Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

oi)983945 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 090781 (21) 3312153/24-07 (И) М. Кп.з с присоединением заявки М—

Н 02 М 7/537

Государственный комитет.СССР по делам изобретений и открытии (23) Приоритет(53) УДК 6?1.314.58 (088.8) Опубликовано 231282. Бюллетень М47

Дата опубликования описания 23.12.82 (72) Автор изобретения

A.È.Àçàðoâ (71) Заявитель

Красноярский политехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯУ(ЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания или электрс привода для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинуаоидальное.

Известен трехфазный преобразователь, в котором выходное напряжение получают путем суммирования напряжений двух инверторов. Он содержит преобразовательные ячейки, каждая из которых выполнена на управляемых ключах, образующих мост, диагональ переменного тока которого связана с цепью нагрузки, а длительность прямоугольного импульса выходного фазного напряжения составляет 150 эл.град. и дополнительный преобразователь на управляемых ключах, в цепь переменного тока кото-. рого включена первичная обмотка дополнительного трансформатора, вто ричные обмотки которого включены последовательно с каждым управляеьым ключом преобразовательных ячеек.

Преобразовательные ячейки образуют два трехфаэных моста ключей, управляемых со взаимным фазовым сдвигом в 30 эл.град. На интервалах импульсов эти напряжения суммируются по первичным цепям трансформаторов с. напряжением дополнительной ячейки, . работающей с шестикратной частотой.

Результируюг;ее линейное напряжение имеет трехступенчатую форму с паузой на нуле, коэффициент гармоник которого 15,2Ъ (1 1.

Однако в этом устройстве основные трансформаторы работают на выходной частоте, поэтому имеют большую массу и габариты. Значительное число управляемых ключей и обмоток трансфор" махоров существенно усложняет схему.

Кроме того, недостатком этого

15 инвертора является несинусоид ьная форма кривой выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, который содержит основной однофазный генератор с основным выходным трансформатором, вторичная обмотка которого имеет отвод и связана через ключи переменного тока с выходными выводами преобразователя и вспомогательный однофазный инвертор с вспомогательным выходным трансформатором. Основной трансформатор выполнен с тремя вторичными обмотками, имеющими отвоД

983945

4 Ъ ж 2

65 от средней точки и соединенными через три первых ключа переменного тока в замкнутый треугольник, вершины которого соединены непосредственно с выходными выводами преобразователя,а вспомогательный трансформатор выполнен с тремя .вторичными обмотками, каждая иэ которЫх включена через второй ключ переменного тока между укаэанным отводом и противоположной вершиной треугольника. Основной 10 инвертор работает на частоте, в три раза превышающей выходную, и формирует на выходе трехфазное двухступенчатое напряжение. С помощью вспомогательного трансформатора это Hallps- f5

|жение суммируется с выходным напряжением вспомогательного инвертора, работающего на шестикратной частоте и на нагрузке формируется трехфаэное трехступенчатое напряжение (27

Однако в выходном напряжении известного преобразователя содержится значительный процент высших гармоник с порядковыми номерами -11, 13, 23, 25, ° . °, а коэффициент гармоник этого напряжения равен 15,2%. Это приводит к увеличению потерь мощности в потребителе или к необходимости установки выходных фильтров.

Цель изобретения является улучшение формы кривой выходного напряжения преобразователя.

Эта цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержащем основной однофаэный инвер- 35 тор, выходом подключенный к первичной обмотке основного трансформатора, три вторичные обмотки которого содержат по одному промежуточному выводу и связаны между собой ереэ 4р три первых ключа переменного тока по схеме замкнутого треугольника, вер- „ шины которого образуют выходные выводы преобразователя, и вспомогательный однофазный инвертор, выходом 45 подкЛюченный к первичной обмотке вспомогательного трансформатора, каждая иэ трех вторичных обмоток которого включена между промежуточным

BbIBopoM одной Hs вторичных о6МоТоН основного трансформатора и одним из силовых выводов второго ключа переменного тока, другой силовой вывод которого соединен с той же вершиной упомянутого треугольника, что и первый ключ данной фазы, а между первым ключом переменного тока и вторичной обмоткой основного трансформатора каждой фазы включена дополнительная вторичная обмотка вспомогательного трансформатора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого трехфазного преобразователя, на фиг. 2 изображены формы напряжений на обмотках основного и вспомогательного трансформаторов, временная диаграмма импульсов управления ключами, форма выходного напряжения преобразователя.

Преобразователь содержит основной однофаэный инвертор 1 и вспомогатель ный однофаэный инвертор 2. Выход основного инвертора соединен с первичной,обмоткой основного трансформатора 3, а выход вспомогательного инвертора — с первичной обмоткой вспомогательного трансформатора 4. Секции 5 и 6 вторичной обмотки основного трансформатора и вторичные обмотки 7 и 8 .вспомогательного трансформатора соединены между собой и через ключи 9 — 14 переменного тока — с выходными выводами преобразователя

Ь, В, С.

Устройство работает следующим образом.

Однофаэные инверторы 1 и 2 синхронизированы и создают на обмотках трансформаторов 3 и 4 напряжения, формы которых представлены на фиг. 2а.

Управление ключами 9 — 14 переменного тока осуществляется импульсами напряжения, диаграмма которых представлена на фиг. 2б. Причем импульсы, соответствующие графику 9, подаются.на ключ 9, графику 10 — на ключ 10 .и т.д. Для получения выходного напряжения преобразователя, близкого по форме к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбирают из условия исключения гармоник, близких к основной. При этом величины амплитуд ступеней с первой по шестую (П - U6 ) выходного линейного

1 напряжения соответственно равны

П U>sin 7,5 0 131 Ц о Yli

U = U>san 22,5 = 0,383 2. U = U sin 37,5 = 0,609

3 и

П з1п 52,5 = 0,783 U о.

U<= U sin 67,5 = 0,924 О, Ug= U sin 82;5 = 0,992 U ; о

-Для получения выходного йапряжения с указанными амплитудами ступеней величины напряжений на секциях

5 и 6 (П, ПС6 ) вторичных обмоток основного трансформатора должны быть связаны с амплитудами ступеней вы— ходного линейного напряжения (фиг.2в ) следующим образом

tT + П = 0 257 П

cs

vn ц ., у = -2 — - 4=. 0 701 (U + П

СЬ С6. 2 И и напряжения на вторичных обмотках

7 и 8 (П „, ПС8 ) вспомогательного трансформатора равны

983945

Формула изобретения

Кроме того, при формировании трехфазного напряжения используются следующие равенства

П. + U. — П, U +U — П

4 4 Е ъ . 6

Данные соотношения амплитуд ступеней и напряжений на секциях и вторичных обмотках трансформаторов позволяют осуществить следующий принцип формирования выходного напряжения: первые ступени линейных напряжений получают путем вычитания напря жений секций 5 и обмотки 8 каждой фазы, а вторые ступени — путем их суммирования. Третьи ступени формируют путем вычитания из суммарного 15 напряжений секций 5 и 6 напряжения обмотки 7, а четвертые ступени - путем их суммирования. Пятые и шестые ступени линейных напряжений формируют путем суммирования напряжений сек- 20 рий 5 и 6 и обмоток 7 и 8 двух смеж.,ных фаз (фиг. 2д, е ), например

tJ =(П +U + .. U +U

6(4p) >(>) c6(s) Сь(ь) c8(c) c (c) в

= (О, 092+0, 701-0, 126+0, 257 )П = 25

0,924

6 (Д g) o>(b) C> (S) + gg ts) oS(C) cS(cpm

=(-0,092+0,701+0,126+0,257) U = 30 — 0,992 tl где П,U — амплитуды пятой и шестой ступеней лиI нейного напряже- 35

9 ния UA®, U U П вЂ” напря><ения на секС5(Ы СЬ(Ь) С5(С) циях 5 и 6 фаз В и С соответственно;

U U 8 — напРяжения на об- 40 мотках 7 и 8 фаз

ВиС.

Работа преобразователя происходит в соответствии с диаграммой импульсов -управления ключами и формами напряжений на обмотках трансформаторов.

В результате работы преобразователя на его выходе формируется трехфазное шестиступенчатое напряжение, форма которого представлена на фиг. 2.

Подключение любой ветви схемы с 50 помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуслав- 55 ливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Предлагаемый преобразователь по 60 сравнению с известным имеет лучшую форму кривой выходного напряжения (шестиступенчатую вместо трехступенчатой при равном числе ключей переменного тока, в которой содержатся 5 высшие гармоники с порядковыми номерами = 23, 25, 47, 49,..., а коэффициент гармоник этого найряжения Кг = 7,57%, обладает более высок*м КПД и быстродействием, более жесткой внешней характеристикой, лучшей симметрией выходных напряжений, независимостью их до величины и характера нагрузки, отсутствием возможных автоколебаний в системе преобразователь нагрузки за счет исключения выходных фильтров, позволяет более полно компенсировать реактивную мощность нагрузки, передавая ее из фазы в фазу, а следовательно, уменьшить емкость конденсаторов, устанавливаемых на входе преобразователя. Критический коэффициент мощности нагрузки, до которого происходит полная компенсация реактивной мощности минуя источник постоянного входного напряжения, снижается до 0,131 вместо 0,265 в известном устройстве.

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, содержащий основной однофазный инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке основного трансформатора, три вторичные обмотки которого содержат по одному промежуточному выводу и связаны между собой через три первых ключа переменного тока по схеме замкнутого треугольника, вершины которого образуют выходные выводы преобразователя, и вспомогательный однофазный инвертор, выходом подключенный к первичной обмотке вспомогательного трансформатора, каждая из трех вторичных обмоток которого включена между промежуточным выводом одной из вторичных обмоток основного трансформатора и одним из силовых выводов второго клича переменного тока, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения преобразователя, другой силовой вывод второго ключа переменного тока соединен с той же вершиной упомянутого треугольника, что и первый ключ данной фазы а между первым ключом переменного тока и вторичной обмоткой основного трансформатора каждой фазы включена дополнительная вторичная обмотка вспомогательного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 647818, кл. Н 02 М 7/537, 1975.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2994255/24-07, кл. Н 02 M 7/537, 1980.