Устройство для управления регулируемым по напряжению преобразователем постоянного напряжения в трехфазное Советский патент 1989 года по МПК H02M7/48 

1 Изобретение относится к электротехнике (преобразовательной техни- ixe) и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания с синусоидальным, регулируемым (или стабилизированным) в определеннрм диапазоне выходным напряжением при работе на нагрузку, именщую как активный, так и реактивный характер.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения числа переключений, без утраты функциональных способностей регулирования выходного напряжения.

На. фиг.1 представлена схема силовой части преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема устройства управления преобразователем

на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя и форма выходного напряжения преобразователя при фронтальном расположении регулировочной паузы oi; на фиг.4 - то же, поясняющие принцип формирования выходного напряжения при центральном расположении регулировочной паузы oi .

Регулируемый по напряжению преобразователь постоянного напряжения . в трехфазное содержит три мостовые инверторные ячейки 1-3, выполненные в виде двух основных стоек ключей на транзисторах (или других полностью управляемых элементах, например тиристорах) 4-15, шунтированных диодами 16-27 и третьей вспомогательной стойки ключей 28-33 переменного тока. Точки соединения клю

о а

эо

3

чей основных .стоек 4-15 подключены к основной первичной обмотке 34-36 соответствующего выходного трансформатора 37-39, точка соединения ключей 28-33 вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной обмотки 40-42, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом соответствующей основной первичной обмотки 34-36. Вторичные обмотки 43-45 трех трансформаторов 37-39 соединены в звезду Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задатчик 46 часто

Ч первых основных стоек мостовых инверторных ячеек 1-3. Аппаратурная реализация логических узлов 65-67, обеспечивающая связи между их входами и выходами в каждом из них, определяется следующими логическими выражениями:

ты, связанньш с модулятором 47 ширины импульсов с выходом S, а через делитель 48 частоты на два с входом двенадцатиканального регистра 49 с парафазньми вькодами Q,Q(V . .. .Q;Qi.. . , выполненного, нд- пример, на двенадцати триггерах 50- 61. В состав блока управления входя также три дополнительных 1К-тригге- ра 62-64, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задат чика 46 частоты, и три аналогичных логических узла 65-67, связанных через усилительйо-развязывакщий узел 68 с управляющими входами соответствующих ключей 4-15 и 28- 33. Выходы QjQ,,- Q,oQio, QeQe триггеров 51, 59 .. непосредственно, минуя логические узлы 65-67, связаны с управляющими входами М , и М:, ключей 4 и 5-, 8 и 9-, 12 и 13

Mj2 QiQ;+3

0,r,Dm4-,S + ,,,,S;

,QU3 Д.П,, S + ,, S

для ключей 6и7 10и11-, 14 и 15 вторых основных стоек мостовых ячеек 1-3 и

Mj,Qi Q;tz+Q +zQ;o

,-4z+Q.4aQU3

для ключей 28-33 вспомогательных стоек.

Индекс i для фазы А равен 1, для фазы В i 9, для фазы С 17. Сле- дует учесть, что если результирующий

0

0

5

5

5

0

индекс 1 оказывается больше двенадцати (числа триггеров 50-61 в регистре 49), следует осуществить операцию замены Q; QK4it Qk Аналогично индекс га для фазы А принят равным 1, для фазы 3 и для фазы С m 5,

а + логические выражения могут быть реализованы различным образом при помощи стандартных логических микросхем. На фиг.2 представлен один из возможных вариантов. Так каждый логический узел 65-67 содержит два логических элемента ИЗ 69-70, восемь логических элементов И-НЕ2 71-78, два логических элемента НЕ 79-80 и четыре логических элемента ИЛИ2 81-84. Канал логического узла 65, предназначенный для формирования управляющего сигнала ключом 6 .(или 7) второй основной стойки инверторной ячейки 1 и свя- занньй выходом М f (Мд) через усилительно-развязывающий узел 68 с уп равляющим входом Мд (Мд) упомянутого ключа 6 (7), содержит два логи- ческих элемента ИЗ 69-70. К их вхо.- дам подключены выходы модулятора 47 ширины импульсов S:и выходы дополнительных IK-триггеров 63 и 62 таким образом, что связи между ними определяются логическими вьфажениями: на вь1ходе логического элемента ИЗ 69 , а на вькоде логического элемента ИЗ 70 ,. После инвер

тирования логический сигнал () с выхода логического элемента НЕ 79 (80) поступает на вход логического элемента И2 73 (74), другой вход которого подключен: к выходу логического элемента И2 71, где формируется сигнал, определяемый логическим вьфажёнием ( (72 - QiQ). На выходе логического элемента И2 73 (74), подключенном к одному из входов логического элемента ШШ2 81 Q,Q4D, (82 - Q, xD,jS) . На выходе логического элемента ШШ2 81 (82), к BTopojiy входу которого, подключен выход логического элемента ИЗ ,70, (69), подключенном к одному из выходов логического узла 65 М Д2 (связанным с управляющим входом М Д2 ключа 6), формируют управляющий сигнал, определяемой ло- гическим выражением Mxi QfQt0 0.5 + -н (,,,D,S). Канал того же логического узла 65, предназначенньй для формирования

5 управляющего сигнала Мд (Мд,) ключом 28 (29) вспомогательной стойки содержит два логических элемента И 75 и 76 (77 и 78), подключенных выходами к входам логического элемен . та Ш1И2 83 так, что на выходе последнего формируют управляющий сигнал, определяемый логическим выра- Мд,д,,д (84 - Mft, QiQj+QjQ4). Эти выходы логическог узла 65 с управляющими вхо- Яами Мд,, Мд, ключей 28 и 29, Два других логических узла 66 и 67 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол 2f/3 управляющих сигналов ключами фаз А, В, С. Логические выражения5 определяющие связи между логическими элементами в каждом канапе всех трех логических узлов 65- 67, приведены выше.

Принцип работы устройства для управления преобразователем поясняе ся временньцуи диаграммами, представленными на фиг.З. На этом чертеже представлены: - сигнал с-выхода задатчика 46 частоты, синхронизирующего работу преобразователя, и,„ 45

сигнал с выхода делителя 48 частоты и47 - сигнал S с выхода модулятора 47 щирины импульсов. Длительность об этого сигнала пропорциональна величине и,, определяющего величину выходного напряжения преобразователя. G выхода регистра . 49 получают симметричные импульсы прямоугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на угол Г/12, Например, с выхода триггера 50 сигналы Q и Q,, с выхода триггера 51 сигн.алы Q2, Qg, и т.д. (Ujo-Uj.,, фиг.З). Каждый из дополнительных триггеров 62-64 синхронизирован соответствующим триггером регистра 49. При этом выходные сигналы Ug, сдвинуты на угол /24 по отношению к сигналам , 59 s соответственно. После осуществления логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических элементов 81-84 логических узлов 65-67 будут получены новые последовательности управляющих импульсов, определяемые вышеприведенными логическими выражениями. Номер каждого .логического элемента 69-В4 в логическом узле 65 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены

712686

иа,.фиг.З. В результате ключи 4-15, 28-33 преобразователя переключаются в соответствии с разработанным алго- ритмом. Регулировочные паузы ot и до0

полнительные импульсы при этом вводятся не на всем интервале проводимости О - о и Т- 2, а только на определенном участке (Ug, ии., IQ фиг.З). При симметричной нагрузке преобразователя соединенной в звезду без нулевого провода фазное на-. прялсение на нагру-зке (при соответствующей величине регулировочной пау- 15 зы oL) будет иметь вид U (фиг. 3). При центральном расположении регулировочной паузы, т.-е. на интервале (2К+1) 1Г(2К+1) ci .„

24 I 24- 2 20 ) сигнал управления ключом 7 (М/,;) будет иметь вид Ue. Фазные напряжения U, UB и Up будут иметь при этом вид, представленный на фиг.4.

25 . Устройство для управления преобразователем позволяет обеспечить регулирование его выходного напряжения в определенном диапазоне. При изменении относительной величины 3Q регулировочной паузы oi. от О до 1, действующее значение выходного напряжения изменяется от 0,866 U до 0) и (т.е. практически в том же диапазоне, что и напряжение известного преобразователя от 0,866 U до 0,425 Uf) . Основная гармоника выходного напряжения при этом изменяется от 1,219 0,582 U, а коэффициент гармоник напряжения - от 0,094 до 0,381 (для сравнения, в .известном и,1,219-0,588 U, К 0,094-0,209). В диапазоне изменения регулировочной паузы о от О до 0,4 коэффициент гармоник изменяется от 0,094 до 0,368 (в извест- 5 ном - К 0,094-0,348). Если .же сравнивать число переключений ключей преобразователя, то оказывается,, что оно уменьшено в 2,75 раза, что позволяет соответственно уменьщить 0 динамические потери в преобразователе, увеличить его КПД,без у судше- ния регулировочных свойств.

0

55

Устройство для управления преобразователем может найти применение при построении центраггизованных источников питания, когда требуется обеспечить как согласование номинальных уровней напряжения питания и нагрузки, так и стабилизацию выходного напряжения при изменении напряжения питания в достаточно широких пределах (±20%) при высоком качестве выходного напряжения.

М:, соответствующих ключей второй

основной и входами М:, М;, вспомогательной стоек трех мостовых ячеек, а управляющие входы ключей первых основных стоек М ji и М;, трех ячеек

Ф о р м ула из.обретения

предназначены для соединения с выходами двенадцатиканального регистра непосредственно так, что М:, 10 Qi4i м,-, Qi+, , где i 1 (9,17) Устройство для управления регули- соответственно для j А (В,С), Q руемым по напряжению преобразовате- QVL-HX отличающее- лем постоянного напряжения в трех- с я тем, что, с целью улучшения фазное, включающим три мостовые ячей- энергетических показателей путем ки, каждая в виде двух основных сто- 5 снижения числа переключений, оно

712688

М:, соответствующих ключей второй

основной и входами М:, М;, вспомогательной стоек трех мостовых ячеек, а управляющие входы ключей первых основных стоек М ji и М;, трех ячеек

предназначены для соединения с выходами двенадцатиканального регистра непосредственно так, что М:, 10 Qi4i м,-, Qi+, , где i 1 (9,17) соответственно для j А (В,С), Q QVL-HX отличающее- с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем 5 снижения числа переключений, оно

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей. За счет введения в устройство управления преобразователя делителем частоты на два, трех УК-триггеров и их связей с элементами схемы уменьшено число переключений, ключей преобразователя. 4 ил.

ек ключей с управляющими входами Mj, , Mj, и Mj , Mj соответственно и третьей, вспомогательной стойки на

ключах переменного тока с управляющими входами М|з, Mj5 где j. А, В, С индекс фазы, причем точки соединения ключей основных стоек каждой мостовой ячейки подключены к основной первичной обмотке .соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной первичной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, вторичные обмотки трех трансформаторов соединены в звезду, содержащее задатчик частоты двенад- цатикан альньй регистр с перекресной связью с парафазными выходами Q,:Q.

QZ Q2. , Qii5Qii и три аналогично выполненные логических узла, к выходу задатчика частоты подсоединен также модулятор ширины импульсов, выходом S подключенньй к одному из входов логических узлов, выходы последних предназначены для соединения с управляющими входами М. лИ

J

снабжено делителем частоты на два, тремя дополнительными 1К-триггера- ми, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задатчика частоты, установочные I-, К-входь1 подключены к соответствующим выходам двенадцатиканального регистрад так, , , VQw, , , вход регистра подключен к выходу делителя частоты на два, входом подключенного к выходу задатчика частоты, а парафазные выходы 1К-тригг6ров ,... ,DjDj подклн - чены к входам логических узлов, причем связи между входами и выходами последних определяются следунщимй логическими вьфажениями: для Ю1Ю- чей второй основной стойки мостовых ячеек

М Q i QU3 PmPt., , S, Mj,,Q;Qi+jD D., ,S для ключей вспомогательной стойки

М-, Q;Qi, ,-,

M 5 Q QUi+Qi44Q;.3,

где m 1 (3, 5) соответствейно для j A (В, С), причем ,Dg.

fPus.l

S7

Ч

//Х

% % % % % %% UBS

fZ/.f

фиг. 2

St(Ai

Д

ФагЛ