Устройство для управления двухканальным трехфазным преобразователем Советский патент 1993 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в регулируемое или стабилизированное трехфазное как в системах управления эле к- 5 троприводом, так и в автономных системах централизованного питания, когда предъявляются повышенные требования к массо- габаритным показателям.

Цель изобретения - снижение искаже- Ю ний выходного напряжения и тока преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства управления; на фиг. 2 - структурная схема вариантов силовой части 15 трехфазного преобразователя, управляемого предлагаемым устройством; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства управления; на фиг. 4 а, б-временные диаграммы формирования выходного на- 20 пряжения, в, г - зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения KfOJ) от относительного угла регулирования of. При этом фиг. 4 а, в относится к заявляемому устройству, б , г - к прототипу.25

Устройство управления содержит последовательно связанные между собой за- датчик 1 частоты, делитель 2 частоты, Т-триггер 3, прямой Y и инверсный Y выходы которого соединены с информационны- 30 ми входами триггера 4 {для примера показан IK-триггер, хотя могут быть и другие тактирующие триггеры, например, 0-типа), счетный вход которого подключен к инверсному выходу X делителя 2. Инверсный выход 35 Y Т-триггера 3 соединен с счетным входом 1К-триггеров 5-7, собранных по кольцевой пересчетной схеме и образующих первый формирователь управляющих импульсов. Второй формирователь управляющих им- 40 пульсов выполнен на трех тактируемых IK- триггерах 8-10. информационные входы которых подключены к соответствующим выходам первого формирователя, а счетные - к прямому выходу X делителя 2, Тактовый 45 вход модулятора ширины импульсов (МШИ) 11 подключен к инверсному выходу задающего генератора. Информационный вход 1)у МШИ 11 является управляющим входом устройства. Два элемента 2И выполнены 50 для простоты на двух последовательно сея-4 занных логических элементах 2И-НЕ 13-16 с выходйми р, tpi, первые входы которых объединены и подключены к выходу Р МШИ 11. а вторые входы подключены срответст- 55 венно к прямому п и инверсному п выхода триггера 4. Выходные выводы р и pi элементов 2И-НЕ 14, 16 и парафазные выходы первого и второго формирователей импульсов ai, ai; bi, bi; ci, ci и aa. 32; b2, bz; C2, ca подключены на соответствующие входы ше- стиканального логического узла (ЛУ) 17 с парафазными выходами $, , где I 1-6, так, что при соответствующем выполнении каналов логического узла 17, обеспечивается реализация логических выражений.

В качестве примера приведена схема, содержащая два элемента ЗИ-НЕ 18 и 19, входами связанные соответственно с выходами р, bi, ci и р, bi, ci, и два элемента 2И-НЕ 20 и 21, одни входы которых подключены соответственно к выходам элементов 18 и 19. Второй вход элемента 2И-НЕ 20 соединен с выходом ai первого формирователя, а его вход - с вторым входом элемента 2И-НЕ. Выход 1/й элемента 21 подключен к объединенным входам элемента 2И-НЕ 22 с выходом 1р. Аналогично выполнены остальные каналы ЛУ 17, выходы которого t/4, fy связаны в общем случае через узел гальванической развязки и усиления с оот- ветствующими управляющими входами ключей силовой части преобразователя.

МШИ 11 может быть выполнен по классической схеме, содержащей генератор пилообразного напряжения 23 (ГПН), выходом связанный с неинвертирующим входом компаратора 24, инвертирующий вход которого является управляющим входом устройства Uy. Вход ГПН 23 является тактовым входом МШИ 11.

Вариант силовой части преобразователя, представленный на фиг. 2, содержит два трехфазных мостовых инвертора 25 и 26, параллельно соединенных по питающей сети постоянного тока. Выходы мостовых инверторов 25 и 26 подключены к первичным обмоткам трехфазных трансформаторов 27 и 28 соответственно, причем первичная обмотка трансформатора 27 соединена в звезду, а трансформатора 28 - в треугольник. Вторичные обмотки трансформаторов 27 и 28 соединены согласно последовательно и образуют выходные выводы преобразователя.

Работа устройства поясняется временными диаграммами на фиг. 3.

Принятые обозначения:

Ui выходное напряжение трансформатора 27,

U2 - выходное напряжение трансформатора 28,

U - результирующее выходное напряжение преобразователя,

игпн - выходной сигнал ГПН 23,

Uy - сигнал управления, обеспечивающий заданный закон регулирования выходного напряжения преобразователя.

X, X - парафазные выходные сигналы делителя 2,

Р - выходной сигнал МШИ 11,

, (pi выходные сигналы элементов 2И-НЕ 14. 16.

n, n - парафазные выходные сигналы триггера 4,

Y, Y - парафазные выходные сигналы Т-триггера 3,

si, аи 32, 32 парафазные выходные сигналы ЛУ 17 для двух каналов, сдвинутые между собой на тг/6.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства при числе регулировочных пауз N 12. Выходной сигнал с частотой f задатчика частоты 1 поступает на вход делителя частоты 2 с коэффициентом деления К (в данном случае К N/6 2) и инверсный ему - на. вход МШИ 11. Парафазные выходные сигналы делителя 2 X и X имеют частоту 1 /2f. Т-триггер 3 уменьшает частоту сигнала X в . Парафазные выходные сигналы Y и Y Т-триггера 3 с частотой 1/4f поступают на информационные входы IK-триггера 4, тактируемого по счетному входу сигналом X. Выходными сигналами этого 1К-триггера4 будут параф азные последовательности импульсов пип. Инверсный выходной сигнал Y Т-триггера 3 поступает на счетные входы IK-триггеров 5-7, соединенных по кольцевой пересчетной схеме и образующих первый формирователь управляющих импульсов с парафэзными сигналами ai. an bi, bi; ci, ci (на фиг. 3 приведены выходные сигналы одного канала ai, ai). Эти парафазные выходные сигналы представляют собой симметричную трехфазную систему управляющих импульсов, которые кроме того являются информационными входными сигналами для тактируемых триггеров 8-10 второго формирователя управляющих импульсов с параф азными выходными сигналами 32, 32: Ь2, Ьг С2, С2, сдвинутыми относительно системы импульсов первого формирователя на я/6. На счетные входы с IK-триггеров 8-10 поступает выходной сигнал X делителя 2. На входы компаратора 24, входящего в МШИ 11, поступают сигналы пилообразного напряжения Огпн(с ГПН 23), тактируемого инверсным сигналом задатчика частоты 1, и управляющий сигнал Uy. В компараторе 24 происходит сравнение этих сигналов и на интервале превышения уровня UrriH над уровнем 1)у на его выходе появляется сигнал прямоугольной формы. Периодическая последовательность этих импульсов является выходным сигналом МШИ 11 - Р. Этот сигнал совместно с пара- фазными выходными сигналами пип триг0

5

0

гера 4 поступает на входы элементов 2И. выполненных в данном примере на элементах 2И-НЕ 13-16, где осуществляется распределение периодической последовательности импульсов Р через один по двум каналам и (pi соответственно. Сигналы р и (pi совместно с парафазными выходными сигналэми обоих формирователей импульсов поступают на соответствующие входы каналов Л У 17, который реализует совокупность . логических выражений. Пара- .- фазлн ые ejbixoflHbie сигналы ЛУ 17 $$ (&, W № 4 на фиг, 3) имеют на полупери- одё проводимости две регулировочные паузы, длительность которых будет определяться коэффициентом заполнения сигнала Р МШИ 11 или уровнем сигнала Uy. Расположены регулировочные паузы на интервале от л/3 до 2 гг/3 относительно начала полупериода проводимости.

Выходные сигналы ЛУ 17 поступают через узел гальванической развязки и усиления на одноименные управляющие входы ключей трехфазных мостовых инверторов

5 25 и 26 (фиг. 2). При этом форма фазного выходного напряжения этих инверторов будет определяться как числом регулировочных пауз у драв дающих сигналов, например, 1,1рг. IJJH, 4, так и схемой соединения обмоток трансформаторов 27, 28, на которые нагружены инверторы. Таким образом, выходное напряжение Ui трансформатора 27 (для одной фазы), суммируясь с напряжением LJ2 трансформатора 28 через пофазно последовательно соединенные вторичные обмотки трансформаторов 27, 28, образуют выходное напряжение преобразователя УЈ. Число регулировочных пауз на периоде напряжения U будет опреде0 ляться заданным коэффициентом деления К делителя 2 частоты, а длительность пауз - уровнем управляющего напряжения Uy. Модуляция напряжения U будет частичной за счет несовпадающих по времени регулировочных пауз в LH и Ua, что, в свою очередь, обеспечивается описанной выше организацией работы предлагаемого устройства управления. Представленные на фиг. 4 зависимости подтверждают получение по- лбжительного эффекта.

Формула изобретения Устройство для управления двухка- нальным трехфазным преобразователем, выполненным в виде двух трехфазных инверторов, содержащее задатчик частоты со скважностью импульсов, равной двум, основным выходом подключенный к последовательно соединенным делителю частоты и Т-триггеру, модулятор ширины импульсов.

0

5

5

0

5

два формирователя, сдвинутых между собой на я/6 трехфазных систем прямоугольных управляющих импульсов, имеющие jnapa- Јазные выходы ai, ai: bi. bi; ci, ci и аа, aa; b2. b2; C2, C2. тактовый вход одного из них подключен к выходу делителя частоты, тактовый вход другого - к выходу Т-триггера, шести канальный логический узел с пара- фазными выходами 1, $ для подключения управляющих входов инверторов, где I 1- 6, отличающееся тем, что, с целью снижения искажений выходного напряжения и тока преобразователя, оно снабжено lK-триггером со счетным и информационными входами, двумя элементами 2И с выходами р и у)2, первые входы которых объединены и подключены к выходу модулятора ширины импульсов, вторые входы подключены соответственно к прямому и инверсному выходам IK-триггера, информационные входы которого подключены к прямому и инверсному выходам Т-триггера, эадатчик частоты и делитель частоты

выполнены с дополнительными выходами, инверсными основным и подключенными соответственно к тактовому входу модулятора ширины импульсов и счетному входу

IK-триггера, а связь шестиканального логического узла с выходами элементов 2И и формирователей сдвинутых между собой на jr/б трехфазных систем прямоугольных управляющих импульсов выполнена в соот- ветствии с логическими выражениями

1 ai (bi ci pi) + bi ci py,

15

V& bi (ai c p$ + ai ci (pv.

V-5 ci (ai bi pi) + ai bi ip

If a2 ( C2 #2) + D2 C2 (fK t/5 b2 (32 C2 pl) + 32 C2 P21 V-fe C2 (32 b2 pl) 32 b2 /%

Фиг 2

Фкг

,

О

JHHL

та

ТЕШ

а

a)

jFад

Q a а ф o,s ifl

5)Фиг 4

и,

at ь

ujt

о о; id v w V

г)