SU868953A1 - Преобразователь посто нного напр жени в трехфазное переменное - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ

.. . ;

Изобретение относитс  к преобразовательной , технике и может быть использовано в системах электропи.ани  и электропривода дл  преобразовани  посто нного напр жени  в переменное со ступенчатой, .близкой к синусоидальной форме, кривой.

Известен .однофазный преобра ователь с промежуточным звеном повышенной частоты и с трехступенчатрй формой кривой выходного напр жени , содержа1ций однофазный инвертор с выходным трансформатором, имеющим вторичную обмотку с двум  промежуточными выводами. Три вывода этой обмотки соединены с одним выходным выводом преобразовател  через ключи переменного тока, а четвёртый вывод,  вл ющийс  промежуточным, - непосредственно с другим выходным выводом преобразовател . Напр жени  на секци х вторичной обмотки трансформатора относительно выходного вывода преобразовател  равны соЬтветственно амплитудам первой, второй и третьей ступеней формируемого напр жени . Подключа  поочередно р помоцью к.г очей переменного тока эти секции к выходным выводам преобразовател , формируют на нагрузке трехступенчатое напр жение СП.

Недостатками такого решени  в случае формирований трехфазного напр жени   вл ютс  большие габариты и масса,

10 обусловленные использованием трех однофазных т,рансформаторов, а также несинусоидальна  форма выходного напр жени , содержащего значительный Про- , цент высших гармоник.

IS

Известен также однофазный преобразователь .посто нного напр жени  в Н-ступенчатое переменное с промскжуточным звеном высокой частоты, содержащий однофазный инвертор с выходным

20 трансформатором, имеющим вторичную обмотку ё отпайками. Выходные выводы преобразовател  образованы одним из промежуточных выводов вторнчной .овмотки трансформатора и точкой объединени  силовых концов ключей переменного тока, а другие силовые концы этих ключей соединены с N выводами вторичной обмотки трансформатора , где N - число ступеней напр жени  на четверти периода выходного напр жени  преобразовател . Напр жени  на- секци х вторичной обмотки трансформатора относительно выходного вьгеода равны амплитудам ступеней формируемого напр жени . Подключа  поочередно с помощью ключей переменного тока, эти секции к выходным вьгао дам преобразовател , формируют на на грузке однофазное N-ступенчатое напр жение Г2. Недостатками данного преобразовател  в случае формировани  трехфазного напр жени   вл ютс  сложность схемы, громоздкость и большое число ключей переменного тока. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  трехфазный преобразователь с промежуточным звеном повышенной частоты и со ступенчатой формой кривой выходного напр жени , содержащий однофазный инвертор с- выходным транс форматором, вторична  обмотка которого имеет вывод от средней точки, а также - по два промежуточных вывода в каждой полуобмотке, симметричные относительно среднего. К среднему выводу этой обмотки подключена од на клемма трехфазной нагрузки, .а две другие ее клеммы через ключи перемен ного тока соединены со всеми другими выводами вторичной обмотки. Напр жени  на секци х вторичной обмотки относительно среднего вывода равны соответственно амплитудам первой, второй и третьей ступеней линейного напр жени . Подключа  в определенной п следовательности промежуточные выводы трансформаторы к выходным выводам преобразовател , формируют два линейных напр жени , что достаточно дл  получени  трехфазной системы напр жени  . В вьрсодном напр жении преобразова тел  содержитс  значительный процент высших гармоник с пор дковыми номерами п в п, 13, 23, 35,...., а коэф фициент гармоник напр жени  Кг15,2%. Это Приводит к увеличению потерь мощ ности в потребителе и к необходимости установки выходных фильтров. Боль шое число ключей переменного тока (12 шт.) усложн ет схему преобразовател . Повышение величины напр жени  до 21), где и - амплитуда третьей ступени выходного линейного напр жени , прикладываема  к ключам, сни-жают надежность преобразовател . Цель изобретени  - улучшение формы кривой выходного напр жени  преобразовател  и его упрощение. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе, содержащем однофазный инвертор, трансформатор, первична  обмотка которого соединена с выходом инвертора, .а вторичные через ключи переменного тока - с выходными выводами преобразовател , в каждой фазе включено две встречнопараллельно св занные между собой вторичные обмотки, причем одна из этих обмоток вьтолнена с промежуточным отводом, одни концы пары обмоток каждой фазы вместе с промежуточным отводом одной из ее обмоток подключены к соответствующему выходному фазному выводу преобразовател  через ключи переменного тока, а другие концы пар обмоток каждой из фаз подключены к соответствующему соседнему выходному фазному выводу преобразовател  непосредственно . На фиг. 1 представлена схема преоб разовател  посто нного напр жени  в трехфазное переменное, на фиг. 2 временные диаграммы импульсов управлени  ключами, форма напр жений на обмотках трансформатора и на нагрузке. Трехфазный преобразователь содержит однофазный инвертор 1, соединенный с первичной обмоткой трансфор матора 2, вторичные обмотки 3 и 4 и секци  5 облютки 3 которого через ключи 6-14 переменного тока соединены с выходными выводами преобразовател  А, В и С, В качестве ключей переменного тока могут быть использованы симисторы, встречно-параллельно BICTDOченные тиристоры или транзисторы с диодами и транзисторы, включенные в диагонали посто нного тока диодных мостов. Ключи 6, 9 и 12 включены между промежуточными отводами обмоток 3 соответствующих фаз и выходными выводами этих фаз. Устройство работает следующим образом . Управление ключами осуществл етс  импульсами напр жени  U, диаграммы которых представлены на фиг. 2а,б и в соответственно дл  фаз преобразовател  А, В и С. Причем импульсы, соответствующие графику 6, подают на ключ 6, графику 7 - на ключ 7 и т.д. Дл  получени  выходного напр жени  преобразовател , близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из улови  исключени  гармоник, близких к основной. При этом величины напр жений на секции 5 и обмотках 4 и 3 трансформатора 2, равные амплитудам первой U , второй и 2 и третьей U ступеней выходных линейных напр жений, соответственно равны и Um-SlnIO , . sln30 и U в sinSO, где амплитуда , аппроксимирующей синусоиды, проход щей через середины горизо.нтальйых участков ступеней (фиг. 2д). Четвертые и п тые ступени линейных напр жений формируют путем суммировани  напр жений обмоток 3 и 4 и секций 5 разньгх фаз, например

4 (AB))oa(e) ,

Uj (Ав)иол(В)и оФСО 2Uai. амплитуды четвертой и п той ступеней линейного напр жени  и

Ае,;

оЬ(6) (8)1 напр жение на (С) CSlcV мотке 3 и 4 фазы В, на обмотке 4 фазы С

и на секции 5 фазы

С соответственно.

Рассмотрим работу схемы на активно-индуктивную нагрузку.

Однофазный инвертор I и его выходной трансформатор 2 работают на частоте , превышающей частоту выходного напр жени  преобразовател  в девэть раз. Форма напр жений на обмотках трансформатора представлена на фиг.2г Полупериод выходного напр жени  можно разбить на дев ть равных интервалов .

На первом интервале замыкаюГ ключи 6 и 14 (фиг. 2а ив). Секци  5 фазы А с напр жением U через ключ 6 и обмотка 3 фазы С с общим напр жением , равным Uj, через ключ 14 подключаютс  к выходным выводам А и 8 и С и А преобразовател  соответственно . В результате формируютс  перва  положительна , четверта  отрица тельна  и треть  положительна  ступени линейных напр жений ид, Ug и исд .

На втором интервале мен етс  пол рность напр жений на обмотках трансформатора 2. При этом замыкают ключи 7 и 13 и к тем же выходным выводам

преобразовател  подключают обмотки 4 фаз А и С с напр жением U через ключи 7 и 13 соответственно. При это формируютс  втора  положительна , п та  отрицательна  и втора  положительна  ступени линейных напр жений

UAB. UBC и .

На третьем интервале вновь измен етс  пол рность напр жений на обмотках трансформатора 2, замыкаютс  кл1 чи 8 и 12 и к выходным выводам преобразовател подключают обмотку 3 фазы А с напр жением Uj через ключ 8 и секцию 5 фазы С с напр жением U

j через ключ 12. В результате формируютс  треть  положительна , четверта  отрицательна  и перва  положите.пьна  ступени линейных напр жений и Ucft.

На следующих интервалах процессы в преобразователе происход т аналогично в соответствии с диаграммой импульсов управлени  ключами. В результате работы преобразовател  на его выJ ходе формируетс  трехфазное п тиступенчатое напр жение ид§, форма которого представлена на фиг. 2д. При соединении нагрузки звездой фазное напр жение будет иметь четырехступенчатую форму с нулевой полкой и двойной длительностью четвертой ступени.

Подкдачение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обе .печивает-возможность прохождени  тока в двух направлени х и посто нство потенциалов фаз в течение каждого интервала . Это обуславливает работоспособность преобразовател  при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напр жени .

Предлагаемый преобразователь по сравнению с известным имеет лучагую форму выходного напр жени . В выходнон напр жении предлагаемого преобразовател  содержатс  высшие гармоники с пор дковыми номерами п « 17, 19, 35, 37,..., а коэффициент гармоник К 10,1%, тогда как в напр жении известного присутствуют гармоники

0 п - И, 12, 23, 25 а 15,2%;

выполнен проще, так как содержит 9 ключей переменного тока вместо 12 в известном если формирователь с помощью известного п тиступенчатое

5 напр жение такое как на выходе предлагаемого устройства, то потребовалось бы 20 ключей, т.е. в 2,2 раза больше, чем в предлагаемом устройстве надежнее, так как величины напр жений , прикладывае14ые к ключам значительно меньше, чем в известном устройстве . Расчеты показывают, что напр жени  на ключах, участвующих в формировании первых, вторых и третьих ступеней линейных напр жений в предлагаемой схеме меньше аналогичных напр жений , чем в известном на 11%, 12Х и 14%. Кроме того, он имеет лучшие массогабаритные показатели, так как дл  получени  выходного напр жени  одинакового качества с известным требуетс , меньшее число ключей переменного тока и меньша  установленна  мощность выходных фильтров преобразовател .

Claims (3)

1.Лекоргийе Ж. Управл емые электрические вентили и их применение. М. Энерги , 1977, с, 399.

2.Авторское свидетельство СССР 6Й8970, кл. Н 02 М 7/48, 1977.

3.Иванов Ю.П., Мыцык Г.С. Преобразователь посто нного напр жени  в трехфазное напр жение с плитудноимпульсной модул цией, М., Труды МЭИ, J978, вып. 367, с. 58-65.