PL223183B1 - Trójfazowy dwukaskadowy falownik napięcia z trójuzwojeniowymi trójfazowymi transformatorami - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ trójfazowy dwukaskadowy falownik napięcia z trójuzwojeniowymi trójfazowymi transformatorami, jako źródło napięcia bez wyższych harmonicznych do rzędu 22 włącznie.

W materiałach źródłowych, takich jak np. praca: „Analiza i badania układu autonomicznej prą dnicy indukcyjnej o wzbudzeniu kondensatorowym z kaskadowym falownikiem napięcia” Żarnowski R., Rozprawa doktorska, Gdynia 2010, opisano między innymi przetwornicę napięcia stałego w układ trójfazowych napięć o napięciu kształtem zbliżonym do sinusoidy. Jednakże rzadko spotyka się układy przetwarzające jakieś okresowe napięcie np. jednofazowe poprzez układ pośredniczący, tak jak proponowany, w napięcie trójfazowe o korzystnym kształcie zbliżonym do sinusoidy.

W celu uzyskania źródła napięcia, o korzystnym, podobnym do sinusoidy kształcie, proponuje się nowe rozwiązanie techniczne w postaci układu trójfazowego dwukaskadowego falownika napięcia z trójuzwojeniowymi trójfazowymi transformatorami. Pojedyncza kaskada jest zbudowana następująco: transformator połączony w Υ/Δ/Y i zasilany jest bezpośrednio z dwóch falowników napięcia (FN1) i (FN2), przy czym pierwszy falownik zasila uzwojenie pierwotne połączone w gwiazdę transformatora (TR), a drugi uzwojenie pierwotne połączone w trójkąt jednakowymi napięciami Uzwojenia te mają zwojności względem siebie jak V3 :1. Uzwojenie pierwotne o wartości względnej zwojności V3 jest połączone w gwiazdę podczas gdy uzwojenie pierwotne o zwojności względnej 1 tego transformatora połączone jest w trójkąt. Uzwojenie wtórne transformatora (TR) połączone jest w gwiazdę. Zwojność uzwojenia wtórnego może być dowolna, ale powinna być taka, aby zapewnić odpowiednią wartość napięcia dla układu zasilanego - na rysunku 1 i 2 napędu.

Cały układ wynalazku składa się z trójfazowego transformatora trójuzwojeniowego, dwóch falowników trójfazowych, skojarzonych jak na rysunku 1 i 2. Podłączenie falowników do transformatora (TR) zapewnia sumowanie przepływów transformatora wywołanych prądami falownika. Trójfazowy falownik napięcia (FN1) kształtuje napięcie fazowe, które w zakresie kąta 0 * π przebiega następująco: w przedziale 0 * π/3 napięcie ma wartość 1/3 u_d w przedziale od π/3 * 2π/3 napięcie ma wartość 2/3 u_d, w przedziale od 2π/3 * π napięcie ma wartość 1/3 u_d. Powyżej kąta π funkcja przebiega antysymetrycznie.

Trójfazowy falownik napięcia (FN2) kształtuje napięcia fazowe, które w zakresie kąta π/6 π + π/6 przebiegają podobnie jak dla falownika (FN1), co oznacza, że napięcie to spóźnia się o π/6 w stosunku do napięć falownika (FN1). Powyżej kąta π + π/6 funkcja przebiega antysymetrycznie.

Dwukaskadowy falownik jest zbudowany następująco: pierwsza kaskada działa jak wyżej opisano. Druga kaskada zbudowana jest podobnie. Zawory pierwszej kaskady są wyzwalane π/12 później niż zawory drugiej kaskady, przy czym wyjścia pierwszej kaskady transformują się do u zwojenia pierwszego transformatora połączonego w przedłużony trójkąt również wnoszący opóźnienie między napięciami pierwotnym i wtórnym π/12. Napięcia drugiej kaskady transformują się do uzwojenia drugiego transformatora połączonego w gwiazdę, a nie ma przesunięcia między napięciami pierwotnym i wtórnym tego transformatora. Napięcia wyjściowe obu transformatorów są sumowane przez ich szeregowe połączenie.

Przebieg napięć na wyjściu transformatora jest taki, że występują w nim harmoniczne rzędu 1, 23, 25 natomiast brak harmonicznych rzędu 5, 7, 11, 13, 17, 19, ... .

Wynalazek może znaleźć zastosowanie tam, gdzie należy korzystać z źródła, gdy niezbędne jest napięcie trójfazowe bez zawartości wyższych harmonicznych do rzędu 22 włącznie zamiast kos ztownego ich filtrowania. Układ jest więc korzystny przy zasilaniu silników trójfazowych napięciem o regulowanej częstotliwości i wartości np. z sieci jednofazowej.

Sposób kojarzenia falowników i transformatorów trójuzwojeniowych przedstawiony został na schemacie wykonania.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Trójfazowy dwukaskadowy falownik napięcia z trójuzwojeniowymi trójfazowymi transformatorami, znamienny tym, że ma dwie kaskady przy czym pojedyncza kaskada jest zbudowana następująco: transformator połączony po stronie pierwotnej w Δ/Y zasilany jest bezpośrednio z dwóch falowników napięcia a falowniki tej kaskady (FN1) i (FN2), zasilają uzwojenia pierwotne odpowiednio, pierwPL 223 183 B1 szy uzwojenie połączone w trójkąt transformatora (TR), drugi uzwojenie pierwotne połączone w gwiazdę, obydwa jednakowymi napięciami przy czym uzwojenia te mają zwojności względem siebie jak 1 : -/3, gdzie uzwojenie pierwotne o wartości zwojności względnej 1 jest połączone w trójkąt, po dczas gdy uzwojenie pierwotne o zwojności względnej / tego transformatora połączone jest w gwiazdę i jest znamienny tym, że falowniki pierwszej kaskady (FN1), (FN2) połączonej do uzwojeń pierwszego transformatora (TR1) skojarzonych odpowiednio w trójkąt i gwiazdę są wyzwalane π/12 później niż zawory falowników drugiej kaskady, a napięcia falowników drugiej kaskady, zbudowanej podobnie jak pierwsza, (FN3), (FN4) połączonej do uzwojeń pierwotnych drugiego transformatora (TR2) skojarzonych odpowiednio w trójkąt i gwiazdę transformują się do uzwojenia wtórnego drugiego transform atora połączonego w gwiazdę tak, że nie ma przesunięcia między napięciami pierwotnym i wtórnym tego transformatora, przy czym napięcia wyjściowe obu transformatorów są sumowane przez ich szeregowe połączenie.