Преобразователь фазного напряжения в однофазное

Преобразователь фазного напряжения в однофазное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социалистических республик (ii>744870 (6l ) Дополиительиое и авт. сеид-ву (22) Заявлено 20.03.78 (2 I ) 2592784/24-07 (5l)M. Кл. с присоединением заявки ¹

Н02М Ы27

Гесударстааннмй камнтет (23 ) Приоритет

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 02.07.80 ао данам нзобретеннй н отнритнй (53) УДК 621. .314.27 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Сенько, В. М. Скобчеико и Н. П. Макаренко

Киевский политехнический институт (7I) Заявитель (54) ПРЕОБPAÇOBAТЕЛЬ m- ФАЗНОГО HAПРЯЖЕНИЯ

В ОДНОФАЗНОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частотно-регулируемом електроприводе и автономных системах электроснабжения.

Известны преобразователи f9-фазного напряжения в однофазное, выполненные в виде амплитудно-импульсных модуляторов на ключах с двухсторонней проводимостью t 1

Недостатком указанных устройств является присутствие широкого спектра высших гармоник в выходном напряжении, что ухудшает качество выходной энергии преобразователей.

Наиболее близким к изобретено по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь, который содержит основной комплект из 4/ амплитудно-импульсных модуляторов (при т 3 н jl/ = 3), подключенных к фазам входного напряжения, выполненных на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью по схеме одно2 фазного инвертора Ж нагруженных на трансформаторы, выходные обмотки которых соединены последовательно и образуют общий выход зтих амплитудно-импульсных модуляторов, а также блок управления, состоящий из последовательно связанных между собой задающего генератора и целителя частоты, один выход которого подключен ко входу основного Р -канального распределителя импульсов, собранного по схеме кольцевого сдвигающего счетчика, выходы каждого из каналов которого через оконечные усилители мощности связаны с управляющими входами ключей основного комплекта из Я(амплитудно-импульсныхмодуляторов (2).

Принпип работы известного преобразователя ттт -фазного напряжения в однофаэное основан на пофазной коммутации входного т -фазного напряжения с частотой, вспомогательным ттт -фазным напряжением типа меандр с частотой 1 с последующим алгебраическим суммирова/ нием промодулированных напряжений. Это приводит к формированию на выходе преобразоватепя квазисинусоидального напряженияя.

Недостатком такого преобразователя является присутствие широкого спектра

Высших гармоник в выходном напряжении, что является причиной низкого качества выходной энергии, Так при a) =3 и Ю =3 коэффициент гармоник Выходкого напряжения равен 31,089 IO цепь изобретения — упучшение качества выходной энергии путем упучшек»я гагмонического состава Выходного напряжепия преобразователя.

Поставленная цепь достигается тем, .5 что пресбрааоватепь TPi -фазногс непрях»ения В однофазное, содержащий основной ком плект иа ф амплитудно-импупьсных модуляторов, выполненных на полкостью управляемых ключах с двухстсрси— пей проводимостью по схеме однофеаного инвертсра и нагруженных HG трансформаторы Выходньре Обмотки I oторых coeg„"-» непы последовательно и образуют общий

Выход этих амплитудно-импульсных моду-»пяторО В, е т ак же -" пск у пра Впения, сост ся"ший иа последовательно связанных ме ду собoй задающего генераторе и депитеня

ЧЕСТСТЫ, ОДИН ВЫХОД КСТОООГО ПОДЕП ОЧЕН ко входу основного л -канального распредепителя импупьсов, сосрапиогс по схеме кольцевого сдвигающего сч -;чика, ВыхОды каждого из KGHGIIOB KOYopoIО через о»»онечные усипитепи мсщнссття OBHGQ=. ны»„управляющими Входе и l»лючий сновь. ного комплекта из амппитудно-им-1:., Иьсных модуляторов, снабжен К дс1/ пспнительными комплектами из l амп, л-= тудно-импульсных модулятсров, Выпоп IGH-ных пс схеме основного комппекте:.";= . амппитуднс-импульсных модуляторов,, Н!рНчем,. после дс Ветел ьно ссРди пе нные Выход= к ные обмотки трансформаторов I< цопсп-нительных îìïëåêòîâ из 3 амгдитудно-импульсных модуляторов соединены последовательно с общим выходом ОсновHol о комплекта из Х амплитудно-импульсных модуляторов и образуют общий Выход преобразователя,Q также )(аопопиитечвными 0 ф-канальными распредепитепямк импульсОВ, управпяющими входами подк:псченнь ми к выходам основного / -канального распредепитепя импупьсов Q такт»1вь1ми входами соединенными с другими Входами делителя частоты, причем, выхОгы каждс

А -KQ нальных распределителей импу .. e че=

,рез оконечные усилители мощности свя744870 4 заны с управляющими выходами ключей

К дополнительных комплектов из ф амглитупно-импульсных модуляторов. При этом каждый из g дополнительных Р канальных распределителей импульсов вы-. полнен по схеме парафезного сдвигающего регистра, е делитель частоты — по схеме кольцевого сдвигающего счетчика.

На фиг, 1 представлена функциональчая схеме предложенного преобразователя fIQ фиГ, 2 — пример Выпслне ния I»JIIoHG с двухсторонней проводимостью; на фиг, 3 и 4 — функциональная схема и диаграммы, поясняющие принцип работы схемы блока управления преобра.=-.оветеля /Я-фазного

IlQï(яжения B однсфазнсе; HQ»риг. 5, 6 Hi

7 — диаГраммы, поясняющие II!opìHpoBGние (1 + К) промодулированных напряжений (дпя случая Я =-3) фазы А фазы

8 и фазы С; на фиг. 8 — диаграммы, пояс няющие формирование из (1 + К) /TI прОмодулированных напряжений выходного квазиси кусок даль ного непряже ния.

Преобразователь lII -фазного напряже— !

»Ия В сднсфазнсе содепжит ОснсВнои 1

;;- (,:,Опопните; ьных, комплектов из / идентичных амплитудно — импульсных моду»пятсров 3 (K = 3 и i"i = 3 ),. Выпопнен.П..-x на попностью управляемых к:псчах с двухсторонней проводимостью, каждый иа которых Выполнен В Виде однофазного двухпопупериодного Выпрямитепя 4 с силовым тре наистср см 5, включе Иным в диагональ постоя ннс:-с токе, .входными

Bi lBi pGMiI olIj»л с ;ен ib1 (IIpH Щ =3) фезвм А., Б, С. О, Входного напряжения

Выходам : неГр;- Бе нных на трансформе".оры 6„последовательно соединенные вых..дные обмoTKH KOTOpol o B точках 7 H 8 об:;а„-,ую (-.5щий Вы;»од преобрезсватепя

lH -Ызногс непрях»ения В ОдчОфезнОе, а »>l;i - i б п»с". g, i OQ Вле ння сос тоя щи и из .†.оспедоватепьllo связанных между собой задаю пего генератора 10 и делителя 11 частоты, .ol»н выход которого подключен к TQKToBoìó входу 12 основного jY -канального (Ф =3 ) распределителя 13 импульсов, а другие выходы соединены с тактовыми Входами 14, 15 и 16 K дополнительных /) -канельных (К=.З и /< =3)

/ распределителе Й 17 импульсов, управляющимии Входами подкпюченных к выходам

18 и 19 основного 4 -канального распределителя 13 импульсов. Выходы каждого из каналов ocHoBHOÃo и j(дспспнитеяь ных ф -канальных распределителей 13 и 17 импульсов через оконечные усилителн1 20 мощности связаны с управпяю744870 шими входами полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью основного 1 и К дополнительных 2 комплектов из A/ -амплитудно-импульсных модуляторов 3.

Делитель 11 частоты выполнен по схеме 21 кольцевого сдвигаюшего счеч чика (например с коэффициентом деления равным четырем)„основной ф -канальный распределитель 13 импульсов — по схеме 22 кольцевого сдвигающего счетчика, а каждый из К дополнительных P канальных распределителей импульсов 17 (К 3 и ф = 3) выполнены по схеме

23 парафазного сдвигающего регистоа.

Принцип работы предлагаемого преобразователя foal -фаэного напряжения в однофазное основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции выходного 26 щ -фазного напряжения с частотой вспомогательным N. -фазным напряжением с частотой, каждая иэ фаэ которого

К раз дополнительно сдвинута схемой блока управления на угол j . Так при tri=3;, К = 3 и 5 =3 выходные импульсы 24, 25 и 26 напряжения, схемы 22 основного ф -канального распределителя 13 импульсов дополнительно сдвигаются 3 раза на о угол =30 схемами 23 К дополнительных о

/ /-канальных распределителей 17 импуль сов, которые формируют на выходах импульсы 27-35 напряжения.

В результате амплитудно-импульсной модуляции фазы А входного напряжения З5

36 вспомогательными напряжениями 37, 38 и 39 формируются три амплитудномодулированных напряжения 40, 41 и

42 (выделены жирной линией), алгебраическое суммирование которых с напряжением 43, полученным в результате амплитудно-импульсной модуляпии входного напряжения 36 вспомогательным напряжением 44, приводит к формированию напряжения 45.

Аналогично происходит формирование напряжений 46 и 47 в результате-. амплитудно-импульсной модуляции фаз

В и С входных напряжений 48 и 49 вспомогательными напряжениями 50, 51, 52, 53 и 54, 55, 56, 57 соответственно с последующим алгебраическим суммировас нием амплитудно-модулированных напряжений 58, 59, 60, 61 и 62, 63, 64, и

65, Алгебраическое суммирование напряжений 45, 46 и 47 приводит к формированию на выходе предлагаемого преобразователя тп -фазного напряжения в однофазное кваэисинусоидального напряжения

66 с улучшенным гармоническим составом. Используя метод гармонического ана лиза:, можно показать, что коэффициент гармоник выходного напряжения предлагаемого преобразователя при m =3, P =3, К= 3 и углах Р=Х и / = — соотг ветственно равен 16,9% и 9,5%, Во втором случае при (= — ) „Т

1g, делитель ll частоты выполняется по схеме кольцевого сдвигающего счетчика с коэффициентом деления равным 8, Таким образом, использование К дополнительных комплектов иэ ./ амплитудно-импульсных модуляторов К дополнительных jY -канальных распределителей импульсов и делителя частоты, выполненного по схеме кольцевого сдвигающего счетчика, позволяет значительно уменьшить коэффициент гармоник выходного напряжения (с 31,08% у известного go 16,9% и 9,6% цри различных значениях угла Р у предлагаемого технического решения), а следоватеж но; повысить качество выходной энергии преобразователя. Кроме того, выполнение каждого из К дополнительных ф- канальных распределителей импульсов по схеме парафазного сдвигаюшего регистра позволяет значительно улучшить помехоустойчивость схемы блока управления предлагаемого преобразователя.

Формула изобретения

l. Преобразователь 7L -фазного напряжения в однофазное, содержаший основной комплект из Ф амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных на полностью управляемых ключах с двухсто-. ронней проводимостью по схеме однофаэного инвертора и нагруженных на тран форматоры, выходные обмотки которых соединены последовательно и образуют общий выход этих амплитудно-импульсных модуляторов, а также блок управления, состоящий из последовательно связанных между собой задающего. генератора и делителя частоты, один выход которого подключен ко входу основного

/ / -канального распределителя импульсов, собранного по схеме кольцевого сдвигающего счетчика, выходы каждого из каналов которого через оконечные усилители мощности связаны с управляющими входами ключей основного комплекта из Р амплитудно-импульсных модуляторов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью

7448

Я ных распределителей импульсов через оконечные усилители мощности связаны с управляющими входами ключей К дополнительных комплектов из / GMIUIviулучшения качества выходной энергии пу тем улучшения гармонического сос.гава выходного напряжения, он снабжен К дополнительными комплектами из ф амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме основного комплекта из У амплитудно-импульсных модуляторов, причем > последовательно соединенные выходные обмотки трансформаторов

К дополнительных комплектов из Д(амплитудно-импульсных модуляторов соединены последовательно с общим выходом основного комплекта из У амплитудно-импульсных модуляторов и образуют общий выход преобразователя, а также

К дополнительными У -канальными распределителями импульсов, управляк>щими входами подключенными к выходам основного N -канального распределителя импульсов, а тактовыми входами, сое2О .диненными с другими входами делителя частоты, причем, выходы каждого из ка, налов g дополнительных 4 -KBHQJJbтудно-импульсных модуляторов.

2. Преобразователь по и. 1, о т— л и ч а ю ш и и с я тем, что каждый из К дополнительных ф канальных распределителей импульсов выполнен по схеме парафазного сдвигаюшего регистра.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что делитечь частоты выполнен по схеме кольцевого сдвигающего счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США .N 3170107, кл. 321/7, 16.02,65.

2. Карташов Р. П, Чехет Э. М. Функциональные схемы преобразователей частоты В кн. "Устройства преобразовательной техники",. Рып. 2. К. "Наукова думка», 969

744870 1

"4 (+—

Заказ 38 .-С/2 1 Гираж 783 Подписное

ЦНИИПИ

Филиал ППП Патент, --., У-."..::.ород, ул. Проектная, 4