преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий однофазный инвертор и трансформатор с вращающимся магнитным полем, отличающийся тем, что однофазный инвертор содержит первый и второй транзисторы и конденсатор инвертора, причем коллектор первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и с первым выводом конденсатора инвертора, второй вывод которого соединен с концом первой первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем, а эмиттер первого транзистора соединен с первым выводом источника питания постоянного тока, коллектор второго транзистора соединен со вторым выводом источника питания постоянного тока и с первым выводом фазосдвигающего конденсатора, второй вывод которого соединен с началом второй первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем, эмиттер и база первого и второго транзисторов соединены с блоком управления, начало первой первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем соединено с вторым выводом источника питания постоянного тока, а ее конец с концом второй первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем, которая смещена в пространстве относительно первой на угол 90°, три вторичные обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем сдвинуты одна относительно другой на угол 120° и соединены по схеме звезда, при этом концы указанных вторичных обмоток являются выводами для подключения трехфазной нагрузки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и предназначается для использования в автономных системах электроснабжения для преобразования напряжения постоянного тока в симметричную трехфазную систему напряжений переменного тока.

Известный преобразователь содержит три мостовых однофазных транзисторных инвертора и трехфазный трансформатор (Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.314, рис.9.1, в). Недостатками данного преобразователя являются низкая надежность работы и высокий уровень электромагнитных помех из-за большого числа силовых полупроводниковых приборов - транзисторов и сложности блока управления, обеспечивающего преобразование напряжения и его стабилизацию.

Наиболее близким по техническому решению является преобразователь, содержащий входной конденсатор, однофазный мостовой инвертор, силовая схема которого содержит четыре транзистора и четыре диода, и трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент РФ №2210167, 2003 г.). Недостатком преобразователя является низкая надежность работы.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности работы преобразователя.

Поставленная задача достигается тем, что инвертор содержит первый и второй транзисторы и конденсатор инвертора, причем коллектор первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и с первым выводом конденсатора инвертора, второй вывод которого соединен с концом первой первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем, а эмиттер первого транзистора соединен с первым выводом источника питания постоянного тока, коллектор второго транзистора соединен со вторым выводом источника питания постоянного тока и с первым выводом фазосдвигающего конденсатора, второй вывод которого соединен с началом второй первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем, эмиттер и база первого и второго транзисторов соединены с блоком управления, начало первой первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем соединено с вторым выводом источника питания постоянного тока, а ее конец с концом второй первичной обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем, которая смещена в пространстве относительно первой на угол 90°, три вторичные обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем сдвинуты одна относительно другой на угол 120°, их начала соединены по схеме «звезда», а концы являются выводами для подключения трехфазной нагрузки.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что вместо однофазного мостового инвертора применяется инвертор, выполненный на двух транзисторах.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное.

Преобразователь содержит инвертор 1, состоящий из первого и второго последовательно включенных транзистора 2 и 3 соответственно, конденсатора инвертора 4, блок управления 5 и трансформатор с вращающимся магнитным полем 6, содержащий первую и вторую первичные обмотки 7 и 8 соответственно, фазосдвигающий конденсатор 9 и вторичные обмотки 10-12. На чертеже показаны выводы для подключения источника питания постоянного тока U_d и выводы А, В и С для подключения трехфазной нагрузки.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение источника питания постоянного тока U_d поступает на вход инвертора 1. Допустим, в исходном состоянии конденсатор инвертора 4 разряжен. Для формирования положительной полуволны напряжения в первичных обмотках 7 и 8 трансформатора с вращающимся магнитным полем 6 блок управления 5 подает управляющие импульсы на транзистор 2, он открывается, и конденсатор инвертора 4 начинает заряжаться таким образом, что его выводы будут иметь потенциалы, указанные знаками на чертеже. Ток заряда конденсатора инвертора 4 будет протекать через первичные обмотки 7 и 8 трансформатора с вращающимся магнитным полем 6 и фазосдвигающий конденсатор 9. Для формирования отрицательной полуволны напряжения в первичных обмотках трансформатора блок управления 5 закрывает транзистор 2 и открывает транзистор 3. В этом случае конденсатор инвертора 4 будет является источником питания для нагрузки, и его ток разряда будет протекать по первичным обмоткам трансформатора 6 и фазосдвигающий конденсатор 9 в обратном направлении.

Таким образом, по первичным обмоткам 7 и 8 трансформатора 6 протекает переменный ток, что приводит к появлению переменного магнитного потока в тороидальном магнитопроводе трансформатора. Поскольку первая 7 и вторая 8 первичные обмотки трансформатора смещены в пространстве одна относительно другой на угол 90° и подключены между собой через фазосдвигающий конденсатор 9, то в магнитопроводе трансформатора образуется вращающееся магнитное поле, вызывающее действие ЭДС во вторичных обмотках. Вторичные обмотки 10-12 трансформатора сдвинуты одна относительно другой на угол 120°, поэтому на выводах А, В и С преобразователя формируется симметричная трехфазная система напряжений переменного тока.

Использование инвертора, выполненного на двух транзисторах и конденсаторе инвертора, выгодно отличает предлагаемый преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное от известного, так как уменьшается число силовых полупроводниковых приборов в схеме инвертора, упрощается схема блока управления, что повышает надежность работы преобразователя.