RU1775830C - Преобразователь посто нного напр жени в трехфазное квазисинусоидальное напр жение - Google Patents

Abstract

Использование: преобразование посто нного напр жени  в переменное трехфазное напр жение дл  систем вторичного электропитани  и электропривода. Сущность изобретени : основной однофазный инвертор на ключах 1-4 генерирует напр жение , тройной частоты на обмотках основного трансформатора 13. Первый и второй вспомогательные однофазные инверторы на ключах 5-8 и 9-12 соответственно генерируют на обмотках первого 14 и второго 14 вспомогательных трансформаторов напр жени  повышенной частоты с нулевыми паузами на определенных интервалах времени. С помощью ключей переменного тока 20-28, коммутируемых по определенному алгоритму, на выходных выводах А, В, С формируетс  21 - ступенчатое квазисинусоидальное фазное напр жение. 4 ил. SO сл 00 со о

Description

Изобретение osноситс  кэлекгротехни- КР и может Сыть использовано в системах вторичного электропитани  и электропривода .

Известен преобразователь посто нного напр жени  в трехфазное квазисинусоидальное напр жение, содержащий основной, вспомогательный и m дополнительных однофазных инперторов, нагруженных на трансформаторы. Концы вторичной обмотки основной; трэнсформа- юрд подключены через клкн переменною юча, а ее промежуточный отвод через вторичные обмогки вспомоштельного, дополнительных трансфорМ Ипрпп и ключи переменноготока к выходным гц чодгэм преобразовател . Коэффициент транс орма- ции основного вспомогательного и 1-го дополнительного трансформатора относ тс  между собой как (3m+1 + l):3m:3m 1, i де I 1,2,3,... Все инверторы работают на частотах выше выходной. Напр жени  вторичных обмоток трансформаторов алгебраически суммируютс  и с помощью ключей переменного тока демодулируютс  в трехфазное многоступенчатое напр жение . Например, при наличии трех инверторов: основного, вспомогательного и дополнительного преобразователь формирует 15-ти ступенчатое напр жение, содержащее значительное количество высших гармоник, Дальнейшее улучшение формы кривой выходного напр жени  требует увеличени  числа дополнительных инверторов, что усложн ет схему преобразовател  и понижает его надежность.

Однако этот преобразователь имеет недостаточно синусоидальную форму кривой выходного напр жени .

Наиболее близким по т ехнической сущности к предлагаемому  вл етсч преобразователь посто нного напр жени  в трехфазное квазисинусоидальное, содержащий основной и два вспомогательных однофазных инверторов, нагруженных на трансформаторы. Концы вторичной обмотки основного трансформатора подключены через ключи переменного тока, а ее промежуточный отвод - через последовательно св занные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока к выходным выводам преобразовател , Коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов относ тс  между сЪбой как 14:3:1, а указанный промежуто ный отвод делит обмотку по числу витков в отношении 9:5.

Недостатком данного преобразовател   вл етс  невысокий коэффициент гармоник выходною напр жени .

Цель изобретени -улучшение качества

выходного напр жени  путем уменьшени  коэффициента гармоник.

Это достигаетс  тем, что преобразователь посто нного напр жени  в трехфазное квазисинусоидальное напр жение содер0 жит основной и два вспомогательных однофазных инвертора, выходы которых подключены к первичным обмоткам соответственно основного и двух вспомогательных трансформаторов, каждый крайний

5 вывод вторичной обмотки подключен через соответствующий ключ переменного тока к каждому из выходных выводов преобразовател , а отвод от промежуточной точки соединен с указанными выводами через

0 последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока, причем коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов отно5 с тс  между собой как 15:3:1, а отвод от промежуточной точки вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 10:5.

На фиг, 1 представлена принципиаль0 па  схема силовой части преобразовател ; на фиг. 2 - принципиальна  схема блока управлени  преобразователем; на фиг, 3 - диаграммы, по сн ющие принцип работы преобразовател ; на фиг. 4-таблица истин5 ности программируемого посто нного запоминающего устройства.

Силова  часть преобразовател  фиг. 1 содержит основной и два вспомогательных однофазных инверторов, выполненный со0 ответственно на ключах 1-4, 5-8, 9-12. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного и вспомогательных трансформаторов 13, 14, 15. Секции 16, 17 основного трансформатора 13 и вторичные

5 обмотки 18, 19 вспомогательных трансформаторов 14, 15 соединены между собой и подключены через ключи переменного тока 20-28 к выходным выводам А, В, С преобразовател .

0 Блок управлени  преобразователем фиг. 2 содержит задающий генератор 29, выход которого подключен ко входу двоичного счетчика импульсов 30 с коэффициентом пересчета, равным 42. Выходы счетчика

5 30 нагружены на адресные входы программируемого посто нного запоминающего устройства 31. Выходы 32-46 последнего соединены через триг rep 47, логические элементы НЕ 48-57, элементы 2-2И-2ИЛИ 58- 62 и блок буферных усипителей 63 с

управл ющими сходами силовых ключей преобразовател , причем номера выходов блока 63 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг. 3 диаграммы 64-87 представл ют формы импульсов на выходах следующих элементов:

64 - задающего генератора 29;

65-74 - на выходах элементов 58-62, 53-57 (импульсы управлени  ключами 1-12 основного и вспомогательного инверторов);

75-77 - трансформаторов 13-15;

78-86 - на выходах 38-46 элемента 31 (импульсы управлени  ключами 20-28);

87 - преобразовател  (форма выходного фазного напр жени ).

Устройство работает следующим образом .

Задающий генератор 29 формирует последовательность импульсов 64 (фиг. 3), котора  поступает на выход двоичного счетчика 30. С выхода счетчика 30 импульсы поступают на адресные входы программируемого посто нного запоминающего устройства 31, логические состо ни  выходов 32-46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг. 4. Выходы элемента 31 нагружены на входы блока буферных усилителей 63, причем уровень логического нул  на его входе обеспечивает закрытое состо ние силового ключа преобразовател , а уровень логической единицы - открытое. Полупериод выходного напр жени  87 преобразовател  можно разделить на 42 равных интервала, что соответствует 42-м логическим состо ни м элемента 31.

На первом интервале с выхода 32 элемента 31 сигнал логической единицы табл. фиг. 4 устанавливает триггер 47 в логическое состо ние 1, которое сохран етс  в течение первого полупериода выходного напр жени  преобразовател . Выходные сигналы триггера 47 управл ют работой элементов 58-62, через которые проход т сигналы с выходов 33-37 на управл ющие входы ключей 1.-4 и 5-12 основного и вспомогательных инверторов. С выходов 33, 34, 37 элемента 31 сигналы логических единиц проход т через открытые сигналы триггера 47 элементы 58, 59, 62 усиливаютс  блоком 63 и отпирают ключи 1,4,5,11 основного и вспомогательных инверторов, С выходов 35, 36 сигналы логических нулей запирают элементы 60, 61,а следовательно, и силовые ключи 7, 9. Выходные сигналы элементов 58-62 инвертируютс  элементами 53-57 и отпирают силовые ключи 8, 10 и запирают ключи 2,3,6,12. Сигналы логических единиц с выходов 40, 41. 45 элемента 31 отпирают

ключи 22,23, 27. Остальные ключи переменного тока 20, 21, 24-26, 28, заперты сигналами логических нулей с выходов 38, 39, 42-44, 46 элемента 31. Формирование им- пульсов управлени  силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-86, фиг. 3 и таблицей истинности элемента 31 (фиг. 4).

В результате работы инверторов на обмотке трансформаторов 13-15 формируютс  напр жени  75-77 (фиг. 3), а на фазе нагрузки, соединенной звездой многоступенчатое напр жение 87. Дл  получени 

формы выходного напр жени , представленной на диаграмме 87, напр жени  на каждой из секций 16,17 посто нного трансформатора 13 должны быть равны 10U и 5U, а напр жени  на каждой из вторичных обмоток 18, 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соответственно 3U и U т.е. коэффициенты трансформации и вспомогательных трансформаторов относ тс  между собой как 15:3:1, а промежуточный отвод

вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 10:5.

Силова  схема преобразовател  работает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи 1,4, 5, 8, 10,11, 22,23, 27 (диаграммы 65, 67, 69, 70, 72, 73, 80, 81, 85). Через замкнутые ключи 22. 23 к выходным выводам А, В преобразовател  прикладываетс  алгебраичеека  сумма напр жений секции 16 основного трансформатора 13 и обмоток 18, 19 вспомогательных трансформаторов 14, 15, равна  8U, К выводам В, С через ключи 23,27 сумма напр жений секций 16, 17 равна  (-15U), а к выводам С, А через ключи 27, 22 сумма напр жений секции 17 и обмоток 18, 19, равна  71). При этом фазные напр жени  нагрузки, соединенной звездой равны:

.. ЦАв -UCA 8 U -7U . Ц ,

ид- 3з-у, .. -15 U 8U 23,.

UB-g-g T U

UC -(UA+UB)U,

т.е. формируютс  перва  положительна , 15-  отрицательна  и 14-  положительна  ступени фазных напр жений. На втором интервале вместо ключей 8, 10, 11 замыкают ключи 7, 9, 12, исчезает напр жение на обмотке 18 вспомогательного трансформатора 14, Через ключи 22,23 к выводам А, В прикладываетс  сумма напр жений секции 16 и обмотки 19, равна  9U, к выводам В, С через ключи 23, 27 вновь прикладываетс  сумма напр жений секций 16, 17, равна  (-15U), к выводам С, А через ключи 27, 22 сумма напр жений секций 17 и обмотки 19, равна  6U. Фазные напр жени  станов тс  равными U, 8U, 7U, т.е. формируютс  2-  положительна , 16-  отрицательна , 13-  положительна  ступени фазных напр жений UA, UB, Uc.

На следующих интервалах работа преобразовател  происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-87 (фиг. 3) и таблицей истинности элемента 31 {фиг. 4).

Подключение любой ветви схемы с помощью управл емых ключей с двусторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождени  тока в двух направлени х и посто нство разности потенциалов фаз в.течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразовател  при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напр жени .

Предлагаемый преобразователь имеет лучшую форму кривой выходного напр жени  без усложнени  схемы преобразовател : 42 ступени в полупериоде, вместо 39-ти ступеней в прототипе.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь посто нного напр жени  в трехфазное квазисинусоидальное

   напр жение, содержащий основной и два вспомогательных однофазных инвертора, выходы которых подключены к первичным обмоткам соответственно основного и двух вспомогательных трансформаторов, каждый крайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора через соответствующий ключ переменного тока соединен с каждым из выходных выводов преобразовател , а отвод от промежуточной точки этой обмотки соединен с первым выводом цепочки из последовательно соединенных вторичных обмоток вспомогательных трансформаторов, второй вывод которой соединен через соответствующий

   ключ переменного тока с каждым из выходных выводов преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества выходного напр жени  путем уменьшени  коэффициента гармоник, коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов относ тс  между собой как 15:3:1, а промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в

   отношении 10:5.

   SJ

   0tt«.3