RU1812607C - Преобразователь посто нного напр жени в трехфазное квазисинусоидальное напр жение - Google Patents

Abstract

Использование: преобразование посто нного напр жени  в трехфазное квазиси- нусбй альное напр жение в системах электропривода и вторичного электропитани /Сущность изобретени : основной и два вспомогательных однофазных инвертора на транзисторах соответственно генерируют напр жени  пр моугольной формы с нулевыми паузами на определенных интервалах времени. Эти напр жени  с помощью основного и двух вспомогательных трансформаторов измен ютс  до необходимого уровн , определ емого соотношением числа обмоты -..как (lO+4K):(5+4k):3:l, где К-. 1,5ПзТ.. - любое целое число, определ ющее число отводов, раздел ющих секции одной из ветйей каждой фазы вторичной обмотки основного трансформатора. Соотношение числа витков секций равно 5:4. При определенном алгоритме коммутации ключей пе ременного тока на выходе преобразовател  формируетс  19-ступенчатое фазное напр жение . 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  и электропривода .

Цель изобретени  - повышение качества выходного напр жени  путем уменьшени  коэффициента гармоник.

За вл емый преобразователь отличаетс  тем, что числа витков вторичных обмоток основного трансформатора одной и другой ветви каждой фазы и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогательных трансформаторов относ тс  между собой как (5+4К):(10+4К):3:1, а числа битков первой секции вторичной обмотки основного трансформатора одной ветви, со- ; единенной одним выводом с вторичной обмоткой первого вспомогательного трансформатора , и каждой из остальных секций этой обмотки относ тс  между собой как 5:4, где К 1,2,3... - любое целое число.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема силовой части преобразовател , дл  случа  когда вторична  обмотка основного трансформатора первой ветви содержит один промежуточный отвод; на фиг. 2 - принципиальна  схема блока управлени  преобразователем; на фиг. 3 - диаграммы, по сн ющий принцип работы преобразовател ; на фиг. 4 - таблица истинности программируемого посто нного запоминающего устройства.

Силова  часть преобразовател  фиг.1 содержит основной и два вспомогательных

00

S 5

однофазных инвертора, выполненных соответственно на ключах 1-4, 5-8, 9-12. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного 13 и вспомогательных трансформаторов 14,15. Секции 16-19, вторичные обмотки 20,21 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 22,23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14, 15 соединены через ключи переменного тока 26-31 в две фазы по схеме открытого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы А,В,С преобразовател .

Блок управлени  преобразователем фиг.2 содержит задающий генератор 32, выход которого подключен ко входу двоичного счетчика импульсов 33 с коэффициентом пересчета равным 39. Выходы счетчика 33 нагружены на адресные входы программируемого посто нного запоминающего устройства 34. Выходы 35-46 последнего соединены через триггер 47, логические элементы НЕ 48-57 элементы 2-2И-2ЙЛИ 58-62 и блок буферных усилителей 63 с управл ющими входами силовых ключей преобразовател , причем номера выходов блока 63 соответствуют номерам ключей, к которым они подключены.

На фиг. 3 диаграммы 64-84 представл ют формы импульсов на выходах следующих элеме тов:

64 - задающего генератора 32,

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

75-77 - трансформаторов 13-15,

78-83 - на выходах 41-45 элемента 34 (импульсы управлени  ключами 26-31),

84 - преобразовател  (форма выходного фазного напр жени ).

Преобразователь работает следующим образом. Задающий генератор 32 формирует последовательность импульсов 64 (фиг.З), котора  поступает на вход двоичного счетчика 33. С выхода счетчика 33 импульсы поступают на адресные входы программируемого посто нного запоминающего устройства 34, логические состо ни  выходов 35-46 которого 8 зависимости от кода адреса представлены в таблице на фиг. 4. Выходы элемента 34 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  84 преобразовател  можно разделить на 39 равных интервалов , что соответствует 39 логическим состо ни м элемента 34..

На первом интервале с выхода 35 элемента 34 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 47управл ют работой элементов 58-62, через которые проход т сигналы с выходов 35-40 на управл ющие

0 входы ключей 1-4 и 5-12 основного и вспомогательных инверторов. С выходов 36, 37, 40 элемента 34 сигналы логических единиц проход т через открытые сигналом триггера 47 элементы 58,59,62, усиливаютс  блоком

5 63 и отпирают ключи 1,4 и 5,11 основного и вспомогательного инверторов. С выходов 38, 39 сигналы логических нулей запирают элементы 60,61, а следовательно, и силовые ключи 7,9. Выходные сигналы элементов

0 58-62 инвертируютс  элементами 53-57-и отпирают силовые ключи 8, 10 и запирают ключи 2,3,6,12. Сигналы логических единиц с выходов 42,46 элемента 34 отпирают ключи 27, 31, Остальные ключи переменного

5 тока 26, 28-30 заперты сигналами логических нулей с выходов 41,43-45 элемента 34. Формирование импульсов управлени  силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соот0 ветствии с диаграммами 64-83, фиг. 3 и таблицей истинности элемента 34, фиг. 4. В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13 - 15 формируютс  напр жени  75-77 фиг. 3, а на фазе нагрузки,

5 соединенной звездой 19-ти ступенчатое напр жение 84. Дл  получени  формы выходного напр жение, представленной на диаграмме 84 напр жени  на каждой из секций 16,18 и 17,19 обмоток 20,21 основного

0 трансформатора 13 должны быть соответственно равны 5U, 40, t4 U, а напр жени  на каждой из вторичных обмоток 22,23 и 24, 25 вспомогательных трансформаторов 14, 15 соответственно по 30 и у.

5 При другом произвольном числе К отпаек вторичной обмотки первой ветви основного трансформатора 13 числа витков вторичных обмоток вспомогательных транс- Форматоров относ тс  между собой как

0 (5+4К):(10+4К):3:1, а числа витков первой и каждой последующей секции вторичной обмотки основного трансформатора первой ветви относ тс  между собой как 5:4. Силова  часть преобразовател  работа5 ет следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи 1,4,5,8,10,11,27,31 (диаграммы 65,67,70,72,73,79,83) фиг. 3). Через замкнутый ключ 27 к выходным выводам А,В преобразовател  прикладываетс  алгебраическа  сумма напр жений секций 16, 17 основного трансформатора 13 и обмоток 22, 24 вспомогательных трансформаторов 14. 15, равна  7 U. К выводам В,С через ключ 31 - напр жение обмотки 21, равное (-14 U), а к выводам С,А через ключи 31, 27 алгебраическа  сумма напр жений обмоток 21, 22, 24 и секций 16, 17 равна  7U. При этом фазные напр жени  нагрузки, соединенной звездой соответственно равны:

Уд- UAB-UCA 7U-7U ид33

UB . -14U3-7U ; 7U

Uc -(UA + UB) 7U

т.е. формируютс  нулева , 13-  отрицательна  и 13-  положительные ступени фазных напр жений UA, UB, Uc.

На втором интервале вместо ключей 5, 10, 11 замыкают ключи 6,9,12 исчезает напр жение на обмотках 22, 23 вспомогательного трансформатора 14. Через ключ 27 к выводам А,В преобразовател  прикладываетс  сумма напр жений секций 16, 17 и обмотки 24, равна  8 U, к выводам В.С через ключ 31 вновь прикладываетс  напр жение обмотки 21 равное (-14 U), к выводам С,А, через ключи 31, 27 алгебраическа  сумма напр жений обмоток 21, 24 и секций 16, 17 равна  6U. Фазные напр жени  станов тс 

222 20 равными - U, - -о- U,-- U, т.е. формируОО О

ютс  перва  положительна , 14-  отрицательна  и 12-  положительна  ступени фазных напр жений UA, UB, Uc.

На следующих интервалах работа преобразовател  происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-84, фиг. 3 и таблицей истинности элемента 34, фиг. 4.

Подключение любой ветви схемы с помощью управл емых ключей с двухсторонней 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 .

Предложенный преобразователь обеспечивает следующие преимущества перед прототипом без усложнени  схемы:

1. Лучшую форму кривой выходного напр жени  19-ти ступенчатую вместо 18-ти ступенчатой.

2. Увеличение КПД, надежности, срока 5 службы потребителей за счет уменьшени  потерь от высших гармоник.

3. Повышение быстродействи , исключение автоколебаний в системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель эа 0 счет уменьшени  или исключени  выходных фильтров.

4. Повышение точности равномерности вращени  асинхронных двигателей, питаемых от преобразовател , уменьшение вли - 5 ни  на питающую сеть за счет уменьшени  амплитуд высших гармоник.

5. Уменьшение входных и выходных фильтров, т.е. уменьшение массы и габаритов преобразовател  за счет лучшей ком- 0 пенсации реактивной мощности нагрузки и лучшей формы выходного напр жени  соответственно .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5 Преобразователь посто нного напр жени  в трехфазное квазисинусоидальное напр жение, содержащий основной, первый вспомогательный и второй вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные на пер0 вичную обмотку соответственно основного, первого вспомогательного и второго вспомогательного трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в две фазы по схеме открытого треугольника, вершинами

   5 подключенного к выходным выводам преоб-. разовател , кажда  из указанных фаз содержит две параллельные ветви, в первую из которых включены последовательно вторичные обмотки основного, первого и вто0 рого вспомогательных трансформаторов, а во вторую ветвь вторична  обмотка основного трансформатора, при этом вторична  обмотка основного трансформатора первой ветви каждой из двух фаз разделена на сек5 ции посредством К промежуточных отводов, одни концы ветвей соединены между собой непосредственно, а другие концы ветвей и все промежуточные отводы соединены с выходным выводом преобразовател  через

   0 ключи переменного тока, отличаю щ и й- с   тем, что, с целью повышени  качества выходного напр жени  путем уменьшени  коэффициента гармоник, числа витков вторичных обмоток основного трансформатора

   5 одной и другой ветви каждой фазы и числа витков вторичных обмоток первого и второго вспомогательных трансформаторов относ тс  между собой как (5-МК):(10+4К):3:1. а числа витков первой секции вторичной обмотки основного трансформатора одной

   ветви, соединенной одним ЁЫВОДОМ с вто-секций этой обмотки относ тс  между собой

   ричной обмоткой первого вспомогательногокак 5:4, где К - 1,2,3,... - любое целое

   трансформатора, и каждой из остальныхчисло.

   ...- в .

   &

   . 33 СГ2

   i

   -s

   -6

   - .

   - Л

   -//

   -tf

   /7

   -Л

   -#

   -Л

   .3

   to.-

   Фц.3