Способ формирования квазисинусоидального переменного напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M7/5395 

Ш

С

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей преобразователя, реализующего способ. При использовании инверторных ячеек с нулевой точкой питания с трансформаторным выходом формируют несколько одинаковых по амплитуде переменных с частотой F напряжений, имеющих форму меандр, последовательно сдвигают эти напряжения относительно друг друга на угол γ, трансформируют их с гальванической развязкой и суммируют в общем контуре. Число суммируемых напряжений задают четным, в положительных и отрицательных полуволнах каждого из напряжений выделяют временные интервалы, на которых частоту напряжений повышают до значений F=φFN/γ, где N - целое число. Преобразователь, реализующий предлагаемый способ, содержит шесть объединенных по входу инверторных ячеек 1-6, выполненных по схеме с нулевой точкой питания с трансформаторным выходом, причем вторичные обмотки 7-12 трансформаторов 13-18 соединены последовательно. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

ел

оо

СП

00

угол у , трансформируют их с гальванической развязкой и суммируют в общем контуре. Число суммируемых напряжений задают четным, в положительных и отри- цательных полуволнах каждого из напряжений вьщеляют временные интервалы, на которых частоту напряжений повышают до значений F Т Fn/J, где п - целое число. Преобразователь, ре- п

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в си- стемах вторичного электропитания и электропривода,

Цель изобретения - улучшение массо- габаритных показателей аппаратуры, реализующей способ и минимизация искажений квазисинусоидальпого напряжения при одновременном упрощении реализации.

На фиг. I представлены временные диаграммы, поясняющие способ для слу- чая, когда L 6, угол У л /Э, а число п 2; на фиг, 2 - силовая часть преобразователя постоянного напряжения в квазисинусоидальное, реализующего предпоженньй способ; на фиг. 3 - блок-схема блока управления преобразо ватепем на фиг, 2; на фиг, 4а,б - вре менные диаграммы, поясняюпще алгоритм функционирования преобразователя.

Существо предложенного способа по

ясняется на примере при числе суммируемых Напряжений L б (фиг, 1).

В соответствии с. предлагаемым способом на определенных интервалах:

jfCj О - J(j - 1)Т/з

и J(j - D +lr- (j - 1) +5

IT

частоту каждого из напряжений U, уве-

личивают

с F до f - Z -f

n, где n целое число (на фиг,16 п 2), j - :номер напряжения данной группы. При iэтом высокочастотные напряжения во ;второй половине (группе) составляющих устанавливают противофазны- I ми относительно высокочастотных сос- :тавляЬщих в соответствующих напряже- : ниях и 2, 23 первой половины ( груп- |ПЫ. Например, в первых напряжениях jUj, и U,j (при 3 1) первой и второй ;групп (в пределах периода) на высокую частоту f 18 F (при п 2 и у ir/9)

апизующий предлагаем 1Й способ, содержит шесть, объединенных по входу ин- верторных ячеек 1-6, выполненных по схеме с нулевой точкой питания с трансформаторным выходом, причем вторичные обмотки 7-12 трансформаторов 13-18 соединены последовательно, 1 з,п. ф-лы, 4 ил.

|5

2о

25 JQ;

35

40

45

50

переходят на интервалах О -ТГ/3 иТ- 4/31, причем в напряжении высокочастотную составляющую задают противофазной высокочастотной составляющей и, первой группы. Аналогично формируют две другие пары напряжений U,J5 и , с соответствующими фазовыми сдвигами. Суммарное напряжение и в известном и в предлагаемом способах при одинаковых условиях по L и У по величине и по форме .оказьшается одинаковым.

Рассмотрим конкретньй пример предлагаемого преобразователя постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное напряжение, реализующего способ. На фиг, 2 показана силовая часть преобразователя, вьшолненная в виде шести объединенных по входу ин- верторных ячеек 1-6 по схеме с нулевой точкой питания с трансформаторными выходами, причем вторичные обмотки 7-12 трансформаторов 13-18 соединены последовательно,

Ключи инверторных ячеек 1-6 управ- ляют сигнала 1И ,, V ПО 5Ц г(1)(() ,i,W )4wt« 4UiJ Ч бИ Ф й-иГ. -VeojC lt,) ; которые реализуются .системой управлё- тш (фиг, 3). Последняя содержит пос-. ледовательно связанные между собии задающий генератор 19 с прямым 20.и инверсным 21 выходами и регистр 22 сдвига с. информационным 23 и тактовым 24 в содами, выходами связанный с управляющими входами пары ключей j-й инверторной ячейки, где j 1,6- номер инверторной ячейки. Кроме того, система управления содержит делитель 25 частоты на девять, включенный между прямым выходом 20 задающего генератора 19 и информационным входом 23 регистра 22 сдвига с выходами р - Ро , который та:ктовым входом 24 подключен к инверсному, выходу . 21 задающего генератора, а также рас5 .

-пределитель импульсов 26, выполненный из четырех последовательно соединенных 1К-триггерах 27-30 с прямыми и инверсными выходами Q; и 0-, , где i 1,4 - номер триггера, причем счетный вход 31 первого триггера 27 соединен с выходом делителя 25 частоты, а логический узел 32, выходами связанный с зтравляющими входами со- ответствугощих ключей инверторных ячеек, реализует логические выражения:

,0) (Р( - 1)- QI + (р, + Р,) Q,,

Ц игГ U1) )

2(.Г 41.) (PI + PjQc

2

г( н г(о (П (Рг + Р})

(Р.

+ Pj) Q,:

мг) ) 0 J (,()° (Т} + Р4) 4 (Рэ + P4)-Q

Vfeui 1(я;

Алгоритм функционирования преобразователя обеспеч1шаю1чий улучшение его массогабаритных показателей, по- ясияется временными диаграммами на фиг. 4. Используемые при напряжениях U(m) индексы (т) отражают принадлежность их соответствутощему узлу или точкам схемы:

iJ . - сигнал (напряжение) на пряПереключение ключей в соответствии с поступающими на их управляющие входы сигналами управления обеспечивают формирование на выходах инверторных ячеек 1-6, а также на первичных и вторичных 7-12 обмотках трансформаторов 13-18 напряжений U, if, (фиг. 4Si). Напряжение Ь на выходе преобразователя получают суммировании

(А)

onлп ем в выходной цепи из последовательмом выходе 20 задающего ге-4Uм., , „

.q.но соединенных вторичных обмоток 7-12

трансформаторов 13-18 напряжений Ug, - выходной сигнал делителя

25 частоты; , -U(pq - выходные сигналы регистра 22 сдвига;

- сигналы в соответствую точках логического узла 32;

%) -U(i1

и. Форма напряжения U показана на фиг. 4&,

д5 В соответствии с предлагаемым способом, например, на интервалах О - ТГ/З и (Г - 4/3 |Г, определяемых выражением (1) дпя напряжения U;, (при j J), переходят на высокую частоту

U( сигналы на прямом и .

инверсном выходах 1К-тригге- ра 27;

сигналы, подаваемые на управляющие входы силовых ключей первой инверторной ячейки ;

г 26 напряжения, формируемые на вторичных обмотках 7-12 трансформаторов 13-18.

U - напряжение на выходе

преобразователя.

Рассмотрим работу преобразователя на примере формирования напряжения U с числом ступеней L 3 (фиг, 45). Задающий генератор 19 формирует :ia прямом и инверсном выходах парофазные импульсы тактовой частоты. С вьгхода 20 задающего генератора импульсы U., поступают на вход делителя 25 частоты, с выхода которого импульсы с частотой, в 9 раз меньшей тактовой частоты, поступают на информационный вход 23 регистра 22 сдвига и тактовый вход 31 первого триггера 27 распределителя 26 импульсов, На выходах

PI р. регистра сдвига формируют по35 следовательность прямоугольных импуль- 20 сов , - 11(р9 (фиг. Да), причем

фазовый сдвиг между импульсами составляет у .

Сигналы с выхода регистра 22 сдвига и распределителя 26 имттульсов пос- 25 ле соответствующей логической обработки в логическом узле 32 поступают (после предварительного усиления и гальванической развязки) на управляющие входы транзисторов ячеек - 6 30 (фиг. 2).

Переключение ключей в соответствии с поступающими на их управляющие входы сигналами управления обеспечивают формирование на выходах инверторных ячеек 1-6, а также на первичных и вторичных 7-12 обмотках трансформаторов 13-18 напряжений U, if, (фиг. 4Si). Напряжение Ь на выходе преобразователя получают суммировании. Форма напряжения U показана на фиг. 4&,

д5 В соответствии с предлагаемым способом, например, на интервалах О - ТГ/З и (Г - 4/3 |Г, определяемых выражением (1) дпя напряжения U;, (при j J), переходят на высокую частоту

где п 1 (фиг. 4J).

f : :р,

О Положительный эффект достигается

за счет того, что взаимокомпенсацюо суммируемых напряжений осуществляют на более высокой частоте f (в сравнении с низкой выходной частотой F). Формула изобретения 1. Способ формирования квазисинусоидального переменного напряжения.

при котором формируют L одинаковых по амплитуде переменных с частотой F прямоугольных напряжений, последовательно сдвигают по фазе эти напряжения относительно друг друга и суммируют,

о тличающийся

тем,

10

что, с целью улучшения массогабарит- ных показателей реализующей его аппаратуры, число L задают четным, а последовательный фазовый сдвиг Х для всех напряжений задают одинаковым по величине и по знаку в положительных и отрицательных -полуволнах каждого из L/2 напряжений, образующих первую группу, и в отрицательных и положительных полуволнах каждого из L/2 остальных напряжений, образующих вторуь группу, при отсчете от начала положительной волуволны первого напряже- jn ния с У О вьщеляют временные интер-, валы соответстве1шо

Л) ) j/f).)

Ф} 5

//;

HJ - ) - J(J - 1) 1

.n|f(j - 1) -7- 5(j - 1) -. ITна этих временных интервалах частоту напряжений повышают до значения f ITFn/J, причем в отрицательных полуволнах j-ro напряжения одной группы высокочастотное напряжение (частоты f) устанавливают противофазным высокочастотному напряжению, находящемуся в положительной полуволне j-ro напряжения другой группы, где j 1, L/2 - порядковый номер напряжения каждой группы, an- целое число. 2. Способ по п. 1, о т л и Ч: а - ю щ и и с я тем, что, с целью минимизации искажений квазисинусоидапьно- го напряжения при одновременном упрощении реализации, угол Jf задают равным J 2 if/SL.

)

ГЗОСПЙ

f и 0- фиг г

:S

«s« KJ

:s ::

о

:5