Способ управления преобразовательными ячейками Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах преобразования электрической энергии для питания различного рода потребителей энергии (электротехнология, электропривод, системы электропитания).

Известен способ управления преобразовательными ячейками, соединенными по входу последовательно, имеющими общий силовой трансформатор, состоящий в том, что осуществляют синхронную коммутацию силовых управляемых ключей в этих ячейках 1.

Недостаток известного способа заключается в сложности схемной реализации, так как существенно усложняется конструкция силового трансформатора и необходимо устройство управления с значительным числом гальванически развязанных выходных канапо, равным числу коглмутируемых силовых ключей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления, при котором осуществляют коммутацию каждой из преобразовательных ячеек и сравнивают напряжения питания данной ячейки с заданным уровнем, в результате чего вырабатывают сигнал на вмравнивание напряжений питания преобразовательных ячеек t2.

Недостатки известного способа повышенные потери энергии,а также невысокая надежность, обусловленная тем, что передача энергии может носить только односторонний характер.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности.

10

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формируют дополнительный заданный уровень, превышаюошй основной, а оба уровня делают меньше полус5ммы напряжений

15 питания данной и соседней преобразовательных ячеек, после чего производят упомянутое С1 авнение напряжений и вь ябатывают сигнал на вьфавнивание напряжения, который запреща20ет включение данной ячейки, если ее напряжение питания станет меньше заданного уровня, и разрешает включение преобразовательной ячейки, если напряжение питания ячейки ста25нет выше дополнительного уровня.

На -чертеже представлена схема работы двух соседних преобразовательных ячеек.

Схема содержит преобразовательные,

30 ячейки М и (М+1)соответственно 1 и 2,

конденсаторы 3 и 4 фильтров этих ячеек; резистивные делители напряжения 5 и 6; шины питания 7,. 8 и 9 преобразовательных ячеек 1 и 2; нагрузка 10, общая для системы последовательно соединенных ячеек.

Ячейки 1 и 2 входят в систему из N ячеек, соединенных по входу последовательно. Соответственно последовательно соединены конденсаторы 3 и входных фильтров ячеек 1 и 2. Управляющие входы преобразовательных ячеек 1 и 2 соединены с выходами резистивных делителей напряжения 5 и 6, включенных между шинами питания 7 и 9. Выходы преобразовательных ячеек подключены к общей нагрузке 10 , системы последовательно соединенных преобразовательных ячеек.

Способ управления преобразовательными ячейками состоит в следующем.

При первоначальном включении на конденсаторах 3 и 4 устанавливаются напряжения, обратно пропорциональные емкости этих конденсаторов. В дальнейшем эти напряжения изменяются в соответствии с величиной тока, потребляемого ячейками по входной цепи. У ячейки с большим током напряжение уменьшается, а у другой ячейки соответственно возрастает.

Пусть большим током обладает ячейка 1, и уменьшается напряжение на конденсаторе 3 ее входного фильтра. Когда это напряжение, обозначаемое Е(д, станет меньше, чем cLx) ,, где Е м4-1- напряжение на конденсаторе фильтра ячейки 2, а А.л,1, ячейка 1 отключается. При этом напряжение питания ячейки 2 больше, чем E,+E() 1/2, и поэтому эта ячейка остается so включенном состоянии. Ток этой ячейки производит заряд конденсатора 3 фильтра ячейки 1 и напряжение на нем возрастает. Когда напряжение достигает значения oLj tS(A+ +Е vv-n /2, где A,-rcLy Hod ij-cl/ произойдет включение ячейки 1. При этом напряжение питания ячейки 2 по-прежнему больше, чем ,1/2, поэтаэму она остается во включенном состоянии. Снова одновременно включены обе ячейки и снова начинает уменьшаться напряжение на конденсаторе 3 входного фильтра ячейки 1, потребляющей больший ток по входу. Далее описанные процессы повторяются.

Если обеспечить значения cL/tHcLi близким к 1, то в системе соединен: ны: последовательно преобразовательных ячеек установится состояние, прикотором напряжения питания соединенных последовательно ячеек пульсируют

(возрастают и уменьшаются), но остаются близкими к E/N, где Е - напряжение питания системы N преобразовательных ячеек, соединенных последовательно .

f Предлагаемый способ управления преобразовательныг и ячейками обеспечивает уменьшение потери энергии, так как выравнивание напряжений не происходит за счет обмена энергией между преобразовательными ячейками через специально введенные для этой цели цепи обмена; упрощение силовой части преобразовательных ячеек/ так как она не содержит цепи и элементы, необходимые для передачи энергии от одной ячейки к другой для выравнивания напряжений питания; повышение надежности, так как выравнивание напряжений на конденсаторах входных; фильтров происходит при любом соотношении 0 между напряжениями на конденсаторах соседних ячеек.

Формула изобретения

Способ управления преобразовательными ячейками, входы которых соединены последовательно, состоящий в том, что осуществляют коммутацию каждой из преобразовательных ячеек и ср внивают напряжения питания данной ячейки с напряжением заданного уровня, в результате чего вырабатывают сигнал на выравнивание напряжений питания преобразовательных ячеек, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, формируют напряжение дополнительного- заданного уровня, повышающего основной, а оба уровня устанавливают меньше полусуммы напря0 жеНИИ питания данной и соседней преобразовательных Ячеек, после чего производят указанное сравнение и вырабатывают сигнал на выравнивание напряжений, который запрещает включение данной ячейки, если,ее напряжение питания станет меньше заданного уровня, и разрешает - .включение данной ячейки, если ее напряжение питания станет больше дополнительноQ го заданного уровня,

Источники информации, , принятые во внимание при экспертизе

1.Моин B.C., Лаптев Н.П. Стабилизировань ые транзисторные преобразователи. М., Энергия, 1972, с. 442, рис. 11-9,г.

2.Моин B.C., Лаптев Н.н, Стабилизированные транзисторные npqo6pa зователи. М., Энергия, 1972,

- с. с442, рис. 11-9,е.

lUi

ш