Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное Советский патент 1990 года по МПК H02M7/48 

(Л,

Изобретение относится к электротехнике (преобразовательной технике) и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания с синусоидальным стабилизированным выходным напряжением. Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения преобразователя за счет уменьшения его коэффициента гармоник и упрощение устройства. Устройство для управления преобразователем содержит задатчик 1 частоты двенадцатиканальный регистр 2 сдвига, модулятор 15 ширины импульсов и три идентичных узла 16 - 18 формирования управляющих управляющих сигналов. В отличие от известного, в предложенном устройстве выход задатчика частоты подключен к входу регистра сдвига непосредственно. Устройство обеспечивает управление преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, содержащим три однофазные инверторные ячейки с трансформаторным выходом. Каждая ячейка выполнена по схеме мостового инвертора и снабжена стойкой дополнительных ключей, подключенной к второй дополнительной первичной обмотке трансформатора. Регулирование напряжения осуществляется методом частичного широтно-импульсного регулирования в диапазоне ±20%. 3 ил.

Os

V4 СЛ 00

sj

счет уменьшения его коэффициента гармоник и упрощение устройства. Устройство для управления преобразователем содержит задатчик 1 частоты, двенадцатиканаль- ный регистр 2 сдвига, модулятор 15 ширины импульсов и три идентичных узла 16-18 формирования управляющих сигналов. В отличие от известного в предлагаемом устройстве выход задатчика частоты подключен к входу регистра сдвига непосредственно. Устройство обеспечиваетуправление

Изобретение относится к злетротех- нике(преобразовательной технике) и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания с синусоидальным (стабилизированным) в определенном диапазоне выходным напряжением.

Цель изобретения -улучшение качества выходного напряжения преобразователя путем уменьшения его коэффициента гармоник, а таюке упрощег ие устройства для управления.

На фиг. 1 представлена кринципиаль ная схема устройства для управления преобразователем; на фиг. 2 - принципиальная схема силовой части преобразователя постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное: на фиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, и выходное напряжение (фазное) преобразователя .

Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в квазисинусоидальное включает в себя задатчик 1 частоты, выходом подключенный к счетному входу двенадцатикана.пьного регистра 2 сдвига, с парафазными выходами Qi, QiQi2, Qi2.

Регистр 2 может быть выполнен, например, на двенадцати К-триггерах 3-14 (на фиг. 1 показаны только триггеры 3, 4 и 13, 14) с перекрестной связью. Задатчик 1 частоты подключен также к модулятору 15 ширины импульсов, выходом S подсоедине- ному к входу трех аналогично выполненных узлов 16-18 формирования управляющих

сигналов Mj3Mj6 . К остальным входам

узлов 16-18 подключены выходы регистра 2 сдвига. При этом выходы Qi, Qi, Qg, 69,-Qs, Qs триггеров 3, 11, 7 регистра 2 образуют выходы Mji и Mj2 непосредственно, минуя узлы 16-18.

преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, содержащим три однофазные инверторные ячейки с трансформаторным выходом. Каждая ячейка выполнена по схеме мостового инвертора и снабжена стойкой дополнительных ключей, подключенной к второй дополнительной первичной обмотке трансформатора. Регулирование напряжения осуществляется методом частичного широт- но-импульсного регулирования в диапазоне ±20%. Зил.

Аппаратурная реализация узлов 16-18 формирования управляющих сигналов, обеспечивающая связи между их входами и выходами, определяется следующими логическими вь1ражениями:

Mj3 (SiZiQi+ S Di+2 QKII;

Mj4 Qj-i-4 0|-ьэ5 Qi+2 Qi+ii;

Mj5 Qi+1 + М|з;

Mj6 OKI Mj4.

Индекс i для фазы A равен 1, для фазы В I 9, для фазы С I 17, Если результирующий индекс при Q (адрес регистра сдвига 2 импульсов) оказывается больше 12 (числа триггеров 3-14) следует осуществить замену адреса путем уменьшения его на 12 с одновременной инверсией выхода (Qi Qk-H2 Ok), причем эту операцию можно повторять неоднократно до удовлетворения поставленному условию.

Схемотехническая реализация приведенных логических выражений для Mj3 -Mj6 может быть различной в зависимости от серии и типа стандартных цифровых логических микросхем. На фиг. 1 приведен один из возможных вариантов. Так, каждый из узлов 16-18 содержит два элемента ЗИ-НЕ 19 и 20, два элемента ЗИ 21 и 22 и два элемента 2ИЛИ-НЕ 23 и 24. Канал узла 16, предназначенный для формирования управляющего 0 сигнала Мдз (МА4) содержит последовательно соединенные элементы ЗИ-НЕ 19(20) и ЗИ 21(22), На выходе последнего формируется сигнал, определяемый выражением МАЗ QsQioS QaQis (Мл QsQioS 03612). 5 Для формирования управляющего сигнала, MAS (МАб) используется дополнительно элемент 2ИЛИ-НЕ 23(24), к одному из входов которого подключены выход элемента ЗИ 21 (ЗИ 22) и соответствующий выход регистра 2 сдвига импульсов На выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 23(24) формируется сигнал MAS

Q2 + МАЗ (МА6 U2 + МА4).

10

6

0

5

0

Выходы узлов 16-18 формирования управляющих сигналов ключами преобразователя и выходы триггеров 3, 11 и 7 связаны через усилительно-развязывающий узел 25 с управляющими входами соответствующих ключей силовой части преобразователя, приведенной на фиг. 2. В ее состав входят три мостовые инверторные ячейки 26-28. выполненные в виде двух основных стоек ключей 29-40 (например, на транзисторах, шунтированных диодом) и третьей вспомогательной стойки ключей 41-46 переменного тока. Точки соединения ключей 29-40 основных стоек подключены к основным первичным обмоткам 47-49 соответствующих выходных трансформаторов 50-52, а точка соединения ключей 41-46 вспомогательной стойки - к одному из концов соответствующей из дополнительных обмоток 53-55, другой конец которой подсоединен к разноименному концу соответствующей из основных первичных обмоток 47-49, Вто- ричные обмотки 56-58 трех траксформато- ров 50-52 соединены в звезду.

Принцип работы преобразователя поясняется временными диаграмами, приведенными на фиг, 3, где представлены: Ui - сигнал с выхода задатчика 1 частоты, синхронизирующего работу преобразователя; и 15 - сигнал S с выхода модулятора 15 ширины импульсов. Длительность а этого сигнала пропорциональна ве,чичине Uct, определяющей величину выходного напряжения преобразователя. С выхода регистра 2 получают симметричные импульсы U3-Ui4 прямоугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на угол 7Г/12 (из - Ui4 на фиг. 3). После осуществления логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических злементов 21-24 узлов 16-18 получают новые последовательности упраЕляюа;их им- пульсов, определяемые приведенными логическими выражениями. Номер каждого из элементов 19-24 в узле 16 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из кото- рых представлены на фиг. 3. В результате ключи 29-46 преобразователя переключаются в соответствии с разработанным алгоритмом. Регулировочные паузы а. и

дополнительные импульсы при этом вводятся

не на всем интервале проводимости 0-яи п- 2я, а только на определенном участке (U2i- U24 на фиг. 3). При симметричной нагрузке преобразователя, соединенной в звезду без нулевого прОБОда, фазное напряжение на на- грузке (при соответствующей величина регулировочной паузыог) имеет вид UA (фиг. 3),

0 5

0 5 0 5 0

5

Предлагаемое устройство для управления преобразователем может быть использовано при проектировании централизованных источников вторичного электропитания в тех случаях, когда требуется обеспечить согласование номинальных уровней напряжения питания и нагрузки, а также стабилизацию выходного напряже- в диапазоне до ±15-20% при высоком его качестве. Бесфильтровый способ улучшения качества преобразованной электроэнергии обеспечивает также хорошие массогабаритные и динамические показатели преобразователя.

Формула изобретения Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, включающим три мостовые инверторные ячейки, каждая р виде двух основных стоек ключей с управляющими входами Mji, Mj2 и Mj:i. Mj4 соответственно и третьей вспомогательной стойки ключей переменного тока с управляющими входами Mj5. Mj6 где j А, В, С - индекс фазы, причем точки соединения ключей основных стоек каждой инверторной ячейки подключены к основной первичной обмотке состветстеующего выходного трансформа- гора, точки сое.цинения ключей вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной первичной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, содержащее задатчик частоты, связанный с двенадцатиканальным регистром сдвига.

парафазные выходы Qi.QiQi,Qi,.,.,Qi2,Qi2

которого подключены к соответствующим входам трех аналогично выполненных узлов формирования управляющих сигналов, к выходу задатчика частоты подключен также модулятор ширины импульсов, выходом S соединенный с одним из входом указанных узлов формирования управляющих сигналов, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам Mj3MJG соответствующих ключей преобразователя, а управляющие входы Mji. Mj2 ключей первой основной стойки связаны с выходами две- надцатиканального регистра сдвига непосредственно, так, что Mji Qi, Mj2 Qi, где i 1 (9, 17) соответственно для j А (В, С), причем если результирующий индекс при Q оказывается больше двенадцати, то его величина уменьшается на 12 с одновременной инверсией адреса выхода регистра сдвига, отличающееся тем. что, с целью улучшения качества выходного напряжения преобразователя за счет уменьшения его

коэффициента гармоник и упрощения уст-j f,fl ОмОнэЗ QMQi-t-n: Mj4 - Qi+4Ql- «S

ройства, связи между входами и выходами ОмСц ц;

указанных узлов формирования управляю-Mj5 - OKI + Mj3; Mje - Qi+i Mj4.

ЩИХ сигналов выполнены реализующими следующие логические выражения:

.2

О

т

Фиг. 5

ЗЛ/2