Способ управления преобразователем постоянного напряжения в переменное многоступенчатое Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

со

С

Изобретение относи гея к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями в системах электропитания, электроприводах. Цель изобретения - повышение надежности управления прробразовзтелем за счет усреднения коэффициента загрузки преобразовательных модулей. Цель достигается тем, что гз преоГфазоватрле, состоящем из п модулей, при использовании k модулей (k ri). в зависимости от требуемого уровня выходного напряжения на четном и нечетном периодах выходного напряжения, .используют различные последовательности включения и выключения модулей. 2 ил

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями постоянного напряжения в переменное в системах электропитания электроприводов, устройств автоматики и транспортных средств.

Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя путем снижения неравномерности загрузки преобразовательных модулей во времени.

На фиг. 1 представлена функциональная схема одного из вариантов преобразователя постоянного напряжения в переменное многоступенчатое, реализующего способ; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в преобразователе, иллюстрирующие способ.

Преобразователь состоит из восьми

преобразовательных модулей 1i, 12 1а,

соединенных последовательно по выходным цепям, управление преобразовательными модулями осуществляется от усилителей 2i, 222s, первые входы которых объединены и подключены к выходу генератора 3 импульсов упрзвпения, а вторые входы подключены к выходам коммутатора 4, и генератора 5 ведущего сигнала. Сигнальные входы коммутатора 4 подключены к выходам компараторов 6i, 62, , 6а. которые осуществляют сравнение напряжения с выхода интегратора 7, подключенного к первым входам компараторов, с величинами опорных уровней напряжения, поданных на вторые входы компараторов 6 Вход интегратора 7 подключен к выходу датчика 8 рассог- ласования. сравнивающего выходное

О 00

00 О

ю

напряжение UBUX преобразователя и напряжение ведущего сигнала Us с первого выхода генератора 5. С второго выхода генератора ведущего сигнала 5 короткие импульсы с частотой выходного напряжения преобразователя через счетный триггер 9 подаются на управляющий сход коммутатора 1.

Предлагаемый способ управления реализуется следующим образом.

В преобразовптоле постоянное напряжения в переменное многоступенчатое, состоящем из п идентичных преобразовательных модулей 1, соединенных между собой по выходным цепям последовательно, определяют количество модулей k, участвующих в данный момент п работе Значение k может определяться зараж О. либо 13 зависимости от уровня управляющего или сигнала обратной связи н соответствии с заданным значением выходного напряжения преобразователям при его регулировании. Значение k может быть целым числом от 0 до п. Если определенное значение находится в пределах 1 k (n-1), то это соответствует тому, ч го в формировании выходного напряжения преобразователя участвуют не все модули, т.е. модули между собой имеют различную загрузку. Для снижения неравномерности загрузки на нечетном периоде выходного переменного напряжения осуществляют следующую последовательность включения преобразовательных модулей: 1-й, 2-й (К-1)-й, k-й,

последовательность отключения: k-й, (k-1)й2-й, 1-й: на четном периоде выходного

напряжения осуществляют следующую последовательное гь включения преобразовательных модулей: n-й, (п-1}-й,..., (n-k+1)-ii, последовательность отключения: (п-кМ)-й, (n-k+2)-u(п-1)-й, n-й. При этом количество модулей, участвующих в формировании выходного напряжения, от периода к периоду не меняется и форма выходного напряжения благодаря последовательному соединению модулей остается неизменной.

Преобразователь предназначен для формирования на выходе переменного од- нополярного квазисинусоидалыюго ступенчатого напряжения. Форма и амплитуда выходного напряжения задаются генератором 5. Б начальный момент времени to (фиг. 2) выходное напряжение преобразователя з соответствии с ведущим сигналом 1)э долхчно быть равно нулю. Это соответствует выключенному состоянию всех преобразовательных модулей 1, Исходное состояние схзмн характеризуется нулевым

уровнем выходного напряжения счетного трш г ера 9, управляющего работой коммутатора 1. Haun 3rj ca первый период формирования выходного напряжения. При

увеличении ведущего сигнала U3 на выходе датчика 8 пояпляется ситал рассогласования Ли (фиг. 2), который интегрируется ин- тег ратиром / и одпетс-ч на компараторы 6i,. . бо

0 При превышении проинтегрированным сигналом первого опорного уровня Uon i (т- омеиг ii, фиг. 2) cpaGaiывает ком- паря гор 6i и споим си. налом через коммутатор 4 и усилитель 2i импульсов

5 управления разрешает прохождение импульса генератора 3 ня преобразовательной модуль и biйодное напряжение преобразователя п/понч-но возрастает, сигнал рассогласования ступенчато умень0 шается. При язпышйшгм увеличении ведущего сигнала U cm нал рассогласования Ди снопа увеличившейся Срабатывает компаратор G; (момент i, фиг, 2) и включается преоСразопатсльнчй модуль 1. Вы5 ходное напряжение преобразователя снова ступенчато уреличипзигся. Последующие процессы аналогичны до момента включения необходимого числа модулей k. при котором выходное напряжение преоб0 рззовагеля ;ii,m .данному ампли- уд ному зчачению. R данном случае k 6. Из диаграммы на фиг. 2 видно, что последовательность вктюч ния преобразовательных модулей следующая: 1-й, 2-й5 и, 6-й. На

5 спадающей выходного напряже- 4iisi процессы происходят в обратном поогдке Для уменьшения выходного напряжения сначала отключается шес- юй модуль, затем - пятый и так далее

0 ДО первого.

Таким образом, в работе преобразователя на первом периоде выходного напряжения в работе не участвуют 7-й и 8-й модули, остальные модули включаются в ра5 боту, но с различной загрузкой.

В конце периода формирования выходного напряжения генератор ведущего сигнала 5 вырабатывает импульс, изменяющий состояние счетного триггера 9, управляю0 щего работой коммутатора 4. На выходе трип ера 9 появляется единичный уровень. Датьнейшие процессы включения преобразовательных модулей протекают аналогично описанным за исключением того, что

первый сиг нал включения преобразовательного модуля от компаратора 6т с помощью коммутатора 4 поступает на восьмой мод/ль, второй сигнал управления от компара- topa G поступает на седьмой модуль (фиг. 2, пометы tia, tin) и т.д.

Таким образом, на втором периоде фор мируетсл следующая послсдоаа льногть включения1 8-й, 7-й . 3-й При последовательность обратная 3 и. л-м, 1- й, 8-й. По окончании второго периода фор мирования под действием импульса г, выхода генератора ведущего сигнала 5 счетный триггер 9 снова пере лючается и схемл переходит в исходное сосгопчие

Как видно из диаграммы фиг. 2, из за того-, что в работе участвует одинаковое ко личество модулей, выходное няпря емю на втором периоде идентично РЬ ходкому пряжению на первом периоде Благодлрч такому способу коэффициент загрузки модулей выравнивается

Способ наиболее эффективен при чипе преобразовательных модулей k щих в работе, равном и бол полочины общего их количества.

В данном примере описано i( ормиро а ние однополярного пульсирующего напря жения квазисинусоидяльчои формы Полученное напряжение может бьп ь поеоб- разовано далее в переменное диухполпр- ное синусоидальное любым известным способом, например, с помощью дополнительного низкочастотного коммутатора переключение которого можег осуществ ляться сигналами с выхода три rep 8

При формировании полного дв /полярного выходного напряжения ге ергтор 5 должен формировать однополярное квззи синусоидальное напряжение удвоенной частоты.

Таким образом, способ управления отличается от известных более высокой надежностью, обусловленной выравниванием коэффициента загрузки преобразовательных модулей, входящих в состав преобразователя.

Формула изобретения

Способ управление прег бразоп-ттг/юм постоянного напряжения в перемегног многсступемиатое, состоящим из п ИДРНТИЧ ных преобразовательных модулей, сп°ди net- межцу собой по выходным гепям последовательно заключающийся в том что задают на периоде выходного напряже

ния преобразователя k уровней аппргнсимз ции выгодного напряжения, делят период выходного напряжения чг валы аппроксимации, на каждом ичтег вале аппроксимации вктючяют столкко

преобразовательныл модулей, сколько грс буется для получения заданного на дат гм интервале уровня аппроксимации мыхсднс го напряжения и отклюиают остjflbHbio, о т л и чающийся тем, что, с целью повышении

надежности работы преобразователя пу усреднения коэффициента згнрузки преобразовательных модулей, нумеруют все преобразовательные модупи, фикси руют нечетные и четные периоды выходного напряжения преобразователя на каждом очередном интервале аппрокси мацпи нечетного периода включают еле дующие преобразовательные модули первый, второй, , (k-1) и, k-и, не or пючая ранее включенные модули на следующих интервалах аппроксимации отключи от последовательно k-й, (k-1)-n , второй, первый преобразовательные модули на каждом очередном интервале аппрокгимаЦ-1И четного периода последовательно включают n-й, (п- 1)-и, . (n-k+2)-H (n-k-i 1) п преобразовательные модули не отключая ранее включенные, а на следующих интер валах аппроксимации отключают (n-k 1) и,

(n-k+ 2)-й,. , (п -IJ-й, n-й преобразовательные модули

«

/

«л

,

i

Е. - 1

л

«

х

«V

ь

Л;

w.

Хг/