1
Изобретение относится к преобразовательной текинке и может быть испол1 зовано в частотнорегулируемом электроприводе и автономных системах электроснабжения.
Известен преобразователь т фазного напряжения в однофазное, вьтолненный в виде комплекта из Н амплитудно-импульсных модуляторов на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, а также содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора, 1М - канальноРо распределителя импульсов и К1 оконечных усилителей мощности Щ .
Недостатком эТого преобразователя является низкое качество выходной энергии. Так .при rn N - 3 коэффициент гармоник выходного напряжения этих преоб- рдазователей равен 31.08%.
Известен преобразователь фазного напряжения в однофазное с улучшенным гармоническим составом выходного напряжения, который достигается добавле-
нием второго комплекта из N амплитудно-импульсных модуляторов 2.
Это является существенным недостат ком преобразователя, так как приводит к двойному увеличению количества силовых ключей.
Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий VJ амплитудно-импульсных модуляторов, подключенных к фазам входногр напрязкения,. выполненных по схеме однофазного инвертора в виде первой и второй стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состо$пцую из задающего генератора, 1м - канального распределителя импульсов, выходы которого подключе.ны к управляющим входам ключей амплитудно-импульсных модуляторов через Н основных усилителей мощности. Принцип работы этого преобразователя основан на пофазной амгиптгудно-импульсной модуляции основного гп- фазного переменного напряжения (т-З) с частотой i: вспомогательным tri - фазным переменным напряжением (т-3) типа меандр с частотой iij, , После пофазной амплитудноимпульсной модуляции основного m - фазного напряжения вспомогательным формируются промодулированные напряжения, алгебраическая сумма которык дает квасзисинусоидальное напряжение на выходе преобразователя гп - фазного напряжения «в однофазное ,3, Недостатком этого преобразователя является сравнительно низкое качество выходной анергии. Так при m -3, Ц -3 коэффициент гармоник выходного напряжения К,- в-О.З. Цель изобретения - улучщение качества выходной энергии преобразователя путем улучщения гармонического состава выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь г - фазного напряжения в однофазное, содержащий 4 ам- плитудно-импульсных модуляторов, выяол ненных По схеме однофазного инвертора в виде первой и второй стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую из последовательно связанных между собой задающего генератора и IN - канального распределителя импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам ключей амплитудно-импульсных модуляторов через N основных усилителей мощности, снабжен источником опорного напряжения, Vt дополнительными усилителями мощности, а также блоком формирования управляющих напряжений, состоящим из М каналоё формирования управляющих напряжений, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно схемы выделения управляющих импульсов, управляемого генератора пилообраз ного напряжения, схемы сравнения, один из входов которой связан с источником опорного напряжения, и схемы синхронизации, причем входы блока формирования управляющих напряжений подключены к выходам 2Ы - канального распределите ля импульсов и k выходу задающего генерат ра, выходы этого блока связаны со входами. t-i дополнительных усилителей мощности, а выходы последних и выходы N основ ных усилителей мощности подключены к управляющим входам ключей, соответственно, первой и второй стоек амплитудно-импульсных модуляторов. При этом каждая из схем синхронизации выполнена на комбинированном J-IR триг- гере, тактовым входом связанным с вы- xoiDioM соответствующей схемы сравнения, управляющими j- входами соединенным с соответствующими выходами 2Ы- канального распределителя импульсов. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - пример выполнения силового ключа с двухсторонней проводимостью; на фиг. 3 - структурная схема одного на каналов блока формирования управляющих напряжений; на фиг. 4 - пример выполнения схемы синхронизации, собранной на комбинированном J Ц триггере; на фиг. 5 - диаграммы, поясн$аои111е работу одного из каналов блока формирования управляющих напряжений; на фиг. 6 - диаграммы, поясняющие формирование квазисинусоидального напряже- ния на выходе преобразователя го - фаз- ного напряжения в однофазное; на фиг. 7зависимости выходного напряжения и коэффициента гармоник от величины угла для случая .т - ь. 3; на фиг. 8 - диаграммы, поясняющие формирование вспомогательного переменного напряже- ния для случая Н -6; на фиг. 9- зависимости выходного напряжения и коэффициента гармоник от величины угла о( для случая rrv 3, N 6. Предлагаемый преобразователь «т -фазного напряжения в однофазное содержит Н амплитудно-импульсных модуляторов 1, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде первой 2 и второй 3 стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью, каждый из которых выполнен, например, в виде однофазного .двухполупериодного выпрямителя 4 с силовым транзистором 5, включенным в диагональ постоянного тока, входными выводами подключенных к фазам 6, 7, 8, 9 входного напряжения (та 3), а выходами нагруженных на трансформаторы Ю, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход 11, 12 преобразователя, а также систему 13 управления, состоящую из последовательно связанных между собой задающего генератора 14 и 2М-каналького распределителя 15 импульсов, выходы 16, 17, 18 которого подключены ко 5 входам основных усилителей 19 мот- ности, источника 2О опорного напряжени М дополнительных усилителей 21 мощности, а также блока 22 формирования .управляющих напряжений, входами ченного к выходам 16, 17, 18 2N - канального распределителя 15 импульсов и выходу 23 задающего генератора 14, а выходами 24, 25, 26 связанного со входами М дополнительных усилителей 21 мощности, причем выходы К основных 19 и N дополнительных 21 усилителей мощности нагружены на управляю щие входы силовых ключей соответственно первых 2 и вторых 3 стоек Н амплитуд но-импульсных модуляторов 1. Блок 22 формирования управляющих напряжений состоит из Н каналов 27 формирования управляющих напряжений, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно схемы 28 выделения управляющих импульсов, управ ляемого генератора 29 пилообразного напряжения, схемы 30 сравнения, один из входов которой связан с источником 20 опорного напряжения, и схемы 31 синхронизации. При этом схема 31 синхронизации выполнена на комбинированном j - if триг гере 32, тактовым входом 33 связанным с выходом скемы ЗО сравнений, а управ ляющими t входами 34 соединенньгм с соответствующими выходами 2 Н - канального распределителя 15 импульсов. На входы схемы 28 выделения управляющих импульсов одного из N каналов 27 формирования управляющих напряжений блока 22 формирования управляющих напряжений поступают напряжения 35, 36 с выходов 16, 17 2N- канального распределителя 15 импульсов и последовательность импульсов 37 с выхода 23 задающего генератора 14. На выходе схемы 28 выделения управляющих импуль сов формируется последовательность им- пульсов 38, запускающих управляемый генератор 29 пилообразного напряжения, синхронно с напряжением 36. Пилообразное напряжение 39 поступает на вход схемы сравнения ЗО, на другой вход которой подается опорное напряжение 4О от источника 20 опорного напряжения. В результате сравнения напряжений 39, 40 на выходе схемы 30 сравнения формируется последовательность 41 импульсов, управляющая работой схемы 31 син- хронизации. На выходе схемы 31 синхронизации вырабатывается напряжение 42, сдвинутое относительно напряжения 36 746 на некоторый угол сЛ. . Величина угла зависит от уровня опорного напряжения 4О на выходе источника 20 опорного напряжения. НаПряжение в качестве управляющего подается на силовые ключи основных стоек 2, а напряжение 42 - соответственно на силовые ключи дополнительных стоек 3 одного из N амплитудно-импульсных модуляторов 1. На выходе амплитудноимпульсного модулятора 1 формируется промодулированное напряжение 43, что математически соответствует умножению одной из фаз основного рп - фазного переменного напряжения 44 на вспомогательное напряжение 45. Принцип работы предлагаемого преоб- разователя основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного ГГ - фазного переменного напряжения 46, 47, 48 (m:r 3) с частотой , вспомогательным гп -фазным перемен- ным напряжением (т-З) 49, 50, 51 с частотой f 1. После пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного m - фазного напряжения 46, 47, 48 вспомогательным 49, 50, 51 получаем промодулированные напряжения 52, 53, 54, алгебраическое суммирование котсР: рых дает квазисинусоидальное напряжение 55 на выходе преобразователя m - фазного напряжения в однофазное. Изменяя величину опорного напряжения 4О, т. е. изменяя величину угла cj , можно регулировать коэффициент гармоник выходного напряжения. Кривой 56 (фиг. 7) представлена зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения от величины угла dv: К р :f (tak/qk), кривой 5 7- ависимость выходного напряжения от величины угла cS. : AfpQ (ЛМ „д) для случая m 3, N .3. Так при , --,, / ГГ man - - ,-nian TVlOIlt- . . rTlrtv На диаграмме 58 показан вид одной из фаз вспомогательного Ч - фазного переменного, напряжения для случая ГП 3, Н -6, а на диаграммах 59, 6О - напряжения, из которых путем алгебраического суммирования формируется вспомогательное напряжение 58. Кривой 61 показана зависимость коэф-. фициента гармоник выходного напряжения от величины угла ck () а на графике 62 - зависимость выходно- го напряжения от величины угла : U/U «f (()для случая гп««3, .:°° п «- °/° U/Um«-0.e9 Таким образом, использование истданика опорного напряжения, Н дополнительных усилителей мощности, а также блока формирования управляющих напря жений позволяет значительно улучшить гармонический состав выходного напряжения. Ф-о рмулаиз обретения 1. Преобразователь гп- фазного напряжения в однофазное, содержащий М амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инверто ра в виде первой и второй стоек силовых ключей с двух:сторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую из последователь но соединенных между собой задающего генератора и. 2 Ц - канального распреде лителя импульсов, выходы которого. подключены к управляющим входам ключей амплитудно-импульсных модуляторов через 4 основных усилителей мощности, отличающийся тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения, он снабжен источником опорного напряжения, N дополнительными усилителями мощности, i а также блоком формирования управляющих напряжений, состоящим из Н кана- лов формирования управляющих напряжеНИИ, каждый из которых выполнен в ви. ,де соединенных последовательно схемы выделения управляющих импульсов, упраь ляемого генератора пилообразного напря- -. жения, схемь сравнения, один из входов которой связан с источником опорного напряжения, и схемы синхронизации, причем входы блока формирования управляющих напряжений подключены к выходам 2 N - канального распределителя импульсов и к выходу задающего генератора, выходы этого блока связаны со входами J дополнительных усилителей мощности, а выходы последних и выходы К основных усилителей мощности подключены к управляющим входам ключей, соответственно, первой и второй стоек амплитудноимпульсных модуляторов. 2. Преобразователь по п. 1, о т л и чающийся тем, что схема синхро- низации выполнена на комбинированном J-Vi триггере,. тактовым входом связанным с выходом схемы сравнения, а управлшощими j -Х входами соединенным с соответствующими выходами 2N- канального распределителя импульсов. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Пьяных Б. Е. Исследование несимметричных режимов преобразователей частоты с однократной модуляцией. Диссерт. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. ИЭД АН Украинской ССР, Киев, 1972, с. 212-215. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2495993/24-О7, 1977. 3. Карташов Р. П., Чехет Э. М. Функциональные схемы преобразователей частоты. Устройства преобразовательной техники . Вып. 2, Наукова думка , Киев, 1969.
РГГЛ rrvi
4
00 Ф
и..и и
(
It
U)i/2.2
25 «/7
2в
2
L.:
27
23
50
3/
фиг.5
Н
L
jgJJ
Jj
I
3
71
L
фиел
I I I 11 III I I I
w
. J9
II
I-1 r
J
I1
че
чъ
.. JL
r,%
т f-«ч:
во Q3
60 qe
40 Q
20 Q2
0
0,2Qf(f0,8 ,
oL (0
фиг.7
/ V. 01 r. /. Fn е6 0,6 HO 0,4 20 0.2 0.2Q,40,6 фиг.Э 0,6iO ая
