Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное Советский патент 1989 года по МПК H02M7/5395 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования значения выходного напряжения.

На фиг.1 представлена структурная схема силовой части устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - структурная блок-схема системы управления устройства; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие сущность способа.

При этом приняты следующие обозначения:,1

1

&9

и;, -и;.

- последовательности знакопеременных импульсов частоты F;

сл

ю

у, - дополнительные последовательности однополярных с регулируемой длительностью импульсов частоты 6F;

Uj - и - промодулированные последовательности знакопеременных импульсов;

и , и , кривые выходного квазисинусоидального напряжения при oi 0,1/6, 1/3 соответственно. Суть предлагаемого способа заключается в следующем.

Формируют L последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формы с частотой F, разделенных между собой паузой Г/З и сдвинутых относительно друг друга на интервал « /ЗЬ.Для случая указанные последовательности знакопеременных импульсов изображены на фиг.З (Uj, - ).

Формируют L дополнительных последовательностей , - Vg , (фиг.З) одно- полярных импз льсов прямоугольной формы с регулируемой длительностью и частотой 6F, взаимно сдвинутых на интервал V/3 L. Каждую из L последовательностей знакопеременных импульсов частоты F модулируют методом амплитудно-импульсной модуляции 2-го рода, соответствующей по фазо- вому сдвигу дополнительной последовательности однополярных с регулируемой длительностью импульсов. Полученные в результате этой операции промодулированные последовательности знакопеременных импульсов (U2, - 26 на фиг.З) суммируют в общем контуре, формируя тем самым кривую выходного напряжения квазисинусоидальной формы (см. при ci 0; приоС 1/6; Ullj. при of l/3 на фиг.З).

Одним из частных вариантов практической реализации предлагаемого способа может быть преобразователь, структурная схема силовой части ко- торого изображена на фиг.1. Он содержит L инверторных ячеек 1.1-1.L, выполненных по схеме с нулевой точкой, и систему управления 2. Одни одноименные по полярности входные вьюоды инверторных ячеек 1 объединен и подключены к одному полюсу источника питания (на фиг.1 - к отрицательному) , а другие одноименные по полярности входные выводы связаны через управляемые ключи 3.1-3.L с другим полюсом источника питания (на фиг.1 - с положительным). Вторичные обмотки 4.1-4.L выходных трансформаторов 5.1-5.L инверторных яче- ек 1 соединены последовательно, образуя контур суммирования выходных напряжений инверторных ячеек, подключенный к выходным выводам преобразователя. Система управления 2 (фиг.2) содержит задающий генератор 6 тактовых импульсов частоты 6LF, выходом подключенный к входу делителя частоты 7 с коэффициентом деления, равным L, и к счетным входам регистров сдвига 8 и 9. Выход делителя ча стоты 7 подключен к информационному входу регистра сдвига 8 и к входу делителя частоты 10 с коэффициентом деления, равным 6, выходом подключенного к информационному входу регистра сдвига 9. Каждый из регистров сдвига 8, 9 имеет по L выходов. Выходы регистра 9 связаны с входами логического блока II непосредственно, а выходы регистра 8 - через модулятор 12 ширины импульсов. Выходы логического блока 11 связаны с управл юпдами входами ключей 3 и ключей инверторных .ячеек 1 ,

Преобразователь работает следующим образом (для случая активной нагрузки и ).

Задающий генератор 6 вырабатывает на своем выходе прямоугольные импульсы, следующие с частотой 36F, которые поступают на вход делителя частоты 7 и на счетные входы регистров сдвига 8, 9. С выхода делителя частоты 7 прямоугольные импульсы с частотой 6F и скважностью 2 поступают на вход делителя частоты 10 и на информацион- Ный вход регистра 8, на выходах которого происходит последовательный сдвиг этих импульсов на интервал времени 1/36F (в общем случае на 1/6LF) С выхода делителя частоты 10 импульсы с частотой F и скважностью 2 поступают на информационный вход регистра 9, на выходах которого происходит формирование последовательностей импульсов, сдвинутых друг относительно друга на интервал времени 1/36F. Совокупность последовательностей импульсов с выхода регистра 8 подают на входы модулятора 12 ширины импульсов, на выходах которого форми рую.т 6 (в общем случае L) последовательностей импульсов регулируемой длительности частоты 6F, имеющих тот же взаимный фазовый сдвиг на 1/36F, что и на входах. С выходов регистра 9 и модулятора 12 ширины импульсов сигналы поступают на входы логического узла, с выходов которого сигналы управления (после усиления и гальванической развязки) поступают на управляюгтие входы ключей 3 и ключей инверторных ячеек 1. Алгоритмы управления ключами инверторных ячеек 1 таковы, что при питании последних по- стоянным напряжением напряжения на вторичных обмотках 4 трансформаторов 5 имели бы форму сигналов Uj, - на фиг .3 , Переключение ключей 3 в соответствии с поступающими на их управляющие входы сигналами V, - ( (фиг.З) приводит к тому, что на ,инверторные ячейки поступает не постоянное напряжение питания, а импульсные последо- вательности,.повторяющие по форме сигналы (j), -Q g. При этом напряжения на вторичных обмотках 4 трансформаторов 5 будут иметь вид, показанкьй

Способ преобразования постоянн напряжения в квазисинусоидальное ременное путем формирования L ос- новньрс последовательностей знакоп менных импульсов прямоугольной фо

на фиг.З (и 2, - 11-26 ), т.е. происходит 20 с частотой F, разделенных паузой

модуляция последовательностей знакопеременных импульсов U2 - соответствующими по фазовому сдвигу последовательностями однополярных импульсов ф, - с,). Суммирование выходных напряжений инверторных ячеек 1 в контуре, образованном из обмоток 4 обеспечивает формирование регулируемого по величине квазисинусоидального напряжения.

При активно-ИНДУКТИБной нагрузке, естественно, алгоритмы работы ключей 3 и ключей инверторных ячеек I будут отличны от описанных, так как для организации контура замыкания тока нагрузки во время нулевых пауз в кривых напряжений U, - Ujg необходимо одновременно открывать оба ключа данной инверторной ячейки l.i и .закрывать соответствующий ей ключ 3.i. Однако, это обстоятельство не влечет

за собой изменений в структуре преобразователя, описанного выше. Изменяются лишь логические функции, реализуемые в логическом блоке 11, причем совокупности сигналов, поступающих в логический блок 11, достаточно для формирования требуемых сигналов управления ключами 3 и ключами инверторных ячеек 1 при активно-индуктивной нагрузке.

Формула изобретения

Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное путем формирования L ос- новньрс последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формы

с частотой F, разделенных паузой

« /3, причем последовательности сдвинуты одна относительно другой по фазе на угол /3L, и последующего суммирования последовательностей знакопеременных импульсов, о т л и - ча.ющийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулирования значения выходного напряжения, фор- мируют L дополнительных последовательностей однополярных с ре мой длительностью импульсов прямоугольной формы с частотой 6F, взаимно сдвинутых по фазе на угол п /ЗЬ, каждую из основных последовательностей знакопеременных импульсов модулируют методом амплитудно-импульсной модуляции 2-го рода, соответствующей по фазовому сдвигу дополнительной последовательностью однополярных с регулируемой длительностью импульсов.

Ur

U/d

+ b.fJL s-f /

-5Л

1%

in

ttu

г5 iu

(fj

(г 3 %

5

Ч

Uil ti jfff

tt/4 ttH«uJ5-%

u t6 u i6 f6

fl. .,y

Ц

ше

tl

ccf

11ULJ

II,, ц

ct/2 . H и 11

tut

WJE

cut

Jp J

/

Cffc

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулирования значения выходного напряжения. Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное состоит в формировании L основных последовательностей знакопеременных импульсов прямоугольной формы с частотой F и паузой на угол φ/3 и L дополнительных последовательностей однополярных с регулируемой длительностью импульсов прямоугольной формы с частотой 6 F. Основные и дополнительные последовательности импульсов взаимно сдвинуты по фазе на угол φ/3. Каждая основная последовательность знакопеременных импульсов модулирована соответствующей по фазовому сдвигу дополнительной последовательностью однополярных регулируемых по длительности импульсов. В результате получены напряжения, которые суммируются в общем контуре и формируют выходное квазисинусоидальное напряжение. 3 ил.

И0аг.2

/

/

tat

иг.З