Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Colo 3 Совете иин

Соцмалисуичесник.

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к ввт. сеид-ву

\ (22) Заявлено 240 I.80 (2! ) 2874829/24-.07 (53)N. 9(л.

Н 02 М 7/48 с присоеяинеинем заявки М

Гоаударстаааыб квинтет

СССР яо двлаи нзебратеннй

N вткритнЯ (23) Приоритет! опубликовано 3Q098 I. плетень hL 36 (5З) УЙК 62!. .3!4.572 (088.8) Дата опубликования описания 300%8I

А.М. Азаров и А.А. Маэунов !

X !

Красноярский политехнический инс тут

/ (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ

"I

Изобретение относится к преобразовательной технике и мохет быть использовано в системах электропи".ания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное со ступенчатой, .близкой к синусоидальной форме, кривой.

Известен .однофазный преобразователь с промехуточным звеном повьпиениой частоты и с трехступенчатой формой кривой выходного напряжения, со11 дерхащий одиофазный инвертор с выходным трансформатором, имеющим вторичную обмотку с двумя промекуточными выводами. Три вывода этой обмотки

15 соединены с одним вьпсодным выводом преобразователя через ключи перемен- ного тока, а четвертый вывод, являющийся промежуточным, - непосредственно с другим выходным выводом преобразователя. Напряжения на секциях вторичной обмотки трансформатора относительно выходного вывода преоб-., разователя равны соЬтветственно амп-.

2 литудам первой, второй и третьей ступеней формируемого напряаения, Подключая поочередно с помощью ключей переменного тока эти секции к выходным выводам преобразователя, формируют на нагрузке трехступенчатое напряжение PI) °

Недостатками такого решения в случае формирования трехфазного напряжения являются большие габариты н масса, обусловленные использованием трех однофазных трансформаторов, а такие несинусоидальная форма выходного напряжения, содержащего значительный процент высших гармоник.

Известен такие однофаэный преобразователь .постоянного напряжения в й-ступенчатое переменное с промекуточным звеном высокой частоты, содершащий однофазный инвегтор с выходным трансформатором, имеющим вторичную обмотку с отпайками. Выходные выводы преобразователя образованы одним иэ промежуточных выводов вторичной ав3 8б

8953 мотки трансформатора и точкой объединения одних. силовых концов ключей переменного тока, а другие силовые концы этих ключей соединены с М выводами вторичной обмотки трансформатора, где N — число ступеней напряжения на четверти периода выходного напряжения преобразователя. Напряжения на секциях вторичной обмотки трансформатора относительно ныходного вывода равны амплитудам ступеней формируемого напряжения. Подключая поочередно с помощью ключей переменного тока эти секции к выходным выводам преобразователя, формируют на нагрузке однофаэное М-ступенчатое напряжение Г2).

Недостатками данного преобразователя в случае формирования трехфазного напряжения являются сложность схемы, громоздкость и большое число ключей переменного тока.

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный преобразователь с промежуточным звеном повышенной частоты и со ступенчатой формой кривой. выходного напряжения, содержащий однофаэный инвертор с выходным трансформатором, вторичная 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 одна клемма трехфазной нагрузки, а две другие ее клеммы через ключи переменного тока соединены со всеми другими вынодами вторичной обмотки. Напряже( ния на секциях вторичной обмотки относительно среднего вывода равны соответственно амплитудам первой, второй и третьей стуненей линейного напряжения. Подключая в определенной последовательности промежуточные выводы трансформаторы к выходным выводам преобразователя, формируют два линейных напряжения, что достаточно для получения трехфазной системы напряжения (3J.

В выходном канряжении преобразователя содержится значительный процент высших гармоник с порядковыми номерами и 13, !3, 23, 35,...., а коэффициент гареюник напряжения Кг!5,2Ж.

Это приводит к увеличению потерь мощности в потребителе и к необходимости установки выходных фильтров. Вольmoe число ключей переменного тока (!2 шт.) усложняет схему преобразоо

Э5

4 нателя. Повышение величины напряжения до 20, где 0 — амплитуда третьей ступени выходного линейного напряжения, прикладываемая к ключам, снижают надежность преобразователя.

Цель изобретения — улучшение формы кривой выходного напряжения преобразователя и его упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем однофазный инвертор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом инвертора, .а вторичные через ключи переменного тока — с выходными выводами преобразователя, в каждой фазе включено две встречнопараллельно связанные между собой вторичные обмотки, причем одна из этих обмоток выполнена с промежуточным отводом, одни концы пары обмоток каждой фазы вместе с промежуточным отводом одной иэ ее обмоток подключены к соответствующему выходному фазному выводу преобразователя через ключи переменного тока, а другие концы пар обмоток каждой иэ фаэ подключены к соответствующему соседнему ныходному фазному выводу преобразбвателя чепосредстненно.

На фиг. представлена схема преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное, на фиг. 2— временные диаграммы импульсов управления ключами, форма напряжений на обмотках трансформатора и на нагрузке.

Трехфазный преобразователь содержит однофаэный инвертор 1, соединенный с первичной обмоткой трансформатора 2, вторичные обмотки 3 и ц и секция 5 обмотки 3 которого через ключи 6-!ч переменного тока соединены с выходными выводами преобразователя

А, В и С. В качестве ключей переменного тока могут быть использованы симисторы, встречно-параллельно включенные тиристоры или транзисторы с диодами и транзисторы, включенные н диагонали постоянного тока диодных мостов. Ключи б, 9 и !2 нключены между промежуточными отводами обмоток 3 соответствующих фаз и выходньпки выводами этих фаз.

Устройство работает следующим образом.

Управление ключами осуществляется импульсами напряжения U>, диаграммы которых представлены на фиг. 2а,б и в соответственно для фаз преобразователя А, В и С. Причем импульсы, соответствующие графику 6, подают на ключ 6, графику 7 — на ключ 7 и т.д.

Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из уловия исключения гармоник, близких к основной. При этом величины напряжений на секции 5 и обмотках 4 и 3 трансформатора 2, равные амплитудам первой 0„, второй

U и третьей 03 ступеней выходных линейных напряжений, соответственно равны 01 = U ° sln)0, UtI=V з(п30 и US 0 „,. sin50, где 0 „ — амплитуо да.аппроксимирующей синусоиды, проходящей через середины горизонтальных участков ступеней (фиг. 2д). Четвертые и пятые ступени линейных напряжений формируют путем суммирования напряжений обмоток 3 и 4 и секций 5 разных фаз, например

V4 (AS) 0С (с) 0 OS(B) 01+ 03!

0 (AB) =0О4<в) U О4.(с) 2U, где(! („ )M 0 „> — амплитуды четвертой и пятой ступеней линейного напряжения 0А, 0>>(>»0<4(S), — напряжение на об0,14 (©» й0 (с) 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 1 и его выходной трансформатор 2 работают на частоте, превышающей частоту выходного напряжения преобразователя в девчть раз. Форма напряжений на обмотках трансформатора представлена на фиг.2г.

Полупериод выходного напряжения мож-. но разбить иа девять равных интервалов.

Иа первом интервале замыкают ключи 6 и 14 (фиг. 2а и в). Секция 5 фазы А с напряжением 0< через ключ 6 и обмотка 3 фазы С с общим напряжением, равным US, через ключ !4 подключаются к выходным выводам А н В и С и А преобразователя соответственно. В результате формируются первая положительная, четвертая отрица тельная и третья положительная ступени линейных напряжений 0(8, U BC и UC °

На втором интервале меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 2. При этом замыкают ключи

7 и 13 и к тем же выходным выводам

68953 Ю преобразователя подключают обмотки 4 фаэ А и С с напряжением 0 через ключи 7 и 13 соответственно. При этоы формируются вторая положительная, пятая отрицательная и вторая положительная ступени линейных напряжений

UASt tUSC H UCA, На третьем интервале вновь изменяется полярность напряжений На об1!! мотках трансформатора 2, замыкаются

xm чи 8 и 12 и к выходным выводам преобразователя подключают обмотку-3 фазы А с напряжением 0 через ключ 8 и секцию 5 фазы С с напряжением U

1 через ключ 12. В результате формнру" ются третья положительная, четвертая отрицательная и первая положитепьная ступени линейных напряжений 04к,USC и 0 4.

На следующих интервалах процессы в преобразователе происходят аналогично в соответствии с диаграммой импульсов управления ключами. В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное пятиступенчатое напряжение 0АВ, форма которого представлена на фиг, 2д. При соединении нагрузки звездой фаэное напряжение будет иметь четырехступенчатую форму с нулевой полкой и двойной длительностью четвертой ступени.

Подклочение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обе .печивает возможно ть прохождения тока в двух направлениях и постоянство

3S потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с не40 изменной формой кривой выходного напряжения.

Предлагаемый преобразователь по сравнению с известным имеет лучшу1о форму выходного напряжения. В выходном напряжении предлагаемого преобра43 зователя содержатся высшие гармоники с порядковыми номерами n 17, !9, 35, 37,..., а коэффициент гармоник

К 10„!Х, тогда как в напряжении известного присутствуют гармоники

A II> l2> 23> 25» B KI IS 2X выполнен проще, так как содержит 9 ключей переменного тока вместо 12 в известном если формирователь с помощью известного пятиступенчатое

SS напряжение такое как на выходе предлагаемого устройства, то потребовалось бы 20 ключей, т.е. в 2,2 раза больше, чем в предлагаемом устройст/

8689 ве1 надежнее, так как величины напря аений, прикладываемые к ключам значительно меньше, чем в известном устройстве. Расчеты показывают, что напряжения на ключах, участвующих в формировании первых, вторых и третьих ступеней линейных начряхений в предлагаемой схеме меньше аналогичных на-. пряжений, чем в известном íà llX

12Х и 14Х. Кроме того, он имеет луч- 1в шие массогабаритные показатели, так как для получения выходного напряжения одинакового качества с известным требуется. меньшее число ключей переменного тока и меньшая установленная мощность выходных фильтров преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряаения в трехфазное переменное, содержащий однофазный инвертор, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом инвертора, а вторичные через ключи переменного тока - с выходными выводами нреобраэо1 вателя, отличающийся тем, /

53 8 что, с целью упрощения и улучшения формы кривой выходного напряжения, в каждой фазе включены две встречнопараллельно связанные между собой вторичные обмотки, причем одна иэ этих обмоток выполнена с промежуточным отводом, одни концы пары обмоток халдой фазы вместе с промежуточным отводом одной из ее обмоток подключены к соответствующему выходному фазному выводу преобразователя через ключи переменного тока, а другие концы пар обмоток калдой иэ фаз подключены к соответствующему соседнему выходному фазному выводу преобразователя непосредственно.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и-их применение. М., "Энергия", 1977, с. 399.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 688970, кл. Н 02 М 7/48, 1977.

3. Иванов Ю.П., Мыцык Г.С. Преобразователь постоянного напряжения в трехфаэное напряаение с аыплитудноимпульсной модуляцией, М., Труды МЭИ, 1978, вып. 367, с. 58-65.

868953

Составитель Г. Мыцык .

Редактор Ю. Ковач Техред А.Casaa Корректор М. Поао

Заказ 835)/81

f2 о

$p

Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)!3035, Москва, 4(-35,- Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Уагород, ул Проектная, 4

l)BEl,Патент Эак. 8509