Спосіб перетворення постійної напруги в трифазну синусоїдальну

Спосіб перетворення постійної напруги в трифазну синусоїдальну шля хом інвертування постійної напруги в проміжну багатофазну напругу прямокутної форми і подальше трансформування цієї напруги в трифазну, відрізняється тим, що застосовується п'ятифазний мостовий інвертор, вихідна прямокутна напруга якого перетвориться в трифазну синусоїдальну в трансформаторі з обертовим магнітним полем, на основі векторного підсумовування обертових магнітних полів. (19) (21) 99127129 (22) 27.12.1999 (24) 16.04.2001 (33) UA (46) 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. (72) Лаптєв Олександр Анатолійович, Іщенко Іван Ми хайлович (73) Лаптєв Олександр Анатолійович, Іщенко Іван Ми хайлович 36502 фазну напругу у вигляді тимчасової послідовності чергування однією за другою прямокутної форми фазних напруг, сума яких не дорівнює нулю і сходиться в будь-який момент часу до миттєвого значення вхідної постійної напруги. Трансформування проміжної багатофазної напруги і векторне підсумовування її повторної напруги у ви хідну три фазну напругу виконують на попередньо сформованому основному магнітному потоці в наступному порядку. Перед інвертуванням вхідної постійної напруги за рахунок стороннього джерела постійного струму з напругою, близькою до нуля, створюють магнітний потік, розподілений по косинусоїді уздовж осі, що лежить у площині поперечного перетину магнітного контур у. Протягом заданого циклічно повторюваного періоду ви хідної трифазної напруги розподіл магнітного потоку рівномірно просувають уздовж осі так, щоб початок косинусоїди досяг кінця осі по закінченні періоду трифазної напруги. З магнітним потоком зчіплюють принаймні чотири електричних контури, до одного з яких прикладають інвертовану багатофазну напругу, а з трьох інших знімають вихідну трифазну напругу. Формування основного магнітного потоку струмом стороннього джерела виконують за допомогою електричного контуру, магнітоз'вязаного з магнітним контуром так, щоб при пропусканні постійного струму викликати в магнітному контурі просторово розподілений магнітний потік: Ф0 = K II0 cos(I0 + w 0t ) , де I0 - постійний кут зрушення магнітного потоку (залежить від лінійних розмірів трансформатора); w0 - швидкість зміни початкових умов (зміна початкових умов здійсняється шляхом перебудування зв'язків між електричним і магнітним контурами); KI - коефіцієнт пропорційності; вання транзисторними складанням і в пристрої по фіг. 1 здійснюють таким чином, щоб одержати на виході п'ятифазну напругу з тривалістю імпульсу 72 електричних градуси. До виходу інвертора підключена первинна п'ятифазна обмотка трансформатора з обертовим магнітним полем. Як трансформатор з обертовим магнітним полем може використовува тися як керований, так і некерований трансформатор, із шихтованим або витим магнітопроводом. Вибір типу трансформатора робиться з обліком його потужності, діапазону зміни напруги на виході, технології виготовлення й ін. У даному способі розглядається керований трансформатор з обертовим магнітним полем, із шихтованим магнітопроводом, електрична схема якого подана на фіг. 2, що складається з трьох частин шихтованого магнітопроводу. Первинна п'ятифазна обмотка з числом витків w1 і повторна з числом витків w 2 звичайного типу, розміщені в двох концентричних рядах пазів по колу. У тих же пазах розміщені сторони багатовиткових секцій тороїдальної обмотки wоп , призначеної для регулювання вихідної напруги (за рахунок зміни розміру магнітного потоку, зчепленого з посторною обмоткою). Магнітопровід трансформатора з обертовим магнітним полем складається з зовнішнього полого шихтованого циліндра з пазами у вигляді трапецій на внутрішній циліндричній поверхні для первинної п'ятифазної обмотки w1 з скороченим кроком, внутрішнього шихтованого циліндра з пазами у вигляді трапецій на зовнішній циліндричній поверхні для повторної трифазної обмотки w 2 , розподіленої в пазах по колу з скороченим кроком, проміжного магнітного шунта, виконаного у виді ши хтованого полого циліндра з пазами на внутрішньої і зовнішньої циліндричних поверхнях для тороїдальної обмотки підмагнічування шунта wоп . У первинній п'ятифазній обмотці з числом витків сої, вихідна напруга інвертора частоти f 1 , утворить обертове магнітне поле з числом періодів p1 . Це поле обертається з кутовою швидкістю: W = 2p f1 / p1 , Повторна трифазна обмотка виконується на те ж число періодів, що і первинна ( p1 = p 2 ), а відрізняється від неї тільки числом фаз і числом витків у фазах. При цьому співвідношення між первинною і повторною ЕДС приймає вигляд: E2 = (w 2Ko 2 / w1K o1 )E1 , t - час, с. Поставлену мету винаходу досягають шляхом електромагнітного врівноважування вхідного постійного струму в контурі багатофазної напруги з вихідним трифазним струмом у контурі трифазної напруги. Недоліками зазначеного способу можна вважати наявність стороннього джерела струму для створення основного магнітного потоку і конструктивної складності виготовлення трансформатора. Метою даного винаходу є поліпшення якості вихідної напруги, підвищення надійності і спрощення конструкції. На фіг. 1 і фіг. 2 показані приклади пристрою, що реалізує спосіб перетворення постійної напруги в трифазну син усоїдальну. Спосіб перетворення постійної напруги в трифазну синусоїдальну полягає в наступному. Постійна напруга інвертується в проміжну багатофазну напругу прямокутної форми, яка перетвориться в трифазну синусоїдальну в трансформаторі з обертовим магнітним полем на основі векторного підсумовування обертових магнітних полів. Перетворення постійної напруги здійснюється за допомогою п'ятифазного інвертора виконаного на транзисторних складаннях. Схема керу K 01 і K 02 - обмотувальні коефіцієнти первинної і повторної обмоток відповідно. Відхилення форм кривих струм у і напруги від правильної синусоїдальної звичайно уявляють за допомогою гармонійних складових. Для пояснення гармонійного складу вихідної напруги скористаємося методом Фур'є. Ви хідну напругу інвертора можна представити у вигляді: F(t ) = 4 / p × (sin a / 2 cos(wt ) + 1 / 3 sin(3a / 2) cos(3wt ) + +1 / 5 sin(5a )cos(5wt ) + 1 / 7 sin(7a / 2)cos(7wt ) + + 1/ 9 sin(9a / 2) cos(9wt )+ ) . 2 36502 Беручи до уваги, що конструктивно обраний мостовий двофазний інвертор із a = 2p / 5 , маємо: F(t ) = 0,75 cos(wt ) + 0,4 cos(3wt ) - 0,17 cos(7wt ) - 0,08 cos(9w t ) . Для кожної фази (A, B, C, D, E) одержимо: F(A) = 0,75 cos(wt ) + 0,4 cos(3wt ) - 0,17 cos(7wt ) - 0,08 cos(9w t ) ; Підсумовуючи складові гармонік для кожної фази, беручи до уваги при цьому просторовий зсув обмоток (кут l ) трансформатора з магнітним полем, що обертається, одержимо: F1 = F(A) + F(B) + F(C) + F(D) + F(E ) ; Основна (перша) гармоніка: F1 = 185 cos(wt - l) , Третя і п'ята складові дорівнюють нулю, сьома і дев'ята при округленні до сотих, теж дорівнюють нулю. Вплив гармонік вищих порядків через їх малу величини в електротехніці не розглядається. Тобто буде відсутнє перекручування синусоїдальної вихідної напруги. Виконуючи з'єднання повторної обмотки трансформатора з обертовим магнітним полем в зірку, із виводом нульової точки, ми легко вирішуємо проблему електропостачання однофазних споживачів. F(B) = 0,75 cos(wt - 2p / 5) + 0,4 cos(3wt - 6p / 5) - 0,17 cos(7w t - 14p / 5) - 0,08 cos(9wt - 18p / 5) ; F(C ) = 0,75 cos(wt - 4p / 5) + 0, 4 cos(3w t - 12p / 5) - 0,17 cos(7w t - 28p / 5) - 0,08 cos(9wt - 36p / 5) ; F(D) = 0,75 cos(w t - 6p / 5) + 0,4 cos(3wt - 18p / 5) - 0,17 cos(7w t - 42p / 5) - 0,08 cos(9wt - 54p / 5) ; F(E ) = 0,75 cos(w t - 8p / 5 ) + 0,4 cos(3wt - 24p / 5) - 0,17 cos(7w t - 56p / 5) - 0,08 cos(9wt - 72p / 5) . Фіг. 1 Фіг. 2 3 36502 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4