Способ управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

113041

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидаль- 5 ное.

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритньк показателей преобразо

вателя.

На фиг. 1 изображена функциональ- ная схема преобразователя и устройства, .реализующего способ управления на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие .способ управления преобразователем при f 6Kfрух фиг. 3 - диаграммы поясняющие способ управления при f О ISKfg, , где fr, - частота инвер- . тора.

Устройство (фиг.1) реализующее предлагаемый способ, содержит однофазный инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4 и нагруженньш на первичную обмотку трансформатора 5. Концы и общий вывод секций 6 и 7 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через ключи 8-16 перемен- кого тока с фазами А,В,С н агрузки.

Блок управления преобразователем содержит задающий генератор 17, выхо которого связан с входом счетного триггера 18. Прямой и инверсньш выходы триггера подключены к входам коммутатора 19, а также через блок 20 буферных усилителей к управляющим входам ключей 1,2 и 3,4 инвертора. Кроме того, выход задающего генератора 17 соединен с входом цепи, содерж щей делитель 21 частоты, распределитель 22 импульсов, коммутатор 19,бло 20. Выходы последнего подключены к управл§ющим входам ключей 8-16.

На фиг. 2 и 3 импульсы на выходах элементов представлены диаграммой 23 - для задающего генератора 17, ди аграммами 24 и 25 - для триггера 18 (прямой и инверсньш сигналы, -которые Являются управляющими для ключей 1,2 и 3,4 соответственно), диаграммой 26 - для делителя 21, диаграммой 27 - для трансформатора 5, диаграммами 28, 29 и 30, 31, 32 и 33, 34, 35 и 36 - для коммутатора 19 и распределителя 22 импульсы управления ключами 8,9 и 10, 11,12 и 13, 14,15 и 16, диаграммой 37 - для преобразователя (фазное напряжение U).

Способ управления преобразователе заключается в том, что ключи 1-4 ин

51;;

вертора коммутируют

частотою

0

5

5

5 д 5

5

0

К{р,,( или с частотой 15 К,.. . Высокочастотное напряжение вторичной обмотки трансформатора демодулирует с помощью ключей переменного тока, причем управление ключами каждой фазы демодулятора осуществляют со сдвигом относительно управления ключами других фаз. Ключи каждой фазы,- связанные с крайними выводами вторичной обмотки трансформатора, коммутируют на высокой частоте синхронно с ключами инвертора в течение или в течение 4 й/5, а ключ каждой фазы, связанный со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, включают один раз в полупериод выходного напряжения на Ф/6 или К /5 соответственно.

Устройство, реализующее способ управления преобразователем, работает следующим образом. I

Задающий генератор 17 (фиг.1) формирует последовательность высокочастотных импульсов (диаграммы 23 на фиг.2) частотой 12 K-f,,, или 30 , где fgj,, - частота выходного напряжения преобразователя. Эти

о

импульсь поступают на вход триггера 18, прямой и инверсный импульсы 24 и 25 которого частотой 6 К-,, или

ВЬ л

15 , поступают на вход коммутатора 19, усиливаются блоком 20 буферных усилителей и поступают на управт ляющие входы ключей 1,2 и 3,4 инвертора. Кроме того, частота задающего генератора 17 делится делителем 21 в К раз и поступает на вход распределителя 22, выходные сигналы которого длительностью 5t/6 или 4jT/5 управляют работой коммутатора 19. Они разрешают или запрещают прохождение импульсов с прямого 1-1 инверсного выходов триггера 18 через коммутатор 19 на входы блока 20. На выходах блока . 20 формируются серии импульсов управления ключами 8,9,11,12,14 и 15 (диаграммы 28,29,31,34 и 35). Импульсы управления ключами 10,13 и 16 поступают непосредственно с трех выходов распределителя 22 импульсов через блок 20, причем выходов этого блока соответствуют номерам ключей, к которым они подключены. В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 5 формируются импульсы 27, причем напряжение на вторичной обмотке равно U, а на секциях 6

313

и 7 равно Oj5U.Инвертор и трансформатор 5 работают на высокой частоте, кратной выходной. Пусть , тогда интервал каждой ступени импульсов 37 выходного напряжения можно разделить на четыре подинтервала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 5„ При работе преобразователя интервалы полупериодов деляется на подинтервалы за счет фазового сдви- га фаз.

. На первом полупериоде инвертора первого подинтервала замыкают ключи 8,12 и 14 (диаграммы 28,32 и 34 на фиг.2). К выходным выводам А,В и С.В прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора 5, равное U. Выводы С.А замыкаются накоротко через ключи 8 и 14. При этом при соединении нагрузки звездой напряжения раввы и/3 и 2/3 U.

На втором полупериоде инвертора в первом подинтервале замыкают ключи

9.11и 15, при этом меняется полярность напряжений на обмотках транс- форматора 5. К выводам А,В и С,В вновь прикладывается напряжение вторичной обмотки, равное U, а выводы

С,А остаются замкнутыми накоротко через ключи 9 и 15, поэтому величины .линейных и фазных напряжений остаютс ;прежними, В дальнейшем на первом под интервале работа ключей повторяется для нечетных и четных полупериодов инвертора соответственно и формируют ся первая положительная третья отрицательная и первая положительная сту пени фазных напряжений U, U, U соответственно,

п

На первом полупериоде инвертора

второго подинтервала замыкают ключи

8.12и 16о К выводам А,В через ключи 8 и 12 прикладывается напряжение все вторичной обмотки, равное U, а к вы- водам В,С и С,А - напряжение секций

7 и 6, равное 0,5U. При этом фазные напряжения становятся равными iU/2 и нулю, т.е. формируются вторая положительная, вторая отрицательная и нулевая ступени фазных напряжений .-g, Up. В дальнейшем работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами 23-27 импульсов управления клю- чами преобразователя. В результате работы преобразователя на его нагрузке формируется трехступенчатое с нулвым уровнем фазное напряжение (диа-

514

грамма 37), амплитуды ступеней кото- рбго равны О, и/3, и/2, 2 U/3.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возмо жность прохождения ток в двух направления и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Регулирование выходной, частоты преобразователя осуществляется изменением коэффициента К деления делителя 21, причем К может принимать только целые значения, а величина const. Поэтому регулирование fgM, осуществляется дискретно с ша.)

К-1

гом Afj, t а частота переключения ключей 1-4 и 8-16 и частота работы трансформатора остаются пр этом постоянны и равны bKf, или

15Kf,

еще

. При f j,,, 50 Гц И частоте

работы трансформатора 30 кГц коэффициент , Пусть К изменяется на

единицу, тогда f ых Т5о-Т ° что составляет 1% f,, . Следовательно, можно считать, что регулирование осуществляется практически плавно.

Работа преобразователя при „ отличается частотой работы ключей инвертора и демодулятора,длительностью подключения выходных выводов преобразователя к выходным вывдам вторичной обмотки трансформатора а также наличием разницы в управлени силовыми ключами при нечетном и четном К. В результате работы преобразователя на нагрузке формируется трехфазное трехступенчатое напряжени (диаграмма 37 на фиг.З), амплитуды нулевой, первой, второй, третьей ступеней которого соответственно равны О, и/3, и/2, 2U/3, а их длительности IV/5, 23Т/15, 11/5. . I ...

Реализация предлагаемого способа

управления преобразователем при 15Kfg, несколько сложнее; чем при 6Kfg, , так как цля упр.авл ения преобразователем требуется более сложный распределитель импульсов, однако при этом обеспечивается лучший гармонический состав выходного напряжения. Коэффициенты гармоник выход5130

ного напряжения для первого и второго случаев равны 16,9 и 17,5% соответственно.

Использование предлагаемого способа управления преобразователем обеспечивает меньшую массу и габариты последнего за счет значительного увеличения частоты работы трансформатора. Наибольшие преимущества по массо- габаритньм показателям получаются при формировании низкочастотных напряжений. Так, при выходной частоте преобразователя 50 Гц и ниже способ обеспечивает в 5 и более раз меньшие массу и габариты трансформатора.

Формула изобретения

Способ управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, содержащим однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, каждый конец и средняя точка вторичной обмотки которого подключены к выводам нагрузки в каждой

16

фазе через ключ переменного тока одной из трех групп ключей, заключающийся в том, что на периоде выходной частоты преобразователя f, переключают ключи каждой группы с частотой переключения, равной частоте однофазного инвертора, и фазовым сдвигом переключений по отношению к другим фазам, равным 2,1f/3, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, чтю, с целью улучшения массогабаритных показателей преобразователя, на первом интервале первого полупериода переключают ключи первой и второй групп ключей, начиная с первой группы ключей, а на первом интервале второго полупериода - начиная с второй группы ключей, на втором интервале каждого полупериода замыкают ключи третьей группы, причем длительность первого и второго интервалов выбирают равными 5Jf/6 и 1Г/6 при частоте однофазного инвертора 6Kf.,,, или 47(/5 - при частоте

DP л

однофазного инвертора 15Kf , где К - 1,2,3...

Редактор Е. Копча

Составитель В. Миронов Техред И.Попович

Заказ 1322/56Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР,

по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Е.Рошко

Подписное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей преобразователя. Способ управление преобразователей заключается в том, что ключи 1-4 инвертора коммутируют с частотой 6Kf,, или с частотой ISjCfg, . Высокочастотное напряжение вторичной обмотки трансформатора демодулируют с помощью ключей переменного тока, причем управление ключами каждой фазы демодулятора осуществляют со сдвигом относительно управления ключами других фаз. Ключи каждой фазы, связанные с крайними выводами вторичной обмотки трансформатора, коммутируют на высокой частоте синхронно с ключами инвертора в течение или в о течение , а ключ каждой фазы,свя- ® занный со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, включают один раз в полупериод выходного напряжения на время 1i/6 или JT/5 соответственно. 3 ил. (Л / ил ttn g f ntimswav ttttttTTt гз I--