ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ т-ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ОДНОФАЗНОЕ1ВСЕСОЮЗНАЯ 15 ВАТЕНТйв- " TfXHHqECJTAgЬИБЛИОТЕКЛЭти недостатки обусловлены несо- вершеством примененной структуры систем управления, которые построены по многоканальному принципу. 30'Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения.Известны преобразователи т-фазно- го напряжения в однофазное, выполненные в виде комплекта из N амплитудно-импульсных модуляторов на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, а также содержащие блок управления, состоящий из заданного генератора, 2Ы-канального распределителя импульсов и'N оконечных усилителей мощности [1] и [2].Недостатком этих преобразователей является низкое качество выходной энергии. Так при m = N = 3 коэффициент гармоник выходного напряжения этих преобразователей равен 31,08%. Другим недостатком является возможность появления низкочастотной модуляции выходного напряжения при несимметрии импульсов управления силовыми ключами амплитудно-импульсных модуляторов.25101520Известна система управления для преобразователя частоты, выполненного по так называемой структуре с суммированием в общем узле Гз] .Из известных схемных решений преобразователей т-фазного напряжения в однофазное наиболее близким является преобразователь, содержащий N . амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде основной и дополнительной 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 2М-канального распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам N основны:' усилителей мощности, источника опорного напряжения, N дополнительных усилителей мощности, а также блока формирования управляющих напряжений, входами подключенного к выходам 2М-канального распределителя импульсов и выходу задающего генератора, а выходами связанного со входами N дополнительных усилите- Советский патент 1981 года по МПК H02M5/27 

лей мошности, причем выходы N основных и Н дополнительных усилителей мощности нагружены на управляющие входы силовых ключей соответственно основных и дополнительных стоек N амплитудно-импульсных модуляторов. Блок формирования управляющих напряжений состоитИЗ N каналов формирова ния управляющих напряжений, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно схемы выделения управляющих импульсов, управляемого генератора пилообразного напряжения, схемы сравнения, один из входов которой связан с источником опорного напряжения, и схемы синхронизации, выполненной на комбинированном i-K триггере, тактовым входом связанным с выходом схемы сравнения, а управляющими i-K входами соединенным с соответствующими выходами 2М-канального распределителя импульсов. Принцип работы основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного т-фазного переменного напряжения (т 3) с частотой f , вспомо гательным т-фазным переменным напряжением () с частотой f. После пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного vn-фазного напряжения вспомогательным формируются промодулированные напряжения, алгебраическое су1«плирование которых дает квазисинусоидальное напряжение на выходе преобразователя 4. Существенным недостатком этого преобразователя является наличие низ кочастотной модуляции выходного напряжения, возникающей при несимметрии вспомогательного т-фазного пере менного напряжения. Несимметрия вспо могательного т-фазного переменного Напряжения является результатом неидентичности параметров N каналов формирования управлякнцих Напряжений друг относительно друга, в частности неидентичности пилообразных напр жений при неизменной величине опорн го напряжения. Цель изобретения - улучшение кач ства выходного напряжения путем уст ранения в нем низкочастотной модуля ции. Поставленная цель достигается те что преобразователь т-фазного напря жения в однофазное, содержащий N ам литудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инве тора в виде двух стоек силовых ключ с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обМотки которых образуют общий рыход преобразователя, а также систему управления, содержащую источник опо ногд напряжения, задгиощий генератор и основной 2N-канальный распределитель импульсов,выходы которого чере первый комплект из N усилителей мощности связаны со входами силовых ключей первых из указанных стоек, второй комплект из N усилителей мощности, выходами связанных со входами силовых ключей вторых из указанных стоек, и, кроме того, блок формирования управляющих напряжений, входами подключенный к выходам основ-, ного 2М-канального распределителя импульсов и выполненный в виде соединенных последовательно схемы выделения управляющих имдульсов, управляемого генератора пилообразного напряжения, схелял сравнения, одним из входов соединенной с источником опорного напряжения, а также схемы синхронизации, выполненной на триггере, управляющими входами связанного с парафазными выходами основного 2М-:канального распределителя импульсов, дополнительно снабжен схемой ИЛИ, одним из входов подключенной к выходу схемы сравнения, другим входом - к выходу схемы выделения управляющих импульсов, а выходом соединенной со . входом синхронизации, схемой выделения установочных импульсов, одним из входов подключенной к выходу схекы сравнения, а другим входом к выходу указанной схемы ИЛИ, дополнительным 2М-канапьным распределителем импульсов, выходами подключенным к входам второго комплекта из N усилителей мощности, а управляющими входами соединенным с выходами схемы синхронизации, основным и дополнительным делителями частоты, тактовыми входами подключенными к выходу задающего генеоагторау. а выходами - соответственно к тактовым входам основного и дополнительного 2К-канальных распределителей импульсов, причём дополнительный делитель частоты установочным входом связан с выходом схемы выделения установочных импульсовНа фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя при m N 3; на фиг. 2 - структурная схема блока формирования управляющих напряжений; на фиг. 3 - йЬимер выполнения схемы ИЛИ и схекы выделения установочных импульсов на логических элементах 2И-НЕ; на фиг. 4 - дополнительный 2М-канальный распределитель иглпульсов и схема синхронизации, собранная на триггере; на фиг. 5 - пример выполнения дополнительного делителя частоты на комбинированных i-K триггерах; на фиг. 6 - диаграммы, поясняющие работу одноканальной систекы форьгарования вспомогательного т,-фазного переменного напряжения (т - N 3). Предлагаемый преобразователь т-фазного напряжения в однофазное (фиг.1) содержит N амплитудно-импульсных модуляторов 1 (), выполненных по схеме однофазного инвертора в ви де двух стоек 2 и 3 силовых ключей с двухсторонней проводимостью, подключенных к фазам 4, 5, 6 и 7 входного напряжения, а выходами нагруженных на трансформаторы 8, последо вательно соединенные выходные обмот ки котоЕялх образуют общий выход 9 и 10преобразователя, а также систему 11управления, состоящую из задающе го генератора 12, основного 2Ы-кана ного распределителя 13 импульсов, выходы которого через первый компле 14 из N усилителей 15 мощности связаны со входами силовых ключей пер(вых из указанных стоек 2, второго комплекта 16 из N усилителей 15 мощ ности, выходами связанных со входам силовых ключей вторых из указанных стоек.3, источника 17 опорного напряжения, блока 18 формирования управляюишх напряжений, входами соединенного с одними из парафазных выходов 19 основного 2М-канального распределителя 13 импульсов, входом 20 связанного с источником 17 опорного напряжения, дополнительного 2М-канального распределителя 21 импульсов, выходами подключенного ко входам второго комплекта 16 из N ус лителей 15 мсяцности, а управляющиьда входами 22 соединенного с соответст вунвдими выходами блока формирования управляющих напряжений, основного 23 и дополнительного 24 делителей частоты, тактовыми входами 25 подклю ченными к выходу задающего генератора 12, а выходами 26 - соЛветственно к тактовым входам основного 13 и дополнительного 21 2ы-канальных . распределителей импульсов,причем дополнительный делитель 24 частоты установочным входом 27 связан с выходом блока 18 формирования управляю щих напряжений с выходом 28 схемы выделения установочных импульсов. Блок 18 формирования управляющих напряжений (фиг.2) выполнен в виде соединенных последовательно схемы 29 выделения управляющих импульсов, управляемого генератора 30 пилообраз ного напряжения, cxefea 31 сравнения, однимиз входов 20 соединенной с источником 17 опорного напряжения, схемы 32 синхронизации, выполненной на триггере 33, управляющими i-K входами связанном с парафазными выходами 19 основного 2Й-канального распределителя-13 импульсов, схемы ИЛИ 34, одним из входов подключенной к выходу 35 схемы 31 сравнения, другим входом - к выходу 36 схемы 29 вьвделения управлякадих импульсов, а выходом 7 соединенной со входом схемы 32 синхронизации, схемы 38 выделения установочных импульсов, од ним из входов подключенной к выходу 35 схемы 31 сравнения, другим входом - к выходу 37 схемы 34 ИЛИ, причем выход 28 схемы 38 выделения установочных импульсов связан с установочным входом 27 дополнительного делителя 24 частоты. На тактовые входы 25 основного 23 и дополнительного 24 (фиг.5) делителей частоты поступают импульсы 39 (фиг.6) с выхода задающего генератора 12. Основной и дополнительный делители частоты выполнены по одинаковой схеме, например, на комбинированных i-K триггерах и имеют коэффициент деления равный, например, четырем, кроме того, в дополнительном делителе частоты входы раздельной установки триггеров в состоянии 1 (входа S) соединены между собой и образуют установочный вход 27 дополнительного делителя 24 частоты, с выхода 26 основного делителя 23 частоты напряжение 40 поступает на тактовый вход ОСНОРНОГО 2N-KaHcLnbHoго распределителя 13 импульсов (N m 3). На выходах основного 2Н-канального распределителя 13 импульсов формируются напряжения 41, 42 и 43 (противофазные напряжения для наглядности не показаны), сдвинутые друг относительно друга на 120. Синхронно с напряжением, например, 41, принятым за ведущее, схемой 29 выделения-управляющих импульсов вырабатываютсв Ь(пра яющие импульсы 44, запускак1цие |управляемый генератор 30 пилообразного напряжения, на выходе которого получаем пилообразное напряжение 45. Пилообразное напряжение 45 поступает на один из входов схемы 31 сравнения, на другой вход 20 которой подается опорное напряжение 46 с источника 17 опорного напряжения. В результате сравнения напряжений 45 и 46 на выходе 35 схемы 31 сравнения вырабатывается напряжение 47 и через схему 34 ИЛИ поступают управляющие импульсы 44 с выхода 36 схемы 29 выделения управляющих импульсов, предназначенные для обеспечения работоспособности схекы 32 синхронизации при пропадании напряжения 47, что возможно при уходе уровня опорного напряжения 46 ниже минимального уровня пилообразного напряжения 45. На управляющие входы схемы 32 синхронизации, выполненной на комбинированном i-k триггере 33, поступает ведущее напряжение 41 с парафазных выходов 19 основного 2М-канального распределителя13 импульсов, в результате чего на выходах схемы 32 синхонизации формируется синхронизируюее напряжение 48, сдвинутое на угол L относительно,ведущего напряжения 1. -Величина угла Ь- зависит от уровя опорного напряжения 46. В моменты сравнения опорного напряжения 46 и пилообразного напряжения 45 схемой 38 выделения установочых импульсов формируются установочые импульсы 49, поступающие на устаовочный вход 27 дополнительного деителя 24 частоты. Установочные имульсы 49 устанавливают дополнительный делитель 24 частоты таким образом, что он начинает деление только с приходом первого же импульса 39 с выхода задающего генератора 12 на. тактовый вход 25 дополнительного делителя 24 частоты вслед за моментом сравнения пилообразного напряжения 45 и опорного напряжения 46. При уходе onopHOip напряжения 46 ниже минимального уровня пилообразного напряжения 45 роль установочных импульсов 49 исполняют управлящие импульсы 44. С этой целью один из входов схемы 38 выделения установочных импульсов соединен с выходом 37 упомянутой схеки 34 ИЛИ.

Синхронизирующее напряжение 48 поступает на управляющие входы 22 дополнительного 2М-канальнрго распределителя 21 импульсов, выполненного,/ например, по схеме парафазного сдви гаюиего регистра. Тактовый вход дополнительного 2М-канального распределител.я 21 импульсов соединен с вы- : ходом 26 дополнительного делителя 24 частоты. На выходе 26 дополнительного делителя 24 частоты вырабатывается напряжение 50, которое поступает на тактовый вход дополнительного 2N-KaHanbHoro распределителя 21 импульсов. На выходах дополнительного 2N-кансшьного распределителя 21 импульсов формируются напряжения 51, 52 и 53, сдвинутые относительно напряжений 41, 42 и 43 на угол Ч li + Т, где Т - период следования импульсов 39 с выхода задающего генератора 12, т.е. ошибка регулирования равна величине Т.. Увеличивая частоту следования импульсов 39 с выхода задаиощего генератора 12, и увеличивая коэффициент деления основного 23 и дополнительного 24 делителей частоты можно ошибку регулирования Т свести к пренебрежимо малым величинам, при сохранении высокой степени симметрии напряжений 51, 52 и 53. Алгебраическим суммированием напряжений 41, 42 43 и соответствукяцих напряжений 51, 52, 53 получаем вспомогательное т-фазное. (.т 3) переменное напряжение 54, 55, 56 с высокой степенью симметрии.

Таким образом, применение одноканальной системы формирования вспомогательного m -фазного переменного напряжения позволяет значительно улучшить качество выходного напряжения путем устранения в нем низкочастотной модуляции.

Формула изобретения

Преобразователь т-фазного напряжения в однофазное, содержащий N амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде двух стоек силовых ключей . с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последоJ вательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, содержащую источник опорного напряжения, задакхций генератор, основной 2Н-канальный распределитель импульсов, выходы которого через первый комплект из N усилителей .мсяцности связаны со входами силовых ключей первых из указанных стоек, второй комплект из N усилителей мощности, выходами связан ных со входами силовых ключей вторых из указанных стоек, и, кроме того, блок формирования управляющих напряжений, входами подключенный к выходам основного 2Н-канального распреде0 лителя импульсюв и выполненный в виде 1соединенных последовательно схемы выделения.управляющих импульсов, управляемого генератора пилообразного напряжения, cxeNoj сравнения, одним- из

5 входов соединенной с источником опорного напряжения, а также схемы синхронизации, выполненной на триггере, управляющими входами связанным с парафазными выходами основного 2М-каQ нального распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем устранения в нем низкочастотной модуляции,он дополние тельно снабжен схемой ИЛИ, одним

из входов подключенной к выходу схемы сравнения, другом входом - к выходу cxeNW выделения управляющих импульсов, а выходом соединенной со входом схеки синхронизгщии, схемой

0 выделения установочных импульсов, которая одним из входов подключена к выходу схемы сравнения, другим входом к выходу указанной схемы ИЛИ, дополнительным 2Ы-канальным распределителем импульсов, выходгили подключенным ко входам второго комплекта из N усилителей мощности, а управляющими входами соединенным с выходами схемы синхронизации, основным и до50 полнительным делителями частоты,

тактовыми входами подключенными к выходу задающего генератора, а выходами - соответственно к тактовым входам основного и дополнительного 2Nf. -канальных распределителей импульсов, причем дополнительный делитель частоты установочным входом связан с выходом схемы выделения установочных импульсов.

Источники информации,

принятые во внимание при э-кспертизе

1. Карташов Р.П., Чехет Э.М. Функциональные схемы преобразователей частоты. Устройства преобразова65 тельной техники. Вып. 2, Киев, 1969. 2.Пьяных Б.Ё. Исследование не.симметричных. режимов преобраэователей частоты с однократной модуляцией. Дне. на соиск. учен, степени канд. техн. нау:. ИЭД АН УССР, Киев, 1972. 3.Мацык Г.С. Исследование и разработка способов преобразования параWметров -электроэнергии с помощью статических преобразователей. Канд. дне., . М., МЭИ, -1972, с. 351. 4. Авторское свидетельство СССР j ° заявке 2641860/07, кл. Н 02 М 5/27, 07.07.78.

28

Я

н

Фиг,3