Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические республик (

Н 02 М 7/537 с присоединением заявки ¹

Гввудввствеквыв квинтет (23) Приоритетсссе

Опубликовано 25.05.80 Бюллетень № 19

Дата опубликования опнсання 30 .05.80 во аелевт кзвбретенкй н вткрытнй (53) УДК 621..314.58 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Мыцык и A. В. Чеснокот

Московский ордена Ленина энергетический институт (73) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ

Изобретение относттгся к области пре образовательной техники и может быть использовано при построении централизованных источников питания, для частотного запуска и управления двигателями переменного тока малой мошности,до еди5 ниц кИа, различных типов(синхронных, асинхронных и пр.) работаюших как на постоянную, так и на переменную нагрузку, во всех тех случаях, где требуются то уменьшенные масса и габариты и улучшенное качество выходного тока.

Известны инверторы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) выходного напряжения, обеспечиваюшие уменьшенные иска-, жаняя аыхааното така (11 я (2j

Наряду с возможностью изменения выходной частоты в этих инверторах возможно также известными способами осуществить регулирование выходного напря- 2О жения. Указанные инверторы имеют бестрансформаторный выход.

Известно, что в ряде случаев применеsss тттебуется согласование уровней напряжения питания и напряжения на нагрузке. Наиболее широко применяемым средством решения этой задачи является установка на выходе инверторов согласуюшего трансформатора.

Однако при низких выходных частотах, а также при использовании инвертора в электроприводе частотного запуска и уп)завпения двигателями, применение трансформатора становится невозможным ипи ограничено из-за резко увеличиваюшихся габарит ов.

Наиболее близким по технической суп ности к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное (31, который содержит три однофазных инвертора одной частоты (модупируемой), выходные напряжения которых сдвинуты на 120 эл. градусов от» носительно друг друга, три трансформатора, первичные комплект обмоток которых подключены к выходам инверторов, а три вторичных комплекта обмоток нагружены на диодные мосты. Выходные

5 7363 трехфазную систему управляющих сигналов с распределителя импульсов 58 с частотой следования „, a на входы 594.

64 вспомогательных транзисторов 40 45 с распределителя импульсов 65 подают

9+ 64

59 64

Частота переключения закорачиваюших ключевых элементов на выходах диодных мостов равна 1 и в дальнейшем будет называться модулируюшей. При этом задающий генератор 66 работает на частоте, равной 3/2 $,а на выходе распределителя импульсов 65 имеют место импульсы с частотой следования, равной к . Нулевьie точки трехфазных

2п вторичных обмоток трансформатора 14 образуют трехфазный выход преобразователя а, в, с, где имеет место напряжения с двухлолярной tUHM. формирование выходного напряжения преобразователя поясняется временными длаграммами на фиг. 2, где показано:

О,U@ 0 — форма напряжения на обмот- . ках трансформатора 14, частота которого равна,((период Т1 — 1 / f< ); 4> —, ) форма управляющих сигналов, подаваемых на входы вспомогательных закорачиваюших транзисторов с частотой „(период Т„;-1(Х, );

Д 0 — форма выходного фазного на30 пряжения преобразователя (пунктиром показана основная гармоника напряжения).

Частота основной гармоники выходного напряжения равна разности модулируемой и модулируюшей частот g = g — g .Частоту „целесообразно брать фиксированной, а регулирование выходной частоты осуществлять за счет изменения частоты по заданному закону (хотя в общем случае это непринципиальн о

Регулирование напряжения в цредлагаемом на фиг.. 1 варианте преобразователя может быть осуществлено за счет введения угла регулирования с((g ) в алгоритмы управления транзисторами

4«с

2- 7.

Принцип формирования напряжения в этом случае дополнительно поясняется временными диаграммами на фиг. 3, где представлены:

Цс — осциллограммы напряжений, наводймые в обмотках трансформатора

14 с частотой,(. = g ß. „ угол регулирования напряжения)

Ц - (— форма управляющих сигналов, 55 подаваемых на входы вспомогательных закорачиваюших транзисторов с частотой K

09

6 .1 с U „U F ц10м а фаз Я,1 х выход;,- 7 напряжений преобразователя.

Для решения проблемы стабил -;-ации кои ф циента насыщения TpEHBIIQTopQp а также для устранения сквозных токов преобразователь снабжен трансформатором токе, все обмотки которого расположены на обшем магнитопроводе.

Наличие в структуре преобразователя нечетного числа коммутируюпшх элементов, а именно трех диодных мостов, приводит к тому, что выполнение закорачивающих ключей в виде одной цепочки из последовательно соединенных транзчстора и обмотки трансформатора тока становится невозможным, так как при этом не обеспе -ивается полный цикл пере ;.агничивания серцечника трансформатора тока. Например, если ключи выполнены на транзисторах 22, 23 и 24 (фиг.

1), -о сердечник трансформатора тока после первого цикла переключения диодных мостов с 21 на 19 окажется намагниченным, и в дальнейшем будет периодически намагничиваться и работать по частному циклу,. то сделает невозможным нормальную работу преобразователя.

Бы полнение закорачиваюших ключевых элементов по:;.редложенной схеме устраняет этот нед =таток. Решение позволяет стабилизироват ь коэффициент насыщения силового тр;зцзистора, а также исклю-лггь саму во.= 1ожность протекания сквот. нь х токов. Например если предположить, что в момент пер ключения силовых транзисTopoB 2 2 и 2. е Язникиет вышеописанный режим, TQ оба транзистора QKBжутсH B проводящем состоянии. При этом об мoTKII трансформ второ в TQKB 28 и 2 9 оказываются вклк.ченными через мосты

19 и 20 и комплекты обмоток 16 и 17 последовательно и бифилярно, поэтому,во вторичных обмотках, B частности обмотке 35, не наводится 35С, и хотя транзистор 41 сказы.. ается открытым сигналом,псступ.."..пм с распределителя импуnbcoB 6 5, с1п-нал на отпирание транзистора 23 от обмотки обратной связи не поступает до тех пор, пока транзистор 22 не закроется (и «е исчезнет возможность для протекания сквозных токов). Только после этого трлн истор

23 открывается и вступает в работу.

Для ускорения процесса рассасывания неосновных носителей в базе выходя|цнх из работы силовых трапа ÄTooon и избежания режима оборванной базы в момент выключения вспомогательного транзпстора, необходимо включать сопротивление

HopHgKG десятков или сотен Ом параллельно эмиттер-базовым переходам силовых транзисторов (на фиг. 1 не показано), Алгоритм переключения закорачиваюших ключевых элементов, при котором каждая параллельная цепочка работает только — ä Т „„, где Т„„ — период модул ирующей частоты, позволяет умен шить среднее или действующее значе. ние мощности, приходящееся на каждый силовой транзистор. При этом не требуются специальные меры, обеспечивающие равномерное распределение токов нагрузки между этими транзисторами, что само по себе представляет не просто решаемую задачу. !

Напряжение, прикладывае мое к обмоткам трансформатора тока, также как и ток, протекающий через них, имеет фор- >О му, близкую к прямоугольной. Частота пере магничивания сердечника трансформатора тока равна 3/2 Х„,, Рассмотренная структура магнитно. транзисторных ключей позволяет осуществить коммутацию электрической энергии с наиболее оптимальными энергетическими показателями.

С той же целью, в трехфазиом инверторе промежуточного звена высокой частоты 1 введена токовая обратная связь, осуществленная при помощи трансформаторов тока 67, 68 и 69. Первичные обмотки этих трансформаторов включены между собой встречно и последователь- 35 но с эмиттер-коллекторными переходамв транзисторов каждого плеча инвертора, а вторичные обмотки противофазно под ключены к управляющим входам этих транзисторов через вспомогательные трап-4О зисторы 70-75. Каждый ключевой элемент инвертора таким образом содержит два управляющих входа 46 57, которые подключены к соответствующим выходам распределителя 58. Следует разлы-пать сквозные токи в инверторе типа транзис тор-транзистор и транзистор-диод. Наличие токовой обратной связи позволяет устранить сквозные токи типа транзистор-транзистор. Уменьшить влияние сквоз-® ных токов типа диод-транзистор возможно за счет применения диодов с более высокочастотными свойствами, чем транзистор, Предложенный преобразователь со зве- ном высокой частоты может применяться ю всех тех случаях, где требуется преобразование постоянного нерегулируемого напряжения в трехфазное напряжение заданной фиксированной или регулируемой частоты в ) диапазоне от долей Гц до единиц кГц с фиксированным или регулируемым напряжением заданного уровня. Это придает ему свойства универсальности и отвечает современным требованиям унификации.

Фор мула изоб ретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное, содержащий трехфазный инвертор одной частоты с трансформаторным выходом и с тремя комплектами вторичных обмоток, связанных с выходными выводами и нагруженных на диодные мосты, выходные выводы каждого из которых связаны между собой через тран- зистор, управляющие входы последних подсоединены к задающему генератору другой частоты через распределитель импульсов, а точки соединения обмоток разных фаз, принадлежащих разным комплектам, образуют выходные выводы преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, он снабжен трансформатором тока и 12 р -3 транзисторами, выходы каждого моста связаны между собой через 4 и цепочки из последовательно соединенных силового перехода транзистора и обмотки трансформатора, причем первые 2 h цепочек подсоединены к выходным выводам каждого моста непосредственно, каждая из вторых 2 h цепочек подсоединена соответственно к управляющем переходу кажроро из транзисторов первых 2 д цепочек, а управляющие входы транзисторов этих вторых 2и цепочек связаны с распределителем импульсов, который выполнен 6h канальным, где h =1,2,3... любое целое число.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3573601, 32 1-9, 1 97 l.

2. Заявка Японии N 49-15289, кл. 56 В 4, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке K 2352859/07, Н 02 M 7/537, 1976.

736309

"и ивв ф ввг иву ив, ЦН И ИП И Закаэ 2443 /4 5

Тираж 783 Подписное

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