Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в квазисинусоидальное трехфазное Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания (ИВЭ) с синусоидальным выходным напряжением.

Цель изобретения - расширенна области использования путем обеспечения возможности регулирования величины вьпсодного напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема силовой части преобразователя;на фиг.2 - принципиальная схема устройства для управления преобразователем; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства для управления преобразователем.

Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное трехфазное (фиг.1) содержит три однофазные мостовые инверторные ячейки 1-3, выполненные в виде двух основных стоек ключей на транзисторах (или других полностью управляемых элементах, например тиристорах), шунтированных диодами 16-27, и третьей вспомогательной стойки на ключах 28-33 переменного тока. Точки соединения ключей 4-15 основных стоек подключены к основной первичной обмотке 34-36 соот- ветствующего выходного трансформатора 37-39, а точка соединения ключей 28- 33 вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной обмотки 40-42, другой конец которой соеди- йен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки 34-36 Вторичные обмотки 43-45 трех трансформаторов 37-39 соединены в звезду. Устройство для управления преобразователем (фиг.2) содержит задатчик 46 частоты, связанный с модулятором 47 ширины импульсов с парафазным выходом S, S и двенадцатиканальным распределителем 48 импульсов с парафазными выходами Q,, Q, Q, Q,..., Q;, Qi.« . Q,a Qi2 «a триггерах 49-60, a также три аналогично выполненных логических узла 61-63, выходами через усилительно-развязывающий узел 64 связанные с управляющими входами соответствующих ключей 4-15, 28-33, Выходы Qa, Qa, Qg, Qg и Q , Qg тригМИ

Э V9 Ч 5 4s

геров 50,57 И 53 непосредственно.

клюнуя логический узел, связаны с управляющими входами М . и чей 4,5, 8,9, 12 и 13 первых основных стоек однофазных мостовых инвер- торных ячеек 1-3. Каждый логический

10

2025 ЗО ,, 41502

узел 61-63 содержит четьфнадцать ло-| гических элементов ЗИ-НЕ 65-78, два логических элементе. 2И-НЕ 79 и 80 и два логических элемента 4И-НЕ 81 и 82. Канал логического узла 61, предназначенный для формирования управляющего сигнала ключом 7 (или 6) второй основной стойки инвергорной ячейки 1 и связанньш .выходом с управляющим входом М.(М .„) упомянутого клю.

ча 7(6), содержит четыре логических элемента ЗИ-НЕ 65-68 (69-72). К .входам первых трех элементов ЗИ-НЕ 65- 67 (69-71) подключены выходы модуля- t5 тора 47 ширины импульсов, и распределителя 48 импульсов так, что связи между ними определяются логическими выражениями: на выходе логического

элемента ЗИ-НЕ 65 - Q,Q,S (69 - (J,) на выходе логического элемента ЗИ-НЕ 66 - (70 - Q,), а на

выходе логическо{ о.1шмента ЗИ-НЕ 67 - (71 - Q,Q S) . На выходе логического элемента ЗИ-НЕ 68 (72), подключенном к одному из выходов логического узла 61, к входам которого подключены выходы логических элементов ЗИ-НЕ 65-67 (69-70), формируют управляющий сигнал, определяемьй логическим выражением

Мл2 (Q,Q,S)(Q,)();

2025 ЗО ,, 40

(72-M,, (Q,)(Q,Q,S)(Q,Qj).

Канал того же логического узла 61, предназначеннЪш для формирования управляющего сигнала ключом 29 (28) вспомогательной стойки, содержит три логических элемента ЗИ-НЕ 73-75 (76- 78) и по одному логическому элементу 2И-НЕ 79(80) и 4И-НЕ 81 (82). Выход логического элемента 4И-НЕ 81 (82) образует один из выходов логического

jf узла 61 и связан с управляющим входом М(М,) ключа 28 (28) инверторной ячейки 1. Связи между узлами блока управления в этом случае определяются следующими логическими выражениrQ ями: на вькоде логического элемента

ЗИ-НЕ 73 - (76 - ческого элемента ЗИ-НЕ 74 - Q Q S (77 - Q, ) ,лог5меского элемента ЗИ-НЕ - 75 - Q, (78 - ), ло- rr гического элемента 2И-НЕ 79 - , (80 - Q,Q ), Выходы этих элементов подключены к входу логического элемента 4И-НЕ 81 (82) так, что на выходе последнего формируют управляю3. 13041

щий сигнал, определяемый логическим вьфажением

М

А5

(Q,Q,S)(Q,Q,S)(Q,Q,S)(Q,Q3),

(82 - М,, () (oToJ) (оД) (мГ)

Два других узла 62 и 63 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол управляющих сигналов разных фаз А, В,(О С. Можно записать в общем виде логическое вьфажение, определяющее связи между логическими элементами в каждом канале всех трех логических узлов 61-63. Так, для ключей вторых 15 ных стоек 6,7, 10,11, 14 и 15 это вьфажение

Mj,(QiQi., s)( s)(Q,,.3S)

и

м., (QiQwj s)(QiQi., s)(Qi.2 Q.,s)

для ключей вспомогательных стоек 28-33.

..

M.-(Q. Q. S)(Q,Q,,,S)(Q,Q.,,S)(Qi,,Q,..,)5 i«-J

Индекс i для фазы A равен ,для фазы В , для фазы С . Если результирующий индекс оказывается больше двенадцати (числа триггеров 49-60 в распределителе 48 импульсов), следует осуществить операцию замены

Qi Q.r,.,2 Qm.

В том случае, когда качество выходного тока преобразователя (коэффициент нелинейных искажений) не удовлетворяет потребителя, число регулировочных интервалов квантования на полупериоде выходного напряжения может быть увеличено. Для этого задат- чик 46 частоты выполняется в виде последовательно соединенных автогенератора 83 импульсов и делителя 84 частоты. Выход делителя 84 частоты подключен в этом случае к входу распределителя 48 импульсов,а к входу модулятора 47 ширины импульсов подключен выход автогенератора 83.

Принцип работы преобразователя поясняется временными диаграммами,представленными на фиг. 3, где и нал с выхода задатчика 46 частоты, синхронизи|)ующего работу преобразователя, и чт соответственно сигналы S и S с выхода модулятора 47

- сиг041

(О 15

20

25

30

35

40

45

50

55

504

ширины импульсов. Длительность этих сигналов пропорциональна величине сигнала U , определяющего величину выходного напряжения преобразователя. С выхода распределителя 48 импульсов получают прямоугольные симметричные импульсы. Например, с выхода триггера 49 - сигнал Q , и Q , с выхода триггера 50 - Q и QJ и т.д. (и,,-и, на фиг. 3). После осуществления соответствующих логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических элементов 65-82 логических узлов 61-63 будут получены новые последовательности импульсов, определяемые приведенными логическими выражениями. Номер каждого логического элемента 65-82 в логическом узле 61 соответствует ин- 91;ексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены на фиг. 3. В результате на обмотках трансформаторов 37-39 преобразователя будет сформировано на- пряжедие вида Uj. При симметричной нагрузке преобразователя, соединенной в звезду без нулевого провода, фазное напряжение будет иметь вид (фиг.З).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно расширить область его применения за счет обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения. Регулирование выходного напряжения происходит на частоте квантования в 12 раз Bbmie основной, что обеспечивает высокие динамические свойства преобразователя, В случае необходимости она может быть увеличена в К раз (К 1,2,3...). При высоком качестве исходного напряжения это позволяет судить о малой массе выходных фильтров преобразователя, если последние будут установлены.

Предлагаемый преобразователь позволяет осуществлять 100%-ное регулирование выходного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в квазисиаусо}вдальное трехфазное, включающим три однофазные мостовые инверторные ячейки, каждая в виде двух основных стоек ключей с управляющими входами Mj,, My, и М. , М

)

М. э

513

Соответственно и третьей вспомогательной стойки на ключах переменного тока с управляющими входами М. , где j А, В, С - индекс фазы, причем точки соединения ключей основ- ных стоек каждой ячейки подключены ; к основной первичной обмотке соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к одному кон- цу дополнительной первичной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, вторичные обмотки трех транс- форматоров соединены в звезду, содержащее последовательно связанные задат- чик частоты, двенадцатиканальный распределитель импульсов с парафазными выходами Q, Q, , Q, Qj,..., Q,-, Q; , ...,. Q , Q и три аналогично вьшол- ненных логических узла, выходы которых связаны с управляющими входами

Mja.

М . соответствующих ключей вторых

л

основных и входами М

М

JJ , и - ВСПОМО-

гательных стоек трех упомянутых ин- верторных ячеек, а управляющие входы ключей первых основных стоек Mj, и

М. л

трех ячеек связаны с выходами распределителя импульсов непосредственно, причем И. Qiv, и Mj ,Q,-, , отличающееся тем, что, с

506

целью расширения области использования путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения, оно снабжено модулятором ширины импульсов с парафазными выходами S, S, включенным между задатчиком частоты ji соответствующими входами трех логических; узлов причем связи между модулятором ширины импульсовj распределителем импульсов, входами и выходами логических узлов и управляющими входами ключей определяются для второй основной стойки ключей инверторных ячеек следующими логическими выражениями:

v (QiQj..)()CQu.Q., s).

55.-, S)(Q,.,Q,.3 S).

для ключей вспомогательных стоек выражениями

з бк.д.з З -- - - J3 fQuaQi,,S}(72.Qi,S)(Q,Qi,,S)(Q.,Qi,),

где i 1 (9,17), соответственно для фазы А(В,С), причем Q,.Q,,,Q, а за- датчик частоты настраивают на частоту , где К 1,2,3,... f., - частота выходного напряжения преобразователя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями. Целью изобретения является расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования выходного напряжения. В шестиключевой инвертор- ной ячейке предложен новый алгоритм - переключение ее ключей с обеспечением возможности регулирования величины выходного напряжения за счет введения модулятора ширины импульсов и выполнения логического узла в соответствии с заданными логическими выражениями. 3 ил. (Л со о 4 СП О

tpufft

илшиишшх w uuuui

tt n

(4J