Claims (4)
20 среднего вывода, образующего один ВЫХОДНОЙ вывод преобразовател . Крайние и промежуточный выводы соединены через управл емые ключи переменного тока с двум другими выходными выво25 дами преобразовател . Напр жени на секци х вторичной обмотки трансформатора относительно среднего вывода равны соответственно амплитудам ступеней линейного напр жени . Подклю30 ча с определенной последовательнос ) тью промежуточные выводы вторичной обмотки трансформатора к выходным выводам преобразовател , формирунЛг два трехступенчатых линейных напр жени , что достаточно дл получени трехфазной системы напр жени 3 , Наиболее.близким по технической сущности к изобретению вл етс пре образователь посто нного напр жени в трехфазное квазисинусоидальное, с держащий основной и вспомогательный однофазные инверторы, нагруженные с ответственно на первичные обмотки основного и вспомогательного трансформаторов , вторичные обмотки которых соединены в две фазы и включены по схеме открытого треугольника, вершины которого непосредственно св заны с выходными выводами преобразовател , а кажда из указанных фаз содержит две параллельные ветви в одну из которых включены последовательно обмотки основного и вспомо гательного трансформаторов, а в дру гую - обмотка основного трансформатора , причем одни концы ветвей соединены между собой непосредствен но, а другие через ключи переменног тока. Выходное трехфазйое напр жение преобразовател имеет трехступе чатую форму и создаетс путем сумми ровани или вычитани выходных напр жений инверторов, работающих на разных, частотах. В выходном напр жении известного преобразовател содержитс значитель ный процент высших гармоник с пор дковыми номерами п 11, 13, 23, 25. а коэффициент гармоник (К.) этого напр жени .равен 15,2%. Это приводит к увеличению потерь мощности в потребителе или к необходимости установки выходных фильтров 4. Недостатками известных преобразователей вл ютс несинусоидальна форма кривой выходного напр жени , сложность схемы преобразовател , обусловленна большим числом ключей переменного тока (от 9 до 12). Цель изобретени - улучшение формы кривой выходного напр жени . Поставленна цель достигаетс тем что в преобразователе посто нного напр жени в трехфазное переменное, содержащем основной однофазный инвертор , нагруженный на первичную обмотку основного трансформатора, вторична обмотка которого выполнена со средней точкой, образующей первый выходной вывод преобразовател , и вспомогательный инвертор, нагружен ный на первичную обмотку вспомогательного трансформатора, вторичные обмотки которого включены через ключи переменного тока между вторичной обмоткой основного трансформатора и выходными выводами преобразовател , кажда вторична полуобмотка основного трансформатора выполнена с двум промежуточными выводами, которые через упом нутые ключи переменного тока и вторичные обмотки вспомогательного трансформатора соединены с одним из двух других выходных выводов преобразовател , причем каждый крайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора также через ключ переменного тока соединен с промежуточным выводом одной и вторичных обмоток вспомогательного трансформатора, св занной с крайним промежуточным выводом смежной полуобмотки основного трансформатора. На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразовател ; на фиг.2 - формы напр жений на обмотках основного и дополнительного трансформаторов , временна диаграмма импульсов управлени ключами и форма напр жени на нагрузке. Преобразователь содержит основной однофазный инвертор 1, выхЬд которого соединен с первичной об11откой трансформатора 2, выводы секций 3 8 его вторичной обмотки соединены через ключи 9-14 переменного тока, вторичные обмотки и секции 15-20 вспомогательного трансформатора 21, включенного на выходе вспомогательного однофазного инвертора 22, с выходными выводами преобразовател . В качестве ключей переменного тока могут быть использованы симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры , транзисторы, включенные в диагонали посто нного тока диодных мостов. Устройство работает следующим образом . Однофазные инверторы 1 и 22 работают на повышенных частотах и создают на обмотках трансформаторов 2 и 21 :переменные напр жени и ЦТРИ f формы которых представлены на фиг.2а. Управление ключами 9-14 осуществл етс импульсами напр жени (тока) , диаграмма которых представлена на фиг.26. Причем импульсы, соответствующие графику Ugf подаютс на ключ 9, графику U на ключ 10 и т.д. Дл получени выходного напр жени преобразовател , близкого по форме к синусоидальному , амплитуды его ступеней выбирают из услови включени гармоник, близких к основной. При этом величины амплитуд ступеней с первой по шестую () соответственно равны ,-sin7, U Ц -Б1п22,5°, 0, Uy -sin37,5, U4 Uj -sin52,5° , U y,-sia67,5 } Ug U sin82,5 , где амплитуда аппроксимирующей синусоиды, проход щей через середины горизонтальных участков ступеней. Дл получени выходного напр жени ид с данными амплитудами ступеней величины напр жений на секци х 3-8 вторичных обмоток основного трансформатора (U jj-Ucg) должны быть св заны с амплитудами ступеней (фиг.2в) выходного линейного напр жени следующим образом. сг. . а напр жени на обмотках 15,, 18 (Uo& osiK ) и секци х 16, 17, 19 и 20 ( cfi с-(9 соо ) вспомо- ,, гательного трансформатора равны U).-Ui. 2 oeif 06-te 04-- и С16 +Uci7 С19+. сао Ue., -. Полупериод выходного напр жени преобразовател можно разбить на 12 равных интервалов. На первых двух интервалах замыкают ключи 9 и 14. На первом интервале к выходным выводам А и В через замкнутый ключ 9 прикладываетс разность напр жений секции 3 и обмотки 15 равна ъл сг о&15 V i к выходам в и С через ключ 14 -разность напр жений секции 19 и суммар ного напр жени секций 3-5 ВС.-- Ucig4 C.%,Jc. - - -U к выводам С и А - алгебраическа сумма напр жений обмотки 15 и секций 4, 5 и 19 . UCA1 -()-(-U5)U4B результате формируетс перва по жительна , п та отрицательна и четверта положительна ступени ли нейных напр жений Од , Ugj- , со ответственно. На втором интервале включенными остаютс те же ключи, но мен етс пол рность напр жений на обмотках вспомогательного трансформатора. П этом к выводам А и В прикладываетс сумма напр жений секции Зи обмотки 15, равна . Ua-Uji.,, UA6(L UCB+U0615 2 2 2 к выводам В и С сумма напр жений секций 19. 3. 4 и 5 , ecГ(.))-u к выводам С и А алгебраическа сумм напр жений обмотки 15 и секций 4, 5 и 19 (UAg2+ UBci)-()U3 U4.+U 2 т.е. на выходе формируетс втора положительна шеста отрицательна и треть положительна ступени линейных напр жений Од , U , . Натретьем интервале замыкают ключи 10 и 14, а пол рность напр жений на обмотках основного и вспомогательного трансформаторов остаетс прежней. К выводам А и В через замкнутый ключ 10 прикладываетс разность суммарных напр жений секций 3, 4 и 16, 17, равна Абг-и,гЧ4-(..,) и,.. iC выводам В и С через ключ 14 остались подключены прежние секции, поэтому напр жение U не измен етс и равно есэ к выводам С и А - сумма напр жений секций 5, 16, 17 и 19 UCA, -(UAe3+ BCj),,-U6) U. При этом формируютс треть положительна , шеста отрицательна и втора положительна ступени напр жеАЬ ъс соответственно. На следующих интервалах работа преобразовател происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управлени ключами и формами напр жений на обмотках трансформаторов. В результате работы преобразовател на его выходе формируетс трехфазное шестиступенчатое напр жение, форма которого представлена на фиг.2в. Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождени тока в двух направлени х и посто нство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуслав ливает работоспособность преобразовател при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напр жени . Предлагаемый преобразователь обладает следующими преимуществами: имеет лучшую форму кривой выходного напр жени , в которой содержатс высшие гармоники с пор дковыми номерами п 23,25,47,49,...,а К 7,57% в выходном напр жении известного преобразовател содержитс большее число высших гармоник, а Кг 15,2%);; обладает более высоким КПД и быстродействием жесткой внешней характеристикой, лучшей симметрией выходных напр жений и независимостью их величины и характера нагрузки, отсутствием возможных автоколебаний в системе преобразователь нагрузки за счет исключени выходных фильтров; позвол ет более полно компенсировать реактивную мощность нагрузки, а следовательно, уменьшать емкость конденсаторов, устанавливаемых на входе преобразовател . Критический коэффициент мощ ности нагрузки, до которого происхо дит полна компенсаци реактивной мощности, мину источник посто нног входного напр жени , снижаетс до 0,131 вместо 0,265 в известной преобразователе; дл изготовлени вторичных обмоток трансформаторов требуетс в 1,7 раза меньше меди, так как вторичные обмотки вспомогательного трансформатора включены не последовательно с вторичными обмотками основного трансформатора, как в известном преобразователе, а к их отпайкам. Это позвол ет многократно в течение периода использовать вторичные обмотки трансформаторов, т.е улучшить их использование. Формула изобретени Преобразователь посто нного напр жени в трехфазное переменное, содержащий основной однофазный инвертор , нагруженный на первичную обмотку основного трансформатора, вторична обмотка которого выполнен со средней точкой, образуюшей первы выходной вывод преобразовател , и вспомогательный инвертор, нагруженный на первичную обмотку вспомогате ного трансформатора, вторичные обмотки которого включены через ключи перееденного тока между вторичной обмоткой основного трансформатора и выходными выводами преобразовател , отличающийс тем, что, с целью улучшени формы кривой выходного напр жени , кажда вторична полуобмотка основного трансформатора выполнена с двум промежуточными выводс1Ми , которые через упом нутые ключи переменного тока и вторичные обмотки вспомогательного трансформатора соединены с одним из двух выходных выводов преобразовател , причем каждый крайний вывод вторичной обмотки основного трансформатора также через ключ переменного тока соединен с промежуточным выводом одной из вторичных обмоток вспомогательного трансформатора, св занной с крайним промежуточным выводом смежной полуобмотки основного трансформатора . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2720705/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 1979. 20 average output, forming one output of the converter. The end and intermediate terminals are connected via controlled AC switches with the other two output terminals of the converter. The voltages on the sections of the secondary winding of the transformer with respect to the average output are equal, respectively, to the amplitudes of the linear voltage steps. Connection with a certain sequence of intermediate leads of the secondary winding of the transformer to the output terminals of the converter, forms two three-step linear voltages, which is enough to produce a three-phase voltage system 3, the closest in technical essence to the invention is a converter of constant voltage in three-phase quasi-sinusoidal, with holding the main and auxiliary single-phase inverters loaded with responsibly on the primary windings of the main and auxiliary tra The transformers, the secondary windings of which are connected in two phases and are connected in an open triangle, whose vertices are directly connected to the output terminals of the converter, and each of these phases contains two parallel branches in one of which the windings of the main and auxiliary transformers are connected in series, and the other is the winding of the main transformer, with some ends of the branches interconnected directly, and others through alternating current keys. The output three-phase voltage of the converter has a three-step form and is created by summing or subtracting the output voltages of inverters operating at different frequencies. The output voltage of a known converter contains a significant percentage of higher harmonics with serial numbers n 11, 13, 23, 25. And the harmonic coefficient (K.) of this voltage is equal to 15.2%. This leads to an increase in power losses in the consumer or the need to install output filters 4. The disadvantages of the known converters are the non-sinusoidal shape of the output voltage curve, the complexity of the converter circuit due to the large number of AC switches (from 9 to 12). The purpose of the invention is to improve the shape of the output voltage curve. The goal is achieved by the fact that in a DC converter into a three-phase AC, containing the main single-phase inverter loaded on the primary winding of the main transformer, the secondary winding of which is made with a midpoint forming the first output terminal of the converter, and an auxiliary inverter loaded on the primary winding auxiliary transformer, the secondary windings of which are connected via AC keys between the secondary winding of the main transformer and the output and converter terminals, each secondary winding of the main transformer are made with two intermediate terminals that are connected to one of the two other converter output terminals through the alternating current switches and secondary windings of the auxiliary transformer, and each extreme terminal of the secondary winding of the main transformer is also connected via an alternating current switch connected to the intermediate terminal of the single and secondary windings of the auxiliary transformer, connected to the extreme intermediate terminal m adjacent semi-winding of the main transformer. Figure 1 presents the scheme of the proposed Converter; Fig. 2 shows the voltage forms on the windings of the main and auxiliary transformers, the timing diagram of the key control pulses, and the voltage form on the load. The converter contains the main single-phase inverter 1, the output of which is connected to the primary side of the transformer 2, the terminals of sections 3 8 of its secondary winding are connected via keys 9-14 of alternating current, secondary windings and sections 15-20 of the auxiliary transformer 21 connected at the output of the auxiliary single-phase inverter 22 , with the output pins of the converter. As ac keys, triacs, anti-parallel thyristors, transistors included in the diagonal of the direct current of diode bridges can be used. The device works as follows. Single-phase inverters 1 and 22 operate at higher frequencies and produce transformers 2 and 21 on the windings: the variable voltages and TsTRI f of which are shown in Fig. 2a. The keys 9-14 are controlled by voltage (current) pulses, the diagram of which is shown in Fig. 26. Moreover, the pulses corresponding to the graph Ugf are sent to key 9, graphics U to key 10, and so on. To obtain the output voltage of the converter, which is close in shape to sinusoidal, the amplitudes of its steps are chosen from the condition for the inclusion of harmonics that are close to the fundamental. The values of the amplitudes of the steps from the first to the sixth () are respectively equal, -sin7, U Ц -Б1п22,5 °, 0, Uy -sin37,5, U4 Uj -sin52,5 °, U y, -sia67,5} Ug U sin82,5, where the amplitude of the approximating sinusoid passing through the midpoints of the horizontal portions of the steps. In order to obtain an output voltage with these amplitudes of the steps, the magnitudes of the voltages on sections 3-8 of the secondary windings of the main transformer (Ujj-Ucg) should be related to the amplitudes of the steps (Fig. 2c) of the output linear voltage as follows. cr. . and the voltages on the windings 15 ,, 18 (Uo & k) and sections 16, 17, 19, and 20 (cfi c- (9 co) auxiliary transformer are equal to U) .- Ui. 2 oeif 06-te 04-- and C16 + Uci7 C19 +. sao ue., -. The half-period of the output voltage of the converter can be divided into 12 equal intervals. In the first two intervals, switches 9 and 14 close. In the first interval, the voltage output of section 3 is applied to output terminals A and B through closed key 9 and winding 15 is equal to cr cr o 15 V i to outputs b and C through key 14 voltage section 19 and the total voltage section 3-5 BC .-- Ucig4 C.%, Jc. - - -U to conclusions C and A is the algebraic sum of winding voltages 15 and sections 4, 5 and 19. UCA1 - () - (- U5) U4B results in the formation of the first positive, nth negative and fourth positive levels of linear voltages Od, Ugj-, respectively. In the second interval, the same keys remain on, but the polarity of the voltages on the windings of the auxiliary transformer changes. In this case, the sum of the voltages of section Zi of the winding 15 is applied to the terminals A and B, is equal to. Ua-Uji. ,, UA6 (L UCB + U0615 2 2 2 to conclusions B and C the sum of the voltages of sections 19. 3. 4 and 5, ec G (.)) - u to the conclusions C and A of the algebraic sum of the winding voltages 15 and sections 4, 5 and 19 (UAg2 + UBci) - () U3 U4. + U 2 ie at the output, a second positive pole is formed negative and a third positive step of linear stresses Od, U,. The keys 10 and 14 close the third interval, and the polarity of the voltages on the windings of the main and auxiliary transformers remains the same. The difference between the total voltages of sections 3, 4 and 16, 17 is applied to pins A and B through a closed key 10, Abg-i, hC4 - (..,) and, .. iC to terminals B and C through the key 14 remain connected sections, therefore, the voltage U does not change and is equal to ECE to conclusions C and A - the sum of the voltages of sections 5, 16, 17 and 19 UCA, - (UAe3 + BCj) ,, - U6) U. At the same time, the third is formed positive, the pole negative and the second positive steps are STRESSED with, respectively. At the following intervals, the operation of the converter occurs in the same way as described in accordance with the key pulse and voltage waveform diagram on the transformer windings. As a result of the operation of the converter, a three-phase six-step voltage is generated at its output, the form of which is shown in Fig. 2c. Connecting any branch of the circuit using alternating current switches provides the possibility of current flow in two directions and a constant potential difference of the phases during each interval. This determines the efficiency of the converter at any load power factor with a constant output voltage curve. The proposed converter has the following advantages: it has the best shape of the output voltage curve, which contains higher harmonics with serial numbers n 23.25, 47.49, ..., and K 7.57% contains in the output voltage of the known converter the number of higher harmonics, and Kg 15.2%) ;; possesses higher efficiency and speed with a rigid external characteristic, better symmetry of the output voltages and independence of their size and nature of the load, absence of possible auto-oscillations in the system of the load transformer due to the exclusion of output filters; allows you to more fully compensate for the reactive power of the load, and therefore reduce the capacitance of the capacitors installed at the input of the converter. The critical power factor of the load, to which the reactive power is fully compensated, the source of the constant input voltage to the mine goes down to 0.131 instead of 0.265 in the known converter; for the manufacture of the secondary windings of transformers, 1.7 times less copper is required, since the secondary windings of the auxiliary transformer are not connected in series with the secondary windings of the main transformer, as in the known converter, but to their tapings. This makes it possible to use the secondary windings of transformers many times over a period, i.e. to improve their use. Claims of the Inverter DC to three-phase AC converter containing a main single-phase inverter loaded on the primary winding of the main transformer, the secondary winding of which is made with a midpoint forming the first output terminal of the converter, and an auxiliary inverter loaded on the primary winding of an auxiliary transformer windings of which are connected via switches of the eaten current between the secondary winding of the main transformer and the output terminals of the transform In order to improve the shape of the output voltage curve, each secondary semi-winding of the main transformer is made with two intermediate outputs, which are connected to one of the two output terminals of the converter through the alternating current switches and secondary windings of the auxiliary transformer, each the extreme output of the secondary winding of the main transformer is also connected via an AC switch to the intermediate output of one of the secondary windings of the auxiliary transform an atom connected to the extreme intermediate terminal of the adjacent half winding of the main transformer. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate according to application No. 2720705 / 24-07, cl. H 02 M 7/48, 1979.
2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2815957/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 1980. 2. USSR author's certificate for application No. 2815957 / 24-07, cl. H 02 M 7/48, 1980.
3.Авторское свидетельство СССР 73,6306, кл. Н 02 М 7/515, 1978. 3. Authors certificate of the USSR 73,6306, cl. H 02 M 7/515, 1978.
4.Авторское свидетельство СССР по за вке 3Q00673/24-07, кл. Н 02 М 7/48, 04.11.80.4. USSR author's certificate according to application 3Q00673 / 24-07, cl. H 02 M 7/48, 04.11.80.
Us U,o UnUs U, o Un
U,2U, 2
Ut)Ut)
UABUAB