упрощения структуры формирования п-фазной системы квазисинусоидальных напряжений.Однако при этом по качеству выходного напряжения предлагаемый способ несколько уступает известным, особенно, когда пауза 2 оиспользуется для регулирования величины выходного напряжения. Кроме того, так как оптимальное значение паузы в предлагаемом способе больше, чем в известных (например, при ъ= 3 эти значения для предлагаемого способа - .2 А= 7/3 и для прототипа - 2 о = У/6), установленная мощность выходных трансформаторов источника синусоидальных напряжений частоты , несколько выше, а значит и вентильная прочность полупроводниковых элементов после исключения их последовательного соединения согласно предлагаемому способу должна быть большей и возрасти в ю раз.