RU2366068C1 - Method of converting direct voltage to alternating voltage - Google Patents
Method of converting direct voltage to alternating voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366068C1 RU2366068C1 RU2008119922/09A RU2008119922A RU2366068C1 RU 2366068 C1 RU2366068 C1 RU 2366068C1 RU 2008119922/09 A RU2008119922/09 A RU 2008119922/09A RU 2008119922 A RU2008119922 A RU 2008119922A RU 2366068 C1 RU2366068 C1 RU 2366068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- demodulator
- frequency
- inverter
- keys
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано при разработке источников электропитания с улучшенными показателями качества.The invention relates to electrical engineering, in particular to power converting equipment, and can be used in the development of power supplies with improved quality indicators.
Известен способ преобразования постоянного напряжения в переменное, заключающийся в том, что с помощью инвертора формируют трехфазное переменное напряжение прямоугольной формы, которое трансформируют и передают в нагрузку [1]. Согласование уровней входного и выходного напряжений производят с помощью трехфазного трансформатора, работающего на выходной низкой частоте (50 Гц, 400 Гц), что ведет к ухудшению массогабаритных показателей устройства.A known method of converting DC voltage to AC, which consists in the fact that using an inverter form a three-phase AC voltage of a rectangular shape, which is transformed and transferred to the load [1]. Coordination of input and output voltage levels is carried out using a three-phase transformer operating at an output low frequency (50 Hz, 400 Hz), which leads to a deterioration in the overall dimensions of the device.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ преобразования постоянного напряжения в переменное, заключающийся в том, что постоянное напряжение преобразуют в высокочастотное с помощью управляемого инвертора, выходное напряжение которого трансформируют и затем снова преобразуют в напряжение низкой частоты в соответствии с алгоритмом, заданным блоком управления. Преобразование высокочастотного напряжения в низкочастотное осуществляют при помощи демодулятора, выполненного по инверторной схеме на полностью управляемых ключах переменного тока с двусторонней проводимостью [2].Closest to the invention, the technical solution is a method for converting direct voltage to alternating voltage, which means that the direct voltage is converted to high-frequency using a controlled inverter, the output voltage of which is transformed and then again converted to low-frequency voltage in accordance with the algorithm specified by the control unit. The conversion of high-frequency voltage to low-frequency is carried out using a demodulator made according to the inverter circuit on fully controllable keys of alternating current with two-sided conductivity [2].
Недостатком известного способа преобразования [2] является низкая надежность работы, обусловленная возможностью возникновения аварийной ситуации в схеме из-за высоких перенапряжений на управляемых ключах переменного тока демодулятора, возникающих при их переключении (из-за отсутствия в эти моменты цепей протекания реактивного тока индуктивной нагрузки).The disadvantage of this method of conversion [2] is the low reliability due to the possibility of an emergency in the circuit due to high overvoltages on the controlled keys of the AC demodulator that occur when they are switched (due to the absence of reactive current circuits of the inductive load) .
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является повышение надежности работы устройства.The technical result that can be achieved by using the invention is to increase the reliability of the device.
Технический результат достигается за счет того, что в способе преобразования постоянного напряжения в переменное, заключающемся в том, что постоянное напряжение преобразуют в высокочастотное с помощью высокочастотного управляемого инвертора, выходное напряжение которого трансформируют, а затем преобразуют в напряжение низкой частоты, изменяющееся в соответствии с заданным блоком управления алгоритмом с помощью демодулятора, выполненного по инверторной схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью (2), между полуволнами выходного напряжения высокочастотного инвертора с помощью блока управления вводят нулевую паузу, в течение которой переключают противотактно работающие ключи демодулятора, причем длительность нулевой паузы αΔ выбирают из условия:The technical result is achieved due to the fact that in the method of converting dc voltage to ac, which consists in converting dc voltage to high frequency using a high-frequency controlled inverter, the output voltage of which is transformed, and then converted to low frequency voltage, changing in accordance with a given the algorithm control unit using a demodulator made according to an inverter circuit on fully controlled keys with two-sided conductivity (2), between the floor by the output voltage waves of the high-frequency inverter, a zero pause is entered using the control unit, during which the counter-working demodulator keys are switched, and the duration of the zero pause α Δ is selected from the condition:
αΔ=θΔ+α [эл. град],α Δ = θ Δ + α [el. hail],
где α - угол регулирования выходного напряжения управляемого инвертора,where α is the angle of regulation of the output voltage of the controlled inverter,
θΔ - фиксированная минимальная нулевая пауза.θ Δ is a fixed minimum zero pause.
При этом блок управления дополнительно может обеспечивать одновременное проводящее состояние всех противотактно работающих ключей демодулятора при их переключении, длительность которого меньше длительности нулевой паузы между полуволнами высокочастотного напряжения инверторного узла.Moreover, the control unit can additionally provide a simultaneous conductive state of all counter-working demodulator keys when they are switched, the duration of which is less than the duration of the zero pause between the half-waves of the high-frequency voltage of the inverter unit.
Из источников информации известен способ повышения надежности работы противотактно работающих ключей инвертора с помощью введения нулевой паузы между командами на их переключение (см. кн. B.C.Моин и Н.Н.Лаптев «Стабилизированные транзисторные преобразователи» М.: Энергия, 1972 г.) Однако этот способ направлен на решение задачи исключения сквозных токов, возникающих при переключении противотактно работающих ключей. Его нельзя использовать в данной схеме демодулятора, т.к. введение пауз между управляющими сигналами неизбежно ведет к появлению перенапряжений на ключах, приводящих к аварийному состоянию элементов схемы (из-за индуктивного характера нагрузки). На ключах же данного модулятора принципиально невозможно появление перенапряжений, т.к. они переключаются при напряжении на них, равном нулю. Таким образом, из известных источников информации не следует очевидность использования известной технической методики в данном изобретении, что позволяет сделать вывод о соответствии данного способа критерию «изобретательский уровень».From sources of information, there is a known way to increase the reliability of operation of counter-working inverter keys by introducing a zero pause between the commands to switch them (see. BC BC Moin and NN Laptev “Stabilized Transistor Converters” M .: Energy, 1972) However This method is aimed at solving the problem of eliminating the through currents that occur when switching counter-working keys. It cannot be used in this demodulator circuit, because the introduction of pauses between control signals inevitably leads to the appearance of overvoltages on the keys, leading to an emergency state of the circuit elements (due to the inductive nature of the load). On the keys of this modulator, the appearance of overvoltages is fundamentally impossible, because they switch when the voltage on them is zero. Thus, from the known sources of information does not follow the obviousness of using the well-known technical methods in this invention, which allows us to conclude that this method meets the criterion of "inventive step".
На фиг.1 представлена схема трехфазного преобразователя постоянного напряжения в переменное, реализующего данный способ преобразования.Figure 1 presents a diagram of a three-phase DC-AC to AC converter that implements this conversion method.
На фиг.2 приведена функциональная схема блока управления преобразователя.Figure 2 shows the functional diagram of the control unit of the Converter.
На фиг.3 и фиг.4 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип формирования выходного напряжения и алгоритмы работы элементов блока управления.Figure 3 and figure 4 shows the timing diagrams explaining the principle of formation of the output voltage and the algorithms of the elements of the control unit.
На фиг.5 приведены временные диаграммы работы расширителя импульсов.Figure 5 shows the timing diagrams of the operation of the pulse expander.
Устройство (фиг.1) содержит два последовательно соединенных преобразующих звена - высокочастотный управляемый инвертор 1 с трансформаторным выходом и демодулятор 2, выполненный на полностью управляемых ключах 3÷8 переменного тока с двухсторонней проводимостью. Высокочастотный инвертор 1 состоит из двух инверторных ячеек, выполненных по нулевой схеме. Первая из ячеек содержит полупроводниковую часть 9 и трансформатор 10 с первичной 11 и вторичной 12 обмотками, а вторая - полупроводниковую часть 13 и трансформатор 14 с первичной 15 и вторичной 16 обмотками. Вторичные обмотки 12 и 16 соединены последовательно и подключены к силовым входным выводам m, l демодулятора 2. Точка соединения обмоток 12, 16 образует нулевой вывод О1 схемы. Ключи высокочастотного инвертора 1 и демодулятора 2 переключаются сигналами, формируемыми блоком управления 17 (ψ1…ψ4 и A, , B, , C, соответственно). Для улучшения качества преобразованной электроэнергии на выходе демодулятора может устанавливаться трехфазный Г-образный LC фильтр 18. Трехфазную нагрузку 19 (с нулевым выводом O2) подключают или к трехфазному выходу (A2, B2, C2) фильтра 18, или непосредственно к трехфазному выходу (A1, B1, C1) демодулятора 2.The device (Fig. 1) contains two series-connected converting links - a high-frequency controlled
Блок управления (фиг.2) содержит задатчик частоты 20, выход которого подключен ко входу делителя частоты 21, парафазными выходами подсоединенного ко входу первого распределителя импульсов 22, который выполнен по кольцевой пересчетной схеме. Высокочастотный узел содержит второй распределитель импульсов 23, входом подключенный к парафазным выходным выводам задатчика частоты 20. Модулятор ширины импульсов 24 выполнен в виде генератора пилообразного напряжения (ГПН) 25 и задатчика напряжения 26, выходы которых подключены ко входам первого компаратора 27. Вход задатчика напряжения 26 подключен к выходу узла сравнения 28 двух напряжений - напряжения уставки U0 и напряжения UДН от датчика выходного напряжения (при его стабилизации). Для логического инвертирования сигнала S (с выхода первого компаратора) используется логический элемент «НЕ» 29. Логический блок перемножения 30 выходных импульсов узла 23 и выходных импульсов распределителя импульсов 22 выполнен в виде 6 логических элементов «2И» 31…36, трех логических элементов «2ИЛИ» 37, 38, 39 и трех логических элементов «НЕ» 40, 41, 42. Связи между узлами 22, 23, 30 и между логическими элементами внутри блока 30 определяются логическими выражениями:The control unit (figure 2) contains a frequency adjuster 20, the output of which is connected to the input of the
, , , ,
Логический узел распределения импульсов 43 выполнен в виде 4-х логических элементов «2И» 44…47, 2-х логических элементов «2ИЛИ» 48, 49 и двух логических элементов «НЕ» 50, 51. Связи узла 43 с узлами 23, 24 и логическими элементами внутри узла 43 определяются следующими логическими выражениями:The logical node of the distribution of
, , , , , ,
Расширитель импульсов 52 выполнен в виде задатчика минимальной фиксированной паузы 53, второго компаратора 54 и шести логических элементов ИЛИ 55…60. Один вход компаратора 54 подключен к выходу ГПН 25, второй вход - к выходу элемента 53, а выход - к одним из входов логических элементов «2ИЛИ» 55…60, на другие входы которых поступают соответствующие сигналы с выходов логического блока перемножения 30. Выходной сигнал ΔS компаратора 54 имеет вид узких импульсов длительностью θΔ (фиг.5). Описанные логические связи определяются следующими логическими выражениями:The pulse expander 52 is made in the form of a setter minimum fixed pause 53, the
С выходов расширителя импульсов 52 снимают расширенные импульсы А1, , В1, , С, для управления ключами переменного тока 3…8 демодулятора 2. Принцип работы расширителя поясняется на фиг.6 на примере расширения импульсов f1 и . В реальной блок-схеме на фиг.2 вместо сигналов f1 и используются сигналы А, , В, , С, .From the outputs of the pulse expander 52 remove the extended pulses And 1 , , In 1 , , FROM, to control the AC keys 3 ... 8
При идеальном синхронном противофазном переключении ключей каждой пары в каждой из трех стоек моста демодулятора 2 расширитель импульсов 52 в принципе не требуется. Если же это условие не реализуется, что имеет место на практике, то с помощью расширителя импульсов 52 вводится принудительный режим перекрытия, при котором обеспечивается одновременное проводящее состояние противотактно работающих ключей демодулятора при их переключении. Длительность данного режима δ выбирается меньше длительности минимальной нулевой паузы θΔ между полуволнами высокочастотного напряжения инверторного узла. Введение режима перекрытия при переключении противотактно работающих ключей демодулятора 2 позволяет исключить перенапряжения, обусловленные реактивным током нагрузки с индуктивным характером.With perfect synchronous antiphase switching of the keys of each pair in each of the three pillars of the bridge of the
На фиг.3 представлены временные диаграммы рабочих процессов для случая, когда кратность высокой частоты f промежуточного преобразования относительно выходной частоты F взята небольшой - . Эквивалентное модулирующее воздействие (ЭМВ) для каждой фазыFigure 3 presents the timing diagrams of work processes for the case when the multiplicity of the high frequency f of the intermediate conversion relative to the output frequency F is taken small - . Equivalent modulating effect (EMW) for each phase
, , , ,
в компактной форме характеризующее закон квантования в ней преобразуемого энергетического потока, содержит постоянную составляющую. Такое соотношение ξ неприемлемо, например, в том случае, если в драйверах для ключей демодулятора 2 гальваническая развязка осуществляется с помощью трансформаторов. Во избежание такого режима число ξ в данном случае должно удовлетворять двум условиям: оно должно быть, во-первых, кратным 3, а, во-вторых, быть четным. В случае, если в драйверах гальваническая развязка осуществляется оптическим способом, число ξ может быть и не четным (но, по-прежнему, кратным трем).in a compact form, which characterizes the quantization law of the transformed energy flow in it, contains a constant component. This ratio ξ is unacceptable, for example, if in the drivers for the keys of the
На фиг.3 показаны:Figure 3 shows:
- два варианта импульсов (6F и 3F) на входе делителя частоты 21, которые отражают два возможных варианта построения распределителя импульсов 22;- two variants of pulses (6F and 3F) at the input of the
- p1, , p2, , p3, - импульсы на выходе распределителя импульсов 22, (сдвинутые между собой последовательно на угол 2π/3);- p 1 , , p 2 , , p 3 , - pulses at the output of the
- Uml - суммарное напряжение вторичных обмоток 12, 16 трансформаторов 10, 14;- U ml - the total voltage of the secondary windings 12, 16 of the
- UA1O1, UB1O1, UC1O1 - фазные напряжения на трехфазной нагрузке при наличии нулевого провода 01-0;- U A1O1 , U B1O1 , U C1O1 - phase voltages at a three-phase load in the presence of a neutral wire 01-0;
- ψА, ψВ, ψС - эквивалентные алгоритмы переключения противотактно работающих ключей 3 и 4; 5 и 6; 7 и 8 демодулятора 2 (без расширения управляющих импульсов);- ψ A , ψ B , ψ C - equivalent switching algorithms of counter-working keys 3 and 4; 5 and 6; 7 and 8 of demodulator 2 (without expansion of control pulses);
- UA2O2 - напряжение и iA2O2 - ток при RL нагрузке одной фазы (А2) при отсутствии нулевого провода 01-02 и выходного фильтра 18.- U A2O2 - voltage and i A2O2 - current at RL load of one phase (A2) in the absence of neutral wire 01-02 and output filter 18.
На фиг.4 представлены:Figure 4 presents:
- 2f1 и - парафазные импульсы на выходе задатчика частоты 34;- 2f 1 and - paraphase pulses at the output of the
- UГПН - выходное напряжение генератора пилообразного напряжения (ГПН) 25 и выходное напряжение Uα задатчика уровня 26 выходного напряжения;- U GPN - the output voltage of the sawtooth voltage generator (GPN) 25 and the output voltage U α of the master level 26 output voltage;
- S - импульсы на выходе компаратора 27;- S - pulses at the output of the
- - импульсы на выходе логического элемента 29;- - pulses at the output of the
- f1, и f11, - парафазные импульсы на выходах распределителя импульсов 23, (сдвинутые между собой на угол π\2);- f 1 and f 11 , - paraphase pulses at the outputs of the
- S·f11 - импульсы на выходе логического элемента 45;- S · f 11 - pulses at the output of the
- - импульсы на выходе логического элемента 46;- - pulses at the output of the
- - импульсы на выходе логического элемента 47;- - pulses at the output of
- ψ1, ψ2 и ψ3, ψ4 - алгоритмы переключения ключей высокочастотных инверторных ячеек 9, 13 соответственно;- ψ 1 , ψ 2 and ψ 3 , ψ 4 - key switching algorithms for high-frequency inverter cells 9, 13, respectively;
- Uml - напряжение на входе демодулятора.- U ml - voltage at the input of the demodulator.
На фиг.5 показан принцип расширения импульсовFigure 5 shows the principle of pulse expansion
- UГПН, UΔ - напряжения на выходе ГПН 25 и на выходе задатчика паузы 53;- U GPN , U Δ - voltage at the output of the
- ΔS - импульсы на выходе компаратора 54 длительностью δ;- ΔS - pulses at the output of the
- f1 и - импульсы, подлежащие расширению;- f 1 and - pulses to be expanded;
- (f1+ΔS), () - импульсы после расширения импульсов f1 и .- (f 1 + ΔS), ( ) - pulses after the expansion of pulses f 1 and .
Логическая функция расширения требуемого импульса, например f1, реализуется путем формирования (с помощью узлов 25, 53, 54) последовательности импульсов ΔS длительностью δ (фиг.5) и последующей их подачи на один из входов логического элемента 2ИЛИ, на второй вход которого подают импульсы f1. На фиг.2 эта функция расширения реализована для шести импульсов (А, , В, , С, ) управления ключами 3…8 демодулятора. Для этого используются 6 логических элементов 2ИЛИ 55…60.The logical function of expanding the required pulse, for example, f 1 , is realized by forming (using
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Высокочастотное напряжение Uml на входных выводах m, l демодулятора 2 имеет форму прямоугольных импульсов с нулевой паузой αΔ≥θΔ между его полуволнами. Оно формируется высокочастотным инвертором 1, который при низком значении напряжения питания (ЕП=12…30 В) целесообразно выполнять в виде двух инверторных ячеек 9, 13 с трансформаторным выходом. Ключи инверторных ячеек управляются сигналами ψ1, ψ2, ψ3, ψ4, которые формируются узлами 23, 24, 43 блока управления 17.The high-frequency voltage U ml at the input terminals m, l of
Трансформаторы 10, 14 обеспечивают повышение напряжения до требуемого уровня. Нулевая пауза αΔ=(θΔ+α) [эл. град] формируется за счет симметричного фазового сдвига на угол αΔ/2 в противоположные стороны напряжения одной инверторной ячейки относительно другой с последующим их суммированием в выходной цепи трансформаторов. При таком изменении угла αΔ фазовое положение результирующего напряжения Uml не изменяется, благодаря чему появляется гарантированная возможность осуществлять переключения ключей 3…8 демодулятора (в моменты, соответствующие середине нулевых пауз) при любом значении угла регулирования αΔ. Изменение его в пределах α=θΔ÷(π/2-θΔ) обеспечивает изменение напряжения Uml от максимального значения до 0.
Минимальная пауза θΔ между полуволнами высокочастотного напряжения (способствующая также снижению динамических потерь в ключах демодулятора) соответствует максимальному напряжению Uml и определяется задаваемой длительностью сигнала S (фиг.2). На практике она должна составлять от 2 до 4 микросекунд (в зависимости от частотных свойств транзисторов).The minimum pause θ Δ between the half-waves of the high-frequency voltage (also contributing to the reduction of dynamic losses in the keys of the demodulator) corresponds to the maximum voltage U ml and is determined by the set signal duration S (Fig. 2). In practice, it should be from 2 to 4 microseconds (depending on the frequency properties of the transistors).
При стабилизации выходного напряжения его уровень задается сигналом (уставкой) U0, подаваемым на один вход узла сравнения 28, на другой вход которого подается сигнал UДН от датчика выходного напряжения (на схемах он не показан).When the output voltage is stabilized, its level is set by the signal (setpoint) U 0 supplied to one input of the
При наличии нулевого провода 01-02 (фиг.1) демодулятор 2 работает следующим образом: в пределах 1-й положительной полуволны выходного напряжения UA101 (фиг.3) демодулятора его ключи 3, 4 переключают с частотой f. При этом работа этой пары ключей аналогична работе пары диодов в обычном выпрямителе, выполненном по нулевой схеме: положительную полуволну напряжения Uml подключают к фазе A1 с помощью ключа 3, а отрицательную его полуволну - с помощью ключа 4. Для изменения полярности низкочастотного напряжения UA101 в пределах 2-й его полуволны порядок работы ключей 3, 4 изменяют на обратный: с помощью ключа 3 к фазе А1 подключают отрицательную полуволну высокочастотного напряжения Uml, а с помощью ключа 4 - его положительную полуволну. По существу схема одной фазы демодулятора представляет собой схему однофазного двухполупериодного реверсивного выпрямителя. Работа ключей двух других фаз демодулятора аналогична, с той лишь разницей, что реверсирование знака полуволн низкочастотных напряжений UB101 и UC101 (с частотой F) осуществляют с последовательным фазовым сдвигом на угол 2π/3 (на выходной низкой частоте) относительно напряжения UA101.In the presence of a neutral wire 01-02 (Fig. 1), the
В случае отсутствия нулевого провода 01-02 (фиг.1) напряжение фазы А2 приобретает вид UA202, показанный на фиг.3.In the absence of a neutral wire 01-02 (Fig. 1), the voltage of phase A2 takes the form U A202 , shown in Fig. 3.
Алгоритм формирования выходных напряжений UA101, UB101, UC101 в формализованном виде может быть описан следующими выражениями:The algorithm for generating output voltages U A101 , U B101 , U C101 in a formalized form can be described by the following expressions:
, , , ,
где ψA, ψB, ψC - эквивалентные алгоритмы переключения ключей 3, 4; 5, 6 и 7, 8 (соответственно для фаз A1, B1, C1, о чем уже было сказано выше), которые имеют вид знакопеременных импульсов прямоугольной формы с единичной амплитудой. В правомерности описания (5) легко убедиться путем визуального перемножения соответствующих сигналов на фиг.3.where ψ A , ψ B , ψ C are equivalent key switching algorithms 3, 4; 5, 6 and 7, 8 (respectively, for phases A1, B1, C1, as was mentioned above), which have the form of alternating rectangular pulses with a unit amplitude. The validity of the description (5) can be easily verified by visually multiplying the corresponding signals in Fig. 3.
Дополнительно поясним физическую суть сигналов A, , B, , C, и эквивалентных алгоритмов переключения ключей. Сигналы A, B, C в коде «0-1» определяют алгоритмы переключения ключей 3, 5, 7, а сигналы , , в том же коде - алгоритмы переключения ключей 4, 6, 8 демодулятора. Поскольку ключи одной стойки переключают в противотакте (в случае отсутствия перекрытий δ в переключениях), то для алгоритмов переключения ключей одной фазы справедливы следующие выражения:In addition, we explain the physical essence of the signals A, , B, , C, and equivalent key switching algorithms. Signals A, B, C in the code "0-1" determine the key switching algorithms 3, 5, 7, and the signals , , in the same code, demodulator key switching algorithms 4, 6, 8. Since the keys of one rack are switched in counter-tact (in the absence of overlap δ in the switchings), the following expressions are valid for the algorithms for switching keys of one phase:
, , , ,
Выражения (6) говорят о том, что проводимость преобразующего тракта демодулятора остается неизменной.Expressions (6) indicate that the conductivity of the transforming path of the demodulator remains unchanged.
Разности же этих сигналов являются знакопеременными сигналами:The differences of these signals are alternating signals:
; ; ; ;
и представляют собой эквивалентный алгоритм переключения ключей (алгоритм квантования или изменения знака энергетического потока) соответствующей фазы. Используемая формализация описания удобна для описания процесса преобразования одной (высокой) частоты f в другую (низкую) частоту F.and represent an equivalent key switching algorithm (a quantization algorithm or a change in the sign of the energy flux) of the corresponding phase. The formalized description is convenient for describing the process of converting one (high) frequency f to another (low) frequency F.
На 1-м интервале θ0÷θ1 напряжение Uml на входе демодулятора согласно фиг.3 имеет отрицательную полярность (при этом полярность в схеме на фиг.1 такая: знак «+» - в точке l, знак «-» - в точке m). В соответствии с эквивалентными алгоритмами ψA, ψB, ψC включены следующие ключи демодулятора: в фазе A1 - ключ 4, в фазе B1 - ключ 5, в фазе C1 - ключ 8. В момент θ1 (в середине нулевой паузы αΔ) ключи 4, 5, 8 выключают, а ключи 3, 6, 7 включают. Ключи 3, 6, 7 остаются включенными на интервале θ1÷θ2, то есть в течение оставшейся половины паузы (αΔ/2), в течение следующего импульса напряжения Uml уже другой, положительной полярности (знак «+» - в точке m, знак «-» - в точке l) и в течение следующей половины паузы. В момент θ2 ключи 3, 6, 7 выключают, а ключи 4, 5, 8 снова включают. Таким образом, алгоритм переключения ключей 3…8 полностью определяется функциями ψA, ψB, ψC, причем положительные импульсы определяют алгоритмы переключения нечетных ключей соответствующих фазных стоек демодулятора, а отрицательные импульсы - алгоритмы переключения четных ключей этих же стоек. Переключения ключей происходят при нулевых значениях коммутируемого напряжения. В результате этого перенапряжения на ключах отсутствуют (что кардинально повышает надежность работы схемы), а динамические потери в ключах при этом сводятся к нулю.In the 1st interval θ 0 ÷ θ 1, the voltage U ml at the input of the demodulator according to Fig. 3 has a negative polarity (the polarity in the circuit in Fig. 1 is as follows: the “+” sign is at point l, the “-” sign is at point m). In accordance with the equivalent algorithms ψ A , ψ B , ψ C , the following demodulator keys are included: in phase A1, key 4, in phase B1, key 5, in phase C1, key 8. At time θ 1 (in the middle of the zero pause α Δ ) keys 4, 5, 8 are turned off, and keys 3, 6, 7 are turned on. Keys 3, 6, 7 remain on in the interval θ 1 ÷ θ 2 , that is, during the remaining half pause (α Δ / 2), during the next voltage pulse U ml is already a different, positive polarity (the “+” sign at the point m, the sign “-” - at point l) and during the next half pause. At θ 2, keys 3, 6, 7 are turned off, and keys 4, 5, 8 are turned on again. Thus, the key switching algorithm 3 ... 8 is completely determined by the functions ψ A , ψ B , ψ C , and positive pulses determine the odd key switching algorithms of the corresponding phase racks of the demodulator, and negative pulses determine the even key switching algorithms of the same racks. Switching of keys occurs at zero values of the switched voltage. As a result of this overvoltage on the keys are absent (which dramatically increases the reliability of the circuit), and the dynamic losses in the keys are reduced to zero.
На практике реализовать идеальное синхронное противофазное переключение ключей демодулятора не удается. В результате не исключена такая ситуация, когда на интервале переключения их результирующее сопротивление для тока нагрузки может возрасти. При индуктивном характере тока нагрузки это обстоятельство может приводить к аварийным импульсным перенапряжениям на ключах демодулятора. Для исключения аварийной ситуации необходимо ограничить (или исключить) возрастание результирующего сопротивления ключей для тока нагрузки. Именно с этой целью блок управления 17 обеспечивает одновременное проводящее состояние противотактно работающих ключей демодулятора при их переключении, реализуя принудительный режим перекрытия. Режим гарантированного перекрытия (длительность δ которого меньше длительности нулевой паузы между полуволнами высокочастотного напряжения инвертора 1) осуществляют за счет того, что на выключаемый ключ подают запирающий импульс с задержкой на угол δ/2, а на включаемый - отпирающий импульс с опережением на такой же угол δ/2. Технология формирования таких импульсов поясняется на фиг.5, а реализация - на фиг.3 (в блоке расширения импульсов 52).In practice, it is not possible to realize the ideal synchronous antiphase switching of the demodulator keys. As a result, such a situation is not excluded that, in the switching interval, their resulting resistance for the load current may increase. With the inductive nature of the load current, this circumstance can lead to emergency pulse overvoltage on the keys of the demodulator. To eliminate the emergency situation, it is necessary to limit (or exclude) the increase in the resulting key resistance for the load current. For this purpose, the control unit 17 provides a simultaneous conductive state of the counter-operating demodulator keys when they are switched, realizing a forced overlap mode. The guaranteed overlap mode (whose duration δ is less than the duration of the zero pause between the half-waves of the high-frequency voltage of the inverter 1) is carried out due to the fact that the locking switch is supplied with a delay pulse with a delay of δ / 2, and the switching pulse with a delay pulse with an advance of the same angle δ / 2. The technology for generating such pulses is illustrated in FIG. 5, and the implementation in FIG. 3 (in a pulse expansion unit 52).
В середине нулевых пауз в коммутируемом напряжении Uml на интервале δ реализуется одновременное открытое состояние всех шести ключей демодулятора, что для реактивного тока нагрузки обеспечивает путь для его свободного протекания, и перенапряжения на ключах не возникают.In the middle of zero pauses in the switched voltage U ml in the interval δ, the simultaneous open state of all six keys of the demodulator is realized, which provides a path for the load to flow freely and there is no overvoltage on the keys.
Таким образом, за счет введения нулевой паузы между полуволнами выходного напряжения высокочастотного инвертора появилась возможность переключения ключей демодулятора без возникновения на них перенапряжений (ключи переключаются при нулевом напряжении питания). Исключение перенапряжений на ключах демодулятора при их коммутации повышает надежность работы устройства и сводит к нулю динамические потери в его ключах.Thus, by introducing a zero pause between the half-waves of the output voltage of the high-frequency inverter, it became possible to switch the keys of the demodulator without causing overvoltages (the keys switch at zero supply voltage). The elimination of overvoltage on the demodulator keys during their switching increases the reliability of the device and reduces to zero the dynamic loss in its keys.
Введение принудительного режима перекрытия проводящего состояния противотактно работающих ключей демодулятора в течение нулевой паузы позволяет дополнительно повысить надежность работы за счет исключения перенапряжений на ключах, вызванных отсутствием цепей для замыкания реактивного тока индуктивной нагрузки. Кроме того, изобретение позволяет исключить динамические потери в демодуляторе.The introduction of a forced mode of overlapping the conductive state of counter-operating demodulator keys during a zero pause can further improve operational reliability by eliminating overvoltage on the keys caused by the absence of circuits for closing the reactive current of the inductive load. In addition, the invention eliminates dynamic losses in the demodulator.
Высокая надежность работы элементов устройства позволяет ему быть наиболее предпочтительным при разработке источников электропитания широкого назначения.High reliability of the elements of the device allows it to be most preferable when developing power supplies for a wide range of purposes.
Источники информацииInformation sources
1. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1986 г., с.379.1. Moin B.C. Stabilized transistor converters. M .: ENERGOATOMIZDAT, 1986, p. 379.
2. Там же, с.364.2. Ibid., P. 344.
Claims (2)
αΔ=θΔ+α [эл. град.],
где α - угол регулирования выходного напряжения управляемого инвертора;
θΔ - фиксированная минимальная нулевая пауза.1. A method of converting direct voltage to alternating voltage, which means that the direct voltage is converted to high-frequency using a high-frequency controlled inverter, the output voltage of which is transformed, and then converted to low-frequency voltage, which is changed in accordance with a given algorithm control unit using a demodulator, made according to the inverter circuit on fully controlled keys with two-sided conductivity, characterized in that between the half-waves of the output voltage you okochastotnogo inverter by the control unit is administered zero pause, during which the switch protivotaktno demodulator operating keys, and a pause duration zero sous conditions selected from:
α Δ = θ Δ + α [el. hail.],
where α is the angle of regulation of the output voltage of the controlled inverter;
θ Δ is a fixed minimum zero pause.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008119922/09A RU2366068C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Method of converting direct voltage to alternating voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008119922/09A RU2366068C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Method of converting direct voltage to alternating voltage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2366068C1 true RU2366068C1 (en) | 2009-08-27 |
Family
ID=41150049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008119922/09A RU2366068C1 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Method of converting direct voltage to alternating voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2366068C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2747743C1 (en) * | 2020-11-02 | 2021-05-13 | Павел Ахматович Рашитов | Control method for single-phase bridge autonomous voltage inverter |
-
2008
- 2008-05-21 RU RU2008119922/09A patent/RU2366068C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2747743C1 (en) * | 2020-11-02 | 2021-05-13 | Павел Ахматович Рашитов | Control method for single-phase bridge autonomous voltage inverter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7808125B1 (en) | Scheme for operation of step wave power converter | |
CA2689503C (en) | Prediction scheme for step wave power converter and inductive inverter topology | |
WO2011065253A1 (en) | Power conversion device | |
WO2014020898A1 (en) | Power converter | |
US5168437A (en) | Phase displaced, multiple inverter bridge circuits with waveform notching for harmonic elimination | |
US20180241321A1 (en) | Voltage source converter and control thereof | |
JP6140007B2 (en) | Power converter | |
Arnaudov et al. | Modeling of multiphase converter for charging of energy storage elements | |
Arrillaga et al. | A current reinjection scheme that adds self-commutation and pulse multiplication to the thyristor converter | |
US10978959B2 (en) | Capacitive-based power transformation | |
RU2366068C1 (en) | Method of converting direct voltage to alternating voltage | |
EP3591827B1 (en) | Power supply control device, power conversion system, and power supply control method | |
RU76183U1 (en) | CONSTANT VOLTAGE CONVERTER TO VARIABLE (OPTIONS) | |
RU195700U1 (en) | SEMICONDUCTOR CONVERTER | |
Kim et al. | PWM methods for high frequency voltage link inverter commutation | |
Hu et al. | A comprehensive dead-time compensation method for a three-phase dual-active bridge converter with hybrid modulation schemes | |
Mirgorodskaya et al. | Method of solving of the problem of the reactive power of the load in multilevel inverters | |
JP7051599B2 (en) | Multi-stage transducer control device | |
JP4130626B2 (en) | Energy converter | |
RU2461950C1 (en) | Low-frequency converter | |
RU2254658C1 (en) | Transistorized tree-phase reactive-current supply | |
Kim et al. | THD analysis for a high frequency link SCR-based PWM inverter | |
Dan et al. | Implementation of phase disposition modulation method for the three‐level diode‐clamped matrix converter | |
RU2804371C1 (en) | Method for regulating sinusoidal voltage on load and device for its implementation | |
WO2016194712A1 (en) | Isolated-type electric power converting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150522 |