Устройство для управления инверторной ячейкой Советский патент 1989 года по МПК H02M7/48 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания (ИВЭ) с квазисинусоидальным выходным напряжением или децентрализованных, регулируемых по напряжению ИВЭ, обеспечивающих преобразование постоянного напряжения в переменное.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования напряжения и улучшение качества преобразованной электроэнергии за счет уменьшения коэффициента гармоник выходного напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для управления инверторной ячейкой; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы и форма выходного напряжения (регулируемого) инверторной ячейки,

I

Устройство управления (фиг. 1)

инверторной ячейкой включает в себя задатчик 1 частоты, подключенный к семиканальному регистру 2 сдвига импульсов с парафазными выходами

и М°ДУЛЯТ°РУ 3 ширины импульсов с парафазными выходами S и S. Указанный регистр 2 может быт выполнен, например, на семи I-K триггерах с перекрестной связью (на фиг. 1 не показаны). Выходы ре- гистра 2 и модулятора 3 подключены к входам узла 4 формирования управляющих сигналов. Последний выполнен пятиканальным. Его первый канал,предназначенный для формирования управляющего сигнала Ml, содержит два элемента 2И 5 и 6 и элемент 2И-НЕ 7, вы

5

0

5

5

0

0

ходами подключенные к входам элемента ЗИЛИ 8, а входами образующие входы узла 4 формирования. На выходе элемента ЗИЛИ 8 при этом будет сформирован сигнал, определяемый логическим выражением: ,Q7+QiS+Q6S. Второй канал узла 4 формирования, предназначенный для формирования управляющего сигнала М2, содержит три элемента ЗИ 9-11, выходы которых подключены к входам элемента ЗИЛИ 12. На выходе последнего будет сформирован сигнал ,QiS+QiQ6S+Q6 QvS . Следующий канал узла 4 формирования выполнен на элементах 13-16 аналогично первому каналу. Связи между его входами и выходами (выходом элемента ЗИЛИ 16), на котором будет сформирован управляющий сигнал МЗ, определяются логическим выражением М3 «Q-f+QjS+Q S. Канал узла 2 формирования управляющего сигнала М4 выполнен аналогично его второму каналу на элементах 17-20. Его внутренние связи определяется логическим выражением , Q2S +Q2QeS+Q6Q7S. Пятый канал узла 2 формирования управляющего сигнала М5 содержит два элемента ЗИ 21 и 22, выходами подключенные к входам элемента 2ИЛИ 23„ На выходе элемента 2ИЛИ будет сформирован сигнал M5 Q4Q6S+QZQ6S.

Выходы М1-М5 узла 4 формирования связаны через усилительно-развязывающий узел 24 с управляющими входами соответствующих ключей 25-29 силовой части инверторной ячейки. Она включает в себя две стойки ключей 25, 26 и 27, 28, подключенных между первой 30 и второй 31 шинами питания постоянного тока. К диагонали переменного

тока инверторной ячейки подключена первичная обмотка 32 трансформатора 33. Первичная обмотка 32 выполнена со средней точкой, делящей эту обмотку по числу витков пополам и подключенной через ключ 29 к первой шине 30 питания. Ключи 25 и 27, также подключенные к первой шине 30 питания выполнены в виде полностью управляемых ключей переменного тока, а ключ 26 и 28, подключенные к второй шине 32 питания, и ключ 29 - в виде транзистора, шунтированного диодом.

Принцип действия устройства управления инверторной ячейкой поясняется временными диаграммами, представленными на фиг. 2„ Задатчик 1 частоты синхронизирует работу устройства и определяет частоту модулятора 3 ширины импульсов, а также регистра 2. Фазовый сдвиг между последовательностями симметричных, прямоугольных импульсов Q, ,Q2...Q7 ,0,,дг...д7 составляет /1. Сигналы (импульсы) U2 и и поступают на входы узла формирования 4 управляющих сигналов, в котором осуществляются описанные логические операции. В результате буду сформированы новые последовательности импульсов М1-М5. Номер каждого элемента 5-23 соответствует индексу полученной последовательности, некоторые из которых представлены на фиг. 2. Поданные на управляющие входы ключей 25-29 сигналы М1-М5 определяют алгоритм их переключения. На выходе инверторной ячейки будет сформировано напряжение вида U33 (фиг. 2), реализующее алгоритм частичного широтно-импульсного регулирования (ЧШИР).

Таким образом, предложенное устройство для управления инверторной ячейкой позволяет обеспечить формирование квазисинусоидальной кривой выходного напряжения и регулирование его величины методом ЧШИР. Диапазон регулирования выходного напряжения инверторной ячейки увеличился на 15% (от минимального значения величины основной гармоники 0,588 Um, до 0,498 Um). Коэффициент гармоник выходного напряжения равен ,164.

Изобретение может найти применение при построении централизованных источников питания, когда требуется обеспечить согласование номинальных уровней напряжения питания и нагруз0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ки, а также стабилизацию выходного напряжения при изменении напряжения питания в достаточно широких пределах (±25%) при высоком качестве выходного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для управления инверторной ячейкой, включающей две стойки ключей с управляющими входами М1-М4, причем ключи с управляющими входами Ml и МЗ, соединенные с первой шиной питания, выполнены в виде встречно параллельно включенных транзистора и диода, а ключи с управляющими входами М2 и М4, соединенные с второй шиной питания в виде полностью управляемых ключей переменного тока, средние точки стоек ключей подключены к концам первичной обмотки трансформатора, средняя точка которой через ключ с управляющим входом М5, выполненный в виде встречно параллельно включенных транзистора и диода, подсоединена к второй шине питания, содержащее задатчик частоты, выход которого подключен к входу модулятора ширины импульсов и счетному входу N-канального регистра сдвига импульсов с парафазными выходами Q.,Q, . ..QNQH, подсоединенными к соответствующим входам пятиканального узла формирования управляющих сигналов, к оставшимся входам которого подключены парафазные выходы S, S модулятора ширины импульсов, а выходы М1-М5 предназначены для подключения к соответствующим управляющим входам ключей инверторной ячейки, причем связи между входами и выходами М2, М4, М5 узла формирования управляющих сигналов определяются следующими логическими выражениями:

QZS+QZQN.,S+QN.,QNS; ( Q1S+QaQN.,S+QN.,QNS; .,S+QZQN,S,

отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и улучшения качества выходной электроэнергии за счет уменьшения коэффициента гармоник выходного напряжения, регистр сдвига импульсов выполнен семиканатьным , а связи между входам узла формирования уп51474814 6

равняющих сигналов и выходами Ml,M1 Q6S+QZS+Q, Q-, ;

МЗ выполнены реализующими логические.,0 - ,Л „ .jr-p.

Mj Q6S+Q,S+Q,Q7. выражения:Х6 Х2

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников вторичного электропитания централизованного типа в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется обеспечить преобразование постоянного напряжения в переменное с улучшенным качеством (малой величиной коэффициента гармоник) и регулируемой величиной. Цель изобретения - упрощение и улучшение качества выходной электроэнергии за счет уменьшения коэффициента гармоник выходного напряжения. Устройство для управления инверторной ячейкой содержит задатчик частоты 1, модулятор ширины импульсов 3, регистр сдвига импульсов 2 и пятиканальный узел формирования управляющих сигналов 4. Устройство обеспечивает управление преобразователем постоянного напряжения в однофазное. Регулирование напряжения производится методом частичного широтно-импульсного регулирования. 2 ил.

О

7Г/2

ТС Фиг. 2

2Я