SU381144A1 - Регулируемый преобразователь постоянного тока - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и может использоватьс  в системах электроснабжени  и электропривода промып:ленных установок и транспортных средств.

Важным требованием в таких системах  вл етс  минимальное искажение формы кривой выходного напр жени  инвертора при минимальных пульсаци х его входного тока.

В известных схемах это достигаетс  либо формированием многоступенчатой формы кривой напр жени  путем геометрического сложени  напр жений нескольких инверторов, работающих на общую сеть с различным фазовыми сдвигами на основной частоте, либо применением инверторов с щиротно-импульсной модул цией по синусоидальному закону.

Недостатком инверторов первого типа  вл етс  значительный суммарный вес и габариты выходных трансформаторов в случае щирокого диапазона регулировани  частоты и напр жени  переменного тока.

Недостаток инверторов второго типа заключаетс  в наличии сравнительно больщого процентного содержани  высших гармонических составл ющих во входном токе и выходном напр жении. Поэтому вес и габариты фильтрующих устройств дл  таких инверторов могут быть значительными. Стремление уменьщить вес и габариты фильтров за счет увеличени  несущей частоты приводит к уменьщению к.п.д. инвертора.

Цель изобретени  заключаетс  в улучщении формы кривой выходного напр ж;ени  преобразовател , уменьщении веса и габаритов фильтрующих устройств, увеличении к.п.д. инвертора, а также в уменьщенин уровн  излучаемых помех.

Указанна  цель достигаетс  включением в

каждую фазу преобразовател  нескольких (2т) управл емых ключей, работающих с взаимным фазовым сдвигом на несущей частоте , равным 2гг/т, и введением в каждую фазу т-стерн невого трансформатора, работающего на несущей частоте, за счет которого обеспечиваютс  необходимые свойства преобразовател .

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема предлагаемого преобразовател  (дл 

трехфазного варианта); на фиг. 2 даны кривые выходного напр жени  преобразователей предлагаемого тнпа с различным числом т и дл  разных соотнощений несущей и выходной частот.

Преобразователь (фиг. 1) состоит из т элементных инверторов / и трех ш.-стержцевых трансформаторов 2. Каждый элементарный инвертор собран по мостовой трехфазной схеме на полностью управл емых ключах 3 с

двухсторонней проводимостью. Трансформатор 2 каждой фазы содержит т стержней, на каждом из которых размещено по одной обмотке с одинаковым числом витков. Начала обмоток подсоединены к выводам соответствующих фаз элементарных инверторов (к общим точкам соединени  управл емых ключей верхнего и нижнего плеча фазы). Концы обмоток объединены и  вл ютс  точкой подсоединени  соответствующей фазы нагрузки. Управление ключами 3 осуществл етс  таким образом, что включенному состо нию верхних ключей отвечает выключенное состо ние соответствующих нижних ключей и наоборот. Ключи переключаютс  с частотой /н (несущей ) со взаимным фазовым сдвигом дл  соответствующих фаз элементарных инверторов , равным 2п;/т. Величина фазового напр л ени  на нагрузке определ етс  только соотношением между длительност ми включенного и выключенного состо ни  ключей за период несущей частоты и не зависит от величины и характера тока нагрузки. Формирование переменного напр жени  выходной (низкой) частоты f на нагрузке осуществл етс  регулированием по синусоидальному закону соотношени  мелсду длительност ми провод щего и непровод щего состо ни  каждого из ключей за каждый следующий друг за другом период несущей частоты . Дл  всех трех фаз преобразовател  обеспечиваетс  взаимный фазовый сдвиг модулирующих синусоид на одну треть периода выходной частоты. Величина амплитуды выходного напр жени  определ етс  глубиной модул ции, т. е. максимальным отклонением углов проводимости верхних (или нижпих) ключей от значени , соответствующего половине периода несущей частоты, и может регулироватьс  от „ Е О до -. На фиг. 2 приведены кривые выходных фазных напр жений нреобразовател  дл  частных случаев (т 4; fii/f 12 и т 6; /,,// 8) при максимальной глубине модул ции. Трансформаторы (фиг. 1) работают таким образом, что обмотки, подключенные к положительному полюсу источника питани  посто нного тока (в интервале, когда энерги  потребл етс  от источника),  вл ютс  первичными , а остальные обмотки вторичными. В интервалы времени, соответствующие возврату энергии в источник питани , первичными  вл ютс  обмотки трансформаторов, подключенные к отрицательному полюсу источника. Токи нагрузки преобразовател  (выходной частоты /) распредел ютс  равномерно между всеми обмотками трансформаторов. Основной магнитный поток в сердечнике трансформатора имеет высокую (несущую) частоту, что обусловливает относительно пебольщие габариты трансформатора. Эффективность схемы состоит в том, что частота пульсаций входного тока и выходного напр жени  в т раз выше несущей частоты переключени  ключей. Благодар  тому, что каждый ключ (вентиль) проводит лишь одну т-тую часть тока нагрузки и, следовательно , одновременно коммутируемый ток равен одной т-той части мгновенного значени  тока нагрузки. Размах пульсаций входного тока и выходного напр жени  равны соответственно 1/т тока нагрузки и 1/т напр жени  питани . Предмет изобретени  Регулируемый преобразователь посто нного тока в переменный с улучшенной формой кривой выходного напр жени , состо щий из т элементарных инверторов с широтно-импульсной модул цией, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  веса и габаритов и повышени  к.п.д. в каждую фазу включен т-стержневой трансформатор, содержащий на каждом стержне одну обмотку, начало которой соединено с выходным зажимом элементарного инвертора, а концы всех обмоток данного трансформатора объединены и образуют выходной зажим данной фазы регулируемого преобразовател , причем элементарные инверторы управл ютс  с взаимным фазовым сдвигом на несущей частоте, равным 2л/т.

А А , .ar

и.г.1