ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ


RU (11) 2014719 (13) C1

(51) 5 H02M7/539 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5013535/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.11.29 
(45) Опубликовано: 1994.06.15 
(71) Заявитель(и): Азаров А.М. 
(72) Автор(ы): Азаров А.М. 
(73) Патентообладатель(и): Красноярский государственный аграрный университет 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ 

Использование: преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение в системах вторичного электропитения и электропривода. Сущность изобретения: преобразователь содержит основной и два вспомогательных однофазных инвертора, выходы которых подключены к первичным обмоткам соответственно основного 13 и двух вспомогательных 14 и 15 трансформаторов, концы вторичной обмотки 16, 17 основного инвертора подключены через ключи переменного тока 20, 21, 23, 24, 26, 27 к каждому из выходных выводов преобразователя А, В,С, а ее промежуточный отвод соединен с указанными выводами через последовательно соединенные вторичные обмотки 18 и 19 вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока 22, 25, 28. При коммутации ключей 20 - 28 по определенному алгоритму на выходе преобразователя формируется квазисинусоидальное напряжение с числом ступеней в четверти периода, равным 22,5. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах втоичного электропитания и электропривода.

Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напяжение (1). Он содержит основной/ вспомогательный и "m" дополнительных однофазных инверторов/ нагруженных на трансформаторы. Концы вторичной обмотки основного трансформатора подключены через ключи переменного тока/ а ее промежуточный отвод - через вторичные обмотки вспомогательного/ дополнительных трансформаторов и ключи переменного тока к выходным выводам преобразователя. Коэффициенты трансформации основного вспомогательного и i-го дополнительного трансформаторов относятся между собой как (3m+1+1): 3m: 3m-i, где i = 1, 2, 3...Все инверторы работают на частотах выше выходной. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов алгебраически суммируются и с помощью ключей переменного тока демодулируются в трехфазное многоступенчатое напряжение. Например/ при наличии трех инверторов: основного/ вспомогательного и дополнительного преобразователь формирует 15-ти ступенчатое напряжение/ содержащее значительное количество высших гармоник. Дальнейшее улучшение формы кривой выходного напряжения требует увеличения числа дополнительных инверторов/ что усложняет схему преобразователя и понижает его надежность.

Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное (2). Он содержит основной и два вспомогательных инвертора/ нагруженных на трансформаторы. Концы вторичной обмотки основного трансформатора подключены через ключи переменного тока/ а ее промежуточный отвод через последовательно связанные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока к выходным выводам преобразователя. Коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов относятся между собой как 15: 3:1/ а указанный промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 10:5.

Недостатком данного преобразователя является несинусоидальная форма кривой выходного напряжения.

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем уменьшения коэффициента гармоник.

Сущность изобретения заключается в том/ что преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное напряжение содержит основной и два вспомогательных однофазных инвертора/ выходы которых подключены к первичным обмоткам соответственно основного и двух вспомогательных трансформаторов/ крайние выводы обмотки основного трансформатора подключены через ключи переменного тока к каждому из выходных выводов преобразователя/ а ее промежуточный отвод соединен через последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока с каждым из выходных выводов преобразователя/ причем коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов относятся между собой как 16:3:1/ а промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 11:5.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает/ что заявляемый преобразователь отличается тем/ что коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов относятся между собой как 16:3:1/ а промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 11:5.

На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг. 3 - диаграммы/ поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг.4 - таблица истинности программируемого постоянного запоминающего устройства.

Силовая часть преобразователя (фиг.1) содержит основной и два вспомогательных однофазных инвертора/ выполненных соответственно на ключах 1-4/ 5-8/ 9-12. Выходы инверторов нагружены на первичные обмотки основного и вспомогательных трансформаторов 13/ 14/ 15. Секции 16/ 17 основного трансформатора 13 и вторичные обмотки 18/ 19 вспомогательных трансформаторов 14/ 15 соединены между собой и подключены через ключи переменного тока 20-28 к выходным выводам А/ В/ С преобразователя.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задающий генератор 29/ выход которого подключен к входу двоичного счетчика импульсов 30 с коэффициентом пересчета/ равным 45. Выходы счетчика 30 нагружены на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31. Выходы 32-46 последнего соединены через триггер 47/ логические элементы НЕ 48-57/ элементы 2-2И-2ИЛИ 58-62 и блок буферных усилителей 63 с управляющими входами силовых ключей преобразователя/ причем номера выходов блока 63 соответствуют номерам ключей/ к которым они подключены.

На фиг. 3 диаграммы 64-87 представляют формы импульсов на выходах следующих элементов: 64 - задающего генератора 29/ 65-74 на выходах элементов 58-62 и 53-57 (импульсы управления ключами 1-12 основного и вспомогательных инверторов)/ 75-77 - трансформаторов 13-15/ 78-86 - на выходах 38-46 элемента 31 (импульсы управления ключами 20-28)/ 87 - преобразователя (форма выходного фазного напряжения).

Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 29 формирует последовательность импульсов 64 (фиг.3)/ которая поступает на выход двоичного счетчика 30. С выхода счетчика 30 импульсы поступают на адресные входы программируемого постоянного запоминающего устройства 31/ логические состояния выходов 32-46 которого в зависимости от кода адреса представлены в таблице (фиг.4). Выходы элемента 31 нагружены на входы блока буферных усилителей 63/ причем уровень логического нуля на его входе обеспечивает закрытое состояние силового ключа преобразователя/ а уровень логической единицы - открытое. Полупериод выходного напряжения 87 преобразователя можно разделить на 45 равных интервалов/ что соответствует 45-ти логическим состояниям элемента 31.

На первом интервале с выхода 32 элемента 31 сигнал логической единицы (таблица/ фиг.4) устанавливает триггер 47 в логическое состояние "1"/ которое сохраняется в течение первого полупериода выходного напряжения преобразователя. Выходные сигналы триггера 47 управляют работой элементов 58-62/ через которые проходят сигналы с выходов 33-37 на управляющие входы ключей 1-4 и 5-12 основного и вспомогательных инверторов. С выходов 33/ 34/ 36/ 37 элемента 31 сигналы логических единиц проходят через открытые сигналом триггера 47 элементы 58/ 59/ 61/ 62/ усиливаются блоком 63 и отпирают ключи 1/ 4/ 5/ 9/ 11 основного и вспомогательных инверторов. С выхода 35 сигнал логического нуля запирает элемент 60/ а следовательно/ и силовой ключ 7. Выходные сигналы элементов 58-62 инвертируются элементы 53-57 и отпирают силовой ключ 8/ запирают ключи 2/ 3/ 6/ 10/ 12. Сигналы логических единиц с выходов 40/ 41/ 45 элемента 31 отпирают ключи 22/ 23/ 27. Остальные ключи переменного тока 20/ 21/ 24-26/ 28 заперты сигналами логических нулей с выходов 38/ 39/ 42-44/ 46 элемента 31. Формирование импульсов управления силовыми ключами на следующих интервалах происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-86 (фиг.3) и таблицей истинности элемента 31 (фиг.4).

В результате работы инверторов на обмотках трансформаторов 13-15 формируются напряжения 75-77 (фиг.3)/ а на фазе нагрузки/ соединенной звездой/ многоступенчатое напряжение 87. Для получения формы выходного напряжения/ представленной на диаграмме 87/ напряжения на каждой из секций 16/ 17 основного трансформатора 13 должны быть равны 11U и 5U/ а напряжения на каждой из вторичных обмоток 18/ 19 вспомогательных трансформаторов 14 и 15 соответственно 3U и U/ т.е. коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов относятся между собой как 16:3:1/ а промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в отношении 11:5.

Силовая схема преобразователя работает следующим образом.

На первом интервале замыкают ключи 1/ 4/ 5/ 8/ 9/ 11/ 22/ 23/ 27 диаграммы 65/ 67/ 70/ 71/ 73/ 80/ 81/ 85. При этом напряжение на обмотке 19 равно нулю. Через замкнутые ключи 22/ 23 к выходным выводам А/ В преобразователя прикладывается алгебраическая сумма напряжений секции 16 основного трансформатора 13 и обмотки 18 вспомогательных трансформаторов 14/ равная 8U. К выводам В/ С через ключи 23/ 27 сумма напряжений секции 16/ 17 равная (-16U)/ а к выводам С/ А через ключи 27/ 22 сумма напряжений секции 17 и обмотки 18/ равная 8U. При этом фазные напряжения нагрузки/ соединенной звездой равны

UA= = = 0

UB= = = -8U

UC= - (UA+UB) = 8U/ т.е. формируются нулевая/ 15-я отрицательная и 15-я положительная ступени фазных напряжений UA, UB, UC.

На втором интервале вместо ключа 9 замыкают ключ 10/ появляется напряжение на обмотке 18 вспомогательного трансформатора 14. Через ключи 22/ 23 к выводам А/ В прикладывается алгебраическая сумма напряжений секций 16 и обмоток 18/ 19/ равная 9U/ к выводам В/ С через ключи 23/ 27 вновь прикладывается сумма напряжений секций 16/ 17/ равная (- 16U)/ к выводам С/ А через ключи 27/ 22 сумма напряжений секции 17 и обмоток 18/ 19/ равная 7U. Фазные напряжения становятся равными U, U, U, т.е. формируются первая положительная/ 16-я отрицательная и 14-я положительная ступени фазных напряжений UA, UB, UC.

На следующих интервалах работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 64-87 (фиг.3) и таблицей истинности элемента 31 (фиг.4).

Подключение любой ветви схемы с помощью управляемых ключей с двусторонней проводимостью обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Предлагаемый преобразователь имеет лучшую форму кривой выходного напряжения: 45 ступеней в полупериоде вместо 42 ступеней в прототипе без усложнения схемы преобразователя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий основной и два вспомогательных однофазных инвертора, выходы которых подключены к первичным обмоткам соответственно основного и двух вспомогательных трансформаторов, крайние выводы вторичной обмотки основного трансформатора подключены через ключи переменного тока к каждому из выходных выводов преобразователя, а ее промежуточный отвод соединен через последовательно соединенные вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов и ключи переменного тока с каждым из выходных выходов преобразователя, отличающийся тем, что коэффициенты трансформации основного и вспомогательных трансформаторов соотносятся между собой как 16 : 3 : 1, а промежуточный отвод вторичной обмотки основного трансформатора делит ее по числу витков в соотношении 11 : 5.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru