Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное

Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ , заключающийся в преобразовании постоянного напряжения, в многофазное переменное напряжение повьвивнной частоты, трансформации его и преобразовании в напряжение заданной частоты путем циклического подключения каждой из фаз напряжения повышенной частоты в порядке их чередования к вЕа1хсщным тюбдам преобразователя с помоЕЦью ключей с двухсторонней проводимостью , отличающийся тем, что, с целыо улучшения качества преобразованной электроэнергии и расширения области применения, на вторичной стороне трансформатор- Иого узла форъщруют симметричную (Л четырехфазную систему напряжений, имеющих в каждом полупериоде паузу длительностью 90 эл. град.

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Ю (И) 3(Я) Н 02 Р 13 18 Н 02 И 7 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3412245/24-07 (22) 25.03.82 (46) 15.04.84. Бюл. В 14 (72) Л.Н.Седов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Грабовецкий Г;В. и др.-, Тиристорный преобразователь с однофазным промежуточным звеном повышенной частоты.-В кн.,Повышение эффективности устройств поеобюазовательной техники. Киев, Наукова думка

1972, ч.3 с.204-210..

2. Мыцык Г.С. н др. Исследование некоторых способов непосредственного формирования сигналов с.двухполярной и однополярной широтно-импульсной модуляцией для управления инверторами.-В кн.: Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. Киев, Наукова думка, 1972, .ч.2, с. 377-385. (54) (57) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ, заключающийся в преобразовании постоянного напряжения в многофазное переменное напряжение повышенной частоты, трансформации его и преобразовании в напряжение заданной частоты путем циклического подключения каждой из фаз напряжения повышенной частоты в порядке их чередования к выходным выводам преобразователя с помощью ключей с двухсторонней проводимостью, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества преобразованной электроэнергии. и расширения области применения, иа B îðê÷íîé стороне трансформатор- Е

Ф

Мого узла формируют симметричную четырехфазиую систему напряжений, имеющих в каждом полуперноде паузу длительностью 90 эл. град.

1086546

Изобретение относится к преобра-, зовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для получения переменного напряжения кваэисинусоидальной формы при улучшенном качестве электроэнергии.

Известен способ преобразования постоянного напряжения в переменное заключающийся в преобразовании постоянного напряжения в однофазное «О переменное напряжение повышенной частоты, трансформации его и преобразовании в переменное напряжение заданной частоты с помощью непосредственного преобразователя частоты, выполненного на ключах с двухсторонней проводимостью (1) .

Недостатком такого решения является низкое качество кривой выходного напряжения за счет большой . « 2О амплитуды пульсаций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ преобразования, заключающийся в том, что постоянное напряжение 2щ преобразуют в многофазное (например в трехфазное) напряжение повышенной частоты, трансформируют его и преобразуют в переменное напряжение заданной частоты с помощью ключей с двухсторонней проводимостью (2) .

Увеличение числа фаз несущей приводит к увеличению частоты пульсаций в кривой выходного напряжения, однако основной недостаток — большая амплитуда пульсаций-сохраняется.

Кроме того, область применения прототипа ограничена, так как реализация способа возможна только на полностью управляемых ключах.

I 4О

Цель изобретения — улучшение качества преобразования электроэнергии и расширение области применения, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразо- 45 вания постоянного напряжения в кваэисинусоидальное, заключающемуся в преобразовании постоянного напряжения в многофазиое переменное напряжение повышенной частоты, трансформации его и преобразовании в напряжение заданной частоты путем циклического подключения каждой из фаз напряжения повышенной частоты. к выходным зажимам преобразователя с помощью ключей с двухсторонней проводимостью, на вторичной стороне трансформаторного узла формируют симметричную четырехфазную систему напряжений, имеющих в каждом полупериоде паузу длительностью 60

90 эл. град.

На фиг. 1 изображены диаграммы, поясняющие получение напряжения по известному способу;на фиг. 2 то же,по предлагаемому сопособуу на, у, фиг. 3 - пример схемы реализации предлагаемого способа; на фиг. 4— диаграммы работы преобразователя (а) и блок-схема канала управления (б) .

Согласно фиг. 1, участки кривой напряжения низкой частоты U««z при различных углах управления получают на выходе непосредственного преобразователя при питании его несущей ()» прямоугольной формы.

Наличие нндуктивности в цепи нагрузки приводит к появлению в кривой выходного напряжения импульсов противоположной полярности на участках, соответствующих времени сдвига момента отпирания очередного ключа преобразователя относительно начала полупериода несущей, что и определяет большую амплитуду пульсаций.

Увеличение числа фаз несущей не приводит к уменьшению амплитуды пульсаций.

Согласно фиг. 2 участки кривой напряжения0»» при различных углах управления получают при питании непосредственного преобразователя несущей, сформированной по предлагаемому способу. Как видно, несущая формируется в виде симметричной четырехфазной системы напряжений (напряжения, сдвинутые на 180 эл.град. относительно изображенных, не показаны), сдвинутЫх между собой на

90 эл.град. и имеющих в каждом полупериоде паузу длительностью

90 эл. град. Это обеспечивает во. всем диапазоне углов управления появление пауз в кривой на выходе вместо импульсов противоположной полярности, что приводит к уменьшению вдвое амплитуды пульсаций, т.е. улучшению качества кривой на выходе.

Схема (фиг.3) включает ключи инвертора 1-8, трансформаторы инвертора 9 и 10 и ключи с двухсторонней проводимостью 11-12.

Преобразование постоянного напряжения в напряжение повышенной частоты осуществляется инвертором, выполненным на ключах 1-8 в виде двух мостов. В качестве ключей 1-8 могут быть использованы шунтированные обратными диодами транзисторы или тиристоры с узлами принудительной коммутации. В каждом мосту переключение ключей одной стойки 1 и 2 (5 и 6) осуществляется синфазно (т.е. обе стойки могут быть заменены одной), а переключение ключей другой стойки в одном мосту (3 и 4) осуществляется с опережением на

90 эл.град.,в другом (7 н 8) — с отставанием.В результате на первичнйх обмотках трансформаторов 9 и

10 образуются одинаковые по форме

1086546

tO и сдвинутые на 90 зл.град. напряжения (фиг.2).

Полученные напряжения трансформируются и образуют на вторичных обмотках трансформаторов 9 и 10 симметричную четырехфазную систему напряжений, которая преобразуется в трехфазную систему заданной частоты с помощью ключей с двухсторонней проводимостью 11-12, образующих непосредственный преобразователь частоты по четырехпульсной нулевой схеме с трехфазным выходом.

При реализации предлагаемого способа ключи 11-22 могут быть либо полностью управляемые (транзисторы 15 с диодами), либо неполностью управляеьие (тиристоры), так как при выбранной форме кривых фазных напряжений ловленной частоты линейные напряжения, являющиеся коммутирукщими для каждого ключа, имеют прямоугольную форму беэ паузы, что позволяет коммутировать ключи беэ дополнительных устройств коммутации во всем диапазоне отстающих углов управления.

Изменение (модуляция) углов управления ключей 11-22 может осущест-. вляться по любому требуемому закону с одновременным регулированием глубины модуляции при необходимости регулирования выходного напряжения.

Управление преобразователем, выполненным по предлагаемому способу, осуществляется известными системами управления.

Блок-схема одного к ан ала такой и систеьж (фиг. 4) включает устройство синхронизации (УС ) 2 3, с в я зыв ающее каыая управления с питающей сетью; формирователь (Ф) 24 опорного сигна- 4р ла пилообразной формы; задающий генератор (ЗГ) 25 низкой частоты, компаратор (K) 26, формирующий сигналы в,моменты равенства опорного сигнала и сигнала ЗГ, формирователь им- 45 пульсов (ФИ) 27, вырабатывающий сигнал заданной длительности, логическое устройство (ЛУ) 28, обеспечивающее при раздельном управлении снятие и подачу импульсов, датчик состояния вентилей (ДСВ) 29, выходное устройство (ВУ) 30, формирующее сигналы с заданными параметрами для подачи в цепь управляющего электрода вентиля.

Согласно фиг. 4 фазные напряжения .U» -0ч на вторичных обмотках трансю форматорного узла отпирают импульсы

1н, (заштрихованы) ключей 11-14 и формируют одну фазу выходного напряжения и фазисе напряжение на выходе (U ) при »трапецеидальном сигнале

ЭГ. Если ключи являются полностью управляемыми, импульсы управления для них могут формироваться двояко (один вариант показан над осью, другой - под осью) . Соответственно этим вариантам фазные напряжения обозначены 0 и 0» . Если ключи являются неполностью управляеьыми (встречно-параллельно включенные тиристоры},,формируются обе системы импульсов, но подача их на тиристоры осуществляется в зависимости от направления тока (при раздельном управлении}. При согласованном управлении прямые и обратные группы тиристоров объединяются через реакторы, а импульсы подаются на все тиристоры. За счет выравнивания с помощью реакторов мгновенных значе.I ний напряжений 0» и О» обеих групп кривая выходного напряжения, как известно, еще более улучшается. !

Построение моментов возникновения импульсов показано для одного ключа.

Иоменты окончания импульсов формирутся в момент возникновения импульа в очередном канале. Ключи других аз непосредственного преобразова теля работают при том же сигнале

ЗГ, сдвинутом на 120 эл.град. в ту или иную сторону.

Приведенный пример преобразователя с трехфазным выходом позволяет исключить пульсации активной мощности и потребление реактивной мощности с удвоенной выходной частотой, что свойственно преобразователям такого же типа с однофазным выходом.

Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество преобразования электроэнергии за счет уменьшения амплитуды пульсаци)1 в кривой выходного напряжения, что приводит к уменьшению затрат на его фильтрацию, а также позволяет расшириТь область применения за счет использования ключей с неполной управляемостью. (тиристоров), что дает возможность выполнения преобразователей, реализирующих способ, на более широкий диапазон мощностей.

1086546 1086546

Составитель Г.Мыцык

Редактор A.Ãóëüêo Техред A.A÷ Корректор Л..Пилипенко ,Заказ 2265/52 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений и открытий

113035, Иосква, Ж«З5, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4