Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение квазисинусоидальной формы

(51)4 Н 02 М 7 538 списочник иэоБеетЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ГГСРР 736308, кл, Н 02 Г 1 7/537, 1980.Авторское свидетельство СССРР 1443103, кл, Н 02 М 7/э 37, 1985. 2(э 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОГТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМГННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ КВАВИСИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода, Цель - расширение Функциональных возможностей, Преобразователь содержит два трехФазных инвертора 1 и 2, выходные напряжения которых имеют частоты Г и Г 1, Выходы трехАазных инверторов 1 и 2 в150123 Виде втзрцПхбмоток вььходных трансОрма т Ор 5, ъВ к цк;11 ь оп з ръцО - 1 Осл ео - Вательцо, ПОсрРдс тном сомпцектсВтсхфс 3 цьгс и лсдулято)ОВ 4-9 упраВ 5яемьх от р апрес ечтел 51 имп у 1 СОВ 3 с астотой Гл, = 1/2(Г + Р 1), и Ацдьтр-трацсАОрматорон 10-12 на вьИзобретение Относится к электротехнике и может быть использовано н системах вторичного электропитания и 15 электропривода,Цель изобр теция - расширение функциональных возможностей.На Аиг, 1 представлен пример выполнеция преобразователя постоянного напряжения н трехАазное ( = 3); на Аиг, 2 - принципиальная схема трехцелевого переключателя демодулятора;ца Аиг, 3,4 и 5,6 - диаграммы, поясняющие процесс Аормирования выходного напряжения соответственно для случаев, когда напряжения несущих частот прямоугольной формы и синусоидальной Аормы,Преобразовтеь (фиг, 1) содержиттрехАазные инверторы 1 и 2 с Выходами на несущих частотах соответственно Г и Г выполненные, например, нвиде трех одцоАазных мостовых схем свыходными трансформаторами, вторичные 35Обмотки которых образуют гри комплекта соединений, Распределитель импульсон 3 с трехАазним выходом на модули -руюей частсте Г выполнен, например,по схеме пересчетного кольца, комплект трехфазных демодуляторов содержит по дна полностью управляемыхтрехцепевих переключателя переменноготока 4-9, подключенные силовыми входами попарно последовательно соединенными вторичными обмотками выходатрансАорматоров инверторов 1 и 2,причем, 3-ь вход 1-го демодулятораподключен к последовательному соединению (1+3) ОЙ фазы инвертора 1 и 5 О(1-3)-Ой Аазы ицвертора 2, Например,первый Вход второго демодулятораподключен к соединению третьей фазы(С) иннертора 1 и первой Аазы (А)инвертора 2, а первый вход первогодемодулятора - к соединению второйАазы (В) ицнертора 1 и нулевой или,что то же самое, третьей Фазы (С) инвертора 2, а управляющими входами -ход преобрззонателя Аормируется е В ч з 1 с ус одал ь 110 с. тр.хф 1 з 1 Ое на пряжсцие с частотой Р 5= 1/2(гР,), комплекты домяуляторов 4-9 ьчяолцены в виде трхц певьгх перекючателей перемеццого тока. 3 з,п, Аы 6 илк выходам распреелителя 3, причем,управляющий вход 1-го демодулятораподключен к 1-Ой же фазе распределителя 3. Выходные вьк.окочастотцыетрехАазные суммируюне Аильтр-трансАорматоры 10-12 для практической реализации параллельного соецццециясицАазных выходсВ демодуляторов выполняют Аактическц Ауцкцию выходныхАильтрон, причем, нходь каждогоАильтр-трансформатора подключены ксоответствующим выходам демодуляторов, так 3-ые Выходы всех демодуляторов подключены к (3+1)-му ФильтртрансАОрматору (например, первые выходы - ко второму фильтр-трансФорматору). Каждый Аильтр-трансАорматорсодержит три Обмотки, расположенныеца трехстержненом магнитопроводе,причем, обмотки каждого магцитопровода (например, 10) включены междуодним из Выходов преобразователя(выходной фазой А) и средними выводами соответствующего соединения вторичных обмоток выходных трансформаторов инверторов 1 и 2 (средними выводами соединений обмоток А и Ао,Ви В, С и С 5),Вьходы Аильтр-трансАорматоров являются выходом преобразователя.Система управления преобразователем содержит задающий генератор 13, делители частоты 14,15,16 с ниходными частотами соответственно 6 Г, 6 Г, 6 Гэ, и распределители импульсов 17, 18, 3, синхронизируемые через делители частоты 14-16 задающим генератором 13, трехфазными выходами соответственно на частотах Г Г, Гэ, Выходы распределителей 17 и 18 связаны с управляющими входами соответственно инверторов 1 и 2 через пары Аазосдвигающих устройств (19-30),Трехцепевой переключатель переменного тока (фиг,2) содержит трехфазный мостовой выпрямитель ца диодах 31-38 с транзистором 39 В диагонали посто-,0123 7 6широтно-импул ьс ной модуля пи ей и частотой первой гармоники Г 1 - Г 21 2 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 На вторичных обмотках выходных трансформаторов инверторов 1 и 2 с напряжения с Формой фиг, 3 а,б,в и 3 г,д,е соответственно суммируются и образуют напряжения вида, показанного на фиг,З ж,э,и (на которых показаны напряжения, формирующие фазу А)На базы транзисторов 39 (фиг,2) переключателей 4,6,8 1 относительно эмиттера) поступают управляющие сигналы вида фиг,З к,л,м соответственно с выходов А, В, С распределителя 3 частоты Гз, а на базы транзисторов 39 переключателей 5,7,9 - сигналы, обратные этим, соответственно, Средние выводы цепочек последовательно соединенных вторичных обмоток трансФорматоров инверторов 1 и 2, являются выходами демодуляторовНа них формируются напряжения с амплитудно 55 5 15янного тока, Если преобразователь вьполняют без нулевой Аазы на выходе,то в схеме трехцепевого переключателя диоды 37, 38 не ставят, и, следовательно, нулевую Фалу не формируют(на Аиг. 1 в этом случае проводник,соединяющий нулевые выводы переключателей, будет отсутствовать),Преобразователь работает следующим образом,На выходах каждого иэ трехфазныхраспределителей импульсов 17,18,3(Фиг.1) получают прямоугольные двухполярные импульсы высокой частоты(соответственно Г Г, Гз), имеющиевзаимный Ааэовый сдвиг 2 Т/3 с помощьюзадающего генератора 13 и делителейчастоты 14,15,16, Если распределители импульсов выполнены по схеме пересчетного кольца, то величины коэфАициентов деления делителей частоты14,15,16 уменьшены в 6 раэ (в общемслучае в 2 в раз), Сигналы с выходовраспределителей 17 и 18 поступают науправляющие входы соответственноинверторов 1 и 2 через пары Аазосдвигающих устройств 19-24 и 25-30,реализующих Аазовые сдвиги на регулируемые углы соответственно Ы- 4и Ы - Ыд, В результате на выходахинверторов 1 и 2 получают необходимой мощности прямоугольные импульсынапряжений равной амплитуды с паузой.регулируемой длительности 2и 2 Ы 0,соответственно частот Г, и Г со взаимным Ааэовым сдвигом 26/3 (Аиг,З а,б,в и фиг, 3 г,д,е),с Фазами (по первой гармонике) А, В,С трехфазной системы, Вид всех трехнапряжений (относительно нулевой Аазы) Ааэы А, например, показан наАиг, 4 а,б,в, Выходные напряжениядемодуляторов представляют собой Фактически результат перемножения соответствующих промодулированных напряжений вида, аналогичного Фиг.3 ж,э,и.и сигналов вида Фиг,З к,л,м, с соответствующими Ааэами (согласно схемефиг, 1),Основные гармоники высокочастотных заполнений напряжений каждой фазы на выходе демодуляторов с частотой Г 4 = Г + Г = 2 Г образуют также трехАаэную систему (трехфазныесистемы образуют и многие другие высокочастотные гармоники), Напряженияодной Фазы с выходов демодуляторовпадают на соответствующие обмоткиодного иэ трех трехАазных Аильтртрансформаторов 10, 11 или 12 (черезнагрузку преобраэоватсля), подключаяк ним соответствующие средние выводы.По первой гармонике синфаэных напряжений каждый Аильтр-трансформаторработает в режиме короткого замыкания (его обмотки оказываются включенными Аактически параллельно, что эквивалентно короткому замыканию трехАазного трансАорматора), и перваягармоника без искажений попадает навыход преобразователя (правда вместес другими синфаэными гармониками),По отношению к основным гармоникамвысокочастотных заполнений обмоткикаждого Аильтр-трансформатора включены по обычной схеме "звезда", иАильтр-трансформаторы, задерживаяна себе все высокочастотные гармонФ"ки, образующие трехАазные системы(в общем случае щ-фаэные), не пропускают их на выход преобразователя.На выходе преобразователя Аормируются Ааэные напряжения улучшенногогармонического состава (вид Напряжения Фазы А показан на Аиг,4 ж),идентичные по форме суммарным выходным напряжениям демодуляторов (покаждой Аазе) и отличающиеся от последних лишь уменьшенной в три разаамплитудой (при суммировании синфаз 1501237цые гармоники 6 упут иметь утроенную амплитуду, а глрмоцики, образующие трехАлэны системы, - нулевую), Выхоттттт 1 те линейцьте напряжения преобразователя будут иметь более высокое5 клчство своей Аормь. чл счет отсутствия гармоник, кратных трем (в общем случэе - кратных щ), так как Аильтр-трансформаторы соединены Фдквтически н звездуФильтр в трАормлторы задерживают ца своих обмотках ндпряжеция яица, андлот ично фттг,4 г,л, с (тьд которых поклэлнтп ндпряжештя цл обмотках толь ко Аильтр-трансАорматора 10), и пропускают ца выхоп преобразователя к Ааздм Л, В, С тваэттситтусоттддльтттте напряжения випд, дцдттогично Фиг,4 ж, К обмоткам Аильтр-трдцсАорматоров 10, 11, 12 оказываются приложенными напряжения с стастотой осцовцой гармоники 1,т, Поэто.ту масса ц габариты Фильтр-трлнсАорматоров будут цеэцачительцыми. 25.11 оьтлттттяя линия ттд дятг, 4 ж обрлэованя ци ткочдстотцьтми гармониками, крлтцыми Г, и пр;тстдттлят собойАаэцое ттдпряжтттте 6 э учтд субглрмоттичских состлвляютпих, 30Порядок терепсттд,тття Фаэ ца выходе преобрл товятеття, показанный цд Фиг, 1, бупет иметь мсто тостт,ко при услонитт: Г,Г, При Г, - Г, цоряпок черепов тния Ааз иэмцяс тс я цд обратный,35По схеме фтг, 1 могут быть выполнены и преобраэонэтлтт с синусоидлльцой тторттотт цапряжций цл выходе ицврторов 1 и ., поклэднной соответственно нд Аиг, 5 л,б,в и Фиг,5 г,п, е. После поплрного сутмттровднття пол;-чатся промопулттроидьцтые напряжециябиения (ця Аиг, 5 ж,э,тт показаны результаты суммирования только одноиментцах по фазам напряжений), которые ттс ступают нл соответствукппие силовые входы пемо;тупятро т. Тогда на выходах пемопулятороц Аормируются напряжения вида Аиг,6 д,б,в, на которых показаны цлпряжния только Ьдзьт Л (при этом ня упрдцляющие входы лемодуляторов по-прежнему полают сигналы ттрямоуголтдтотт Формы видтт Фиг.5 к,л,м), л ца выходе преобразователя Формируются Фаэцые цлпряжения вида фттг,6 ж, ця которотт показана Форма напряжения фдэы Л, 1 г обмстткам Фильтртрансформлтт ров 10, 11, 1 6 упут приложены нлпряжцття втт:т:т Аттт,ст г,п,е,нд которых показаны напряжения на обмотках фильтр-трансформаторов 10Введентте щдополнителт,ттьтх комплектов щ-Аазных демодуляторов и щщ-т 1 тазных Аильтр-трансформаторов и определенное их соедттттецтте между собой с выходами ицверторои позволяет строить и многоАазные преобраэовлтелтт, что существенно рлгтпиряет Функциональные возможности,Ф о р мул а и з об р е т ения1, Преобразователь постоянногонаттряжеьцтя в переменное напряжение квлзттсицусоидальцой формы, содержащий лвл щ-Фазньтх ицверторл, управляющие входы каждого из которых соединенытцтходом опного иэ тп-Адзных рясцрделителей импульсов ттесуттих частот Г, и Гт, выходы ицверторов соелицены попарно-послепоилтельцо ичерез основной комлект щ Лемолуляторов соепинены с щ-Алэцым АильтртрлпсАорматором, упрлвляющие входы пмодуляторов попключны к щ-Ааэномураспределителю импу.тт,соц м цтеттттрую 1щей частоты Г =( Г + и 1.тттричем каждый иэ распределителей импульсов полключетт своим вхолом черезодин из трех делителей частоты соответственно с коэффициентами деленияРт 2 гтК = КК = КткР +Гдвыходу задающего генератора частотыГ=Кт 1 отличдюшиисятем, что, с целью рстсширеттття Функциональных воэможностей, введено тп дополнительных компл ктов и т щ демодуляторов в каждом, выходы каждогоПополцитсльцого комплекта демодуляторов соединены с опцим иэ щдополнительно введенных щ-Ааэных фильтр.трансФорматоров, причем силовой входт.-го демодулятора 3-гс коттттттекта подключен к последовдтеттьному соединению выходов тп-Ааэцых ицверторов соответственно с Алэами т.+3 и 1-1, ауправляющий вход соответствутпщегодемодулятора подключц к т.-тт Фдэерлсттределителя импульсов члстоты Г,где т. - порядковый цомер пемопулятора, 3 - тторядковьпт номер комплектадемодуляторов,2, Преобразовдтль по и,1, о тл и ч ающи й с я гтм, то каждыйтп-Аазный ицвертор выло.нец с выход10 1501237 15 фиа 2 г ным трансФорматором, имеющим по 2 пвторичных обмоток кая,цой Фазы, а каждый комплект демодуляторов выполненв виде цепочек из двух пар последовательно соединенных вторичных обмоток в каждой Фазе с вторичными обмотками в каждой паре, принадлежаними каждому инвертору, причем средние точки цепочек образуют выходные выводы комплекта демодуляторов, акрайние выводы цепочек соединены с силовыми входными выводами и-целевого переключателя переменного тока,3. Преооразователь по п,2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что укаэанный и-цепевой переключатель переменного тока выполнен в виде -Фазного выпрямителя, выводы переменного тока которого образуют силовые входные выводы и-цепевого переключателя переменпого тока, а выводы постоянного тока шунтированы транэис гором, база которого образует управляющий вход демодулятора,4, Преобразователь по п,3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что для Формирования нулевого выходного вывода преобразователя указанный транзистор щунтирован встречно включенной цепочкой иэ двух согласно-последовательно соединенных диодов, средняя точка которой образует нулевой вывод преобразователя.1501237Составич ель В,Моин Редактор И,Товтин Техрец М.Ходанич Корректор Т.Малец Заказ 4887/54 Тираж 646Подписное ВНИИПИ 1 осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5. Производсгвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. агарина, 101