SU1471268A1 - Устройство дл управлени регулируемым по напр жению преобразователем посто нного напр жени в трехфазное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питани . Цель изобретени  - улучшение энергетических показателей. За счет введени  в устройство управлени  преобразовател  делителем частоты на два, трех УК-триггеров и их св зей с элементами схемы уменьшено число переключений, ключей преобразовател . 4 ил.

Description

1 Изобретение относитс  к электротехнике (преобразовательной техни- ixe) и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитани  с синусоидальным, регулируемым (или стабилизированным) в определеннрм диапазоне выходным напр жением при работе на нагрузку, именщую как активный , так и реактивный характер.

Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических показателей путем снижени  числа переключений, без утраты функциональных способностей регулировани  выходного напр жени .

На. фиг.1 представлена схема силовой части преобразовател ; на фиг.2 - принципиальна  схема устройства управлени  преобразователем

на фиг.З - временные диаграммы, по сн ющие принцип работы преобразовател  и форма выходного напр жени  преобразовател  при фронтальном расположении регулировочной паузы oi; на фиг.4 - то же, по сн ющие принцип формировани  выходного напр жени  при центральном расположении регулировочной паузы oi .

Регулируемый по напр жению преобразователь посто нного напр жени  . в трехфазное содержит три мостовые инверторные  чейки 1-3, выполненные в виде двух основных стоек ключей на транзисторах (или других полностью управл емых элементах, например тиристорах) 4-15, шунтированных диодами 16-27 и третьей вспомогательной стойки ключей 28-33 переменного тока. Точки соединени  клю

о а

эо

3

чей основных .стоек 4-15 подключены к основной первичной обмотке 34-36 соответствующего выходного трансформатора 37-39, точка соединени  ключей 28-33 вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной обмотки 40-42, другой конец которой соединен с разноименным по пол рности концом соответствующей основной первичной обмотки 34-36. Вторичные обмотки 43-45 трех трансформаторов 37-39 соединены в звезду Блок управлени  преобразователем (фиг.2) содержит задатчик 46 часто

Ч первых основных стоек мостовых инверторных  чеек 1-3. Аппаратурна  реализаци  логических узлов 65-67, обеспечивающа  св зи между их входами и выходами в каждом из них, определ етс  следующими логическими выражени ми:

ты, св занньш с модул тором 47 ширины импульсов с выходом S, а через делитель 48 частоты на два с входом двенадцатиканального регистра 49 с парафазньми вькодами Q,Q(V . .. .Q;Qi.. . , выполненного, нд- пример, на двенадцати триггерах 50- 61. В состав блока управлени  вход  также три дополнительных 1К-тригге- ра 62-64, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задат чика 46 частоты, и три аналогичных логических узла 65-67, св занных через усилительйо-разв зывакщий узел 68 с управл ющими входами соответствующих ключей 4-15 и 28- 33. Выходы QjQ,,- Q,oQio, QeQe триггеров 51, 59 .. непосредственно , мину  логические узлы 65-67, св заны с управл ющими входами М , и М:, ключей 4 и 5-, 8 и 9-, 12 и 13

Mj2 QiQ;+3

0,r,Dm4-,S + ,,,,S;

,QU3 Д.П,, S + ,, S

дл  ключей 6и7 10и11-, 14 и 15 вторых основных стоек мостовых  чеек 1-3 и

Mj,Qi Q;tz+Q +zQ;o

,-4z+Q.4aQU3

дл  ключей 28-33 вспомогательных стоек.

Индекс i дл  фазы А равен 1, дл  фазы В i 9, дл  фазы С 17. Сле- дует учесть, что если результирующий

0

0

5

5

5

0

индекс 1 оказываетс  больше двенадцати (числа триггеров 50-61 в регистре 49), следует осуществить операцию замены Q; QK4it Qk Аналогично индекс га дл  фазы А прин т равным 1, дл  фазы 3 и дл  фазы С m 5,

а + логические выражени  могут быть реализованы различным образом при помощи стандартных логических микросхем. На фиг.2 представлен один из возможных вариантов. Так каждый логический узел 65-67 содержит два логических элемента ИЗ 69-70, восемь логических элементов И-НЕ2 71-78, два логических элемента НЕ 79-80 и четыре логических элемента ИЛИ2 81-84. Канал логического узла 65, предназначенный дл  формировани  управл ющего сигнала ключом 6 .(или 7) второй основной стойки инверторной  чейки 1 и св - занньй выходом М f (Мд) через усилительно-разв зывающий узел 68 с уп равл ющим входом Мд (Мд) упом нутого ключа 6 (7), содержит два логи- ческих элемента ИЗ 69-70. К их вхо.- дам подключены выходы модул тора 47 ширины импульсов S:и выходы дополнительных IK-триггеров 63 и 62 таким образом, что св зи между ними определ ютс  логическими вьфажени ми: на вь1ходе логического элемента ИЗ 69 , а на вькоде логического элемента ИЗ 70 ,. После инвер

тировани  логический сигнал () с выхода логического элемента НЕ 79 (80) поступает на вход логического элемента И2 73 (74), другой вход которого подключен: к выходу логического элемента И2 71, где формируетс  сигнал, определ емый логическим вьфажёнием ( (72 - QiQ). На выходе логического элемента И2 73 (74), подключенном к одному из входов логического элемента ШШ2 81 Q,Q4D, (82 - Q, xD,jS) . На выходе логического элемента ШШ2 81 (82), к BTopojiy входу которого, подключен выход логического элемента ИЗ ,70, (69), подключенном к одному из выходов логического узла 65 М Д2 (св занным с управл ющим входом М Д2 ключа 6), формируют управл ющий сигнал, определ емой ло- гическим выражением Mxi QfQt0 0.5 + -н (,,,D,S). Канал того же логического узла 65, предназначенньй дл  формировани 

5 управл ющего сигнала Мд (Мд,) ключом 28 (29) вспомогательной стойки содержит два логических элемента И 75 и 76 (77 и 78), подключенных выходами к входам логического элемен . та Ш1И2 83 так, что на выходе последнего формируют управл ющий сигнал , определ емый логическим выра- Мд,д,,д (84 - Mft, QiQj+QjQ4). Эти выходы логическог узла 65 с управл ющими вхо- Яами Мд,, Мд, ключей 28 и 29, Два других логических узла 66 и 67 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол 2f/3 управл ющих сигналов ключами фаз А, В, С. Логические выражени 5 определ ющие св зи между логическими элементами в каждом канапе всех трех логических узлов 65- 67, приведены выше.

Принцип работы устройства дл  управлени  преобразователем по сн е с  временньцуи диаграммами, представленными на фиг.З. На этом чертеже представлены: - сигнал с-выхода задатчика 46 частоты, синхронизирующего работу преобразовател , и,„ 45

сигнал с выхода делител  48 частоты и47 - сигнал S с выхода модул тора 47 щирины импульсов. Длительность об этого сигнала пропорциональна величине и,, определ ющего величину выходного напр жени  преобразовател . G выхода регистра . 49 получают симметричные импульсы пр моугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на угол Г/12, Например, с выхода триггера 50 сигналы Q и Q,, с выхода триггера 51 сигн.алы Q2, Qg, и т.д. (Ujo-Uj.,, фиг.З). Каждый из дополнительных триггеров 62-64 синхронизирован соответствующим триггером регистра 49. При этом выходные сигналы Ug, сдвинуты на угол /24 по отношению к сигналам , 59 s соответственно. После осуществлени  логических операций над полученными последовательност ми импульсов на выходах логических элементов 81-84 логических узлов 65-67 будут получены новые последовательности управл ющих импульсов, определ емые вышеприведенными логическими выражени ми. Номер каждого .логического элемента 69-В4 в логическом узле 65 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены

712686

иа,.фиг.З. В результате ключи 4-15, 28-33 преобразовател  переключаютс  в соответствии с разработанным алго- ритмом. Регулировочные паузы ot и до0

полнительные импульсы при этом ввод тс  не на всем интервале проводимости О - о и Т- 2, а только на определенном участке (Ug, ии., IQ фиг.З). При симметричной нагрузке преобразовател  соединенной в звезду без нулевого провода фазное на-. пр лсение на нагру-зке (при соответствующей величине регулировочной пау- 15 зы oL) будет иметь вид U (фиг. 3). При центральном расположении регулировочной паузы, т.-е. на интервале (2К+1) 1Г(2К+1) ci .„

24 I 24- 2 20 ) сигнал управлени  ключом 7 (М/,;) будет иметь вид Ue. Фазные напр жени  U, UB и Up будут иметь при этом вид, представленный на фиг.4.

25 . Устройство дл  управлени  преобразователем позвол ет обеспечить регулирование его выходного напр жени  в определенном диапазоне. При изменении относительной величины 3Q регулировочной паузы oi. от О до 1, действующее значение выходного напр жени  измен етс  от 0,866 U до 0) и (т.е. практически в том же диапазоне, что и напр жение известного преобразовател  от 0,866 U до 0,425 Uf) . Основна  гармоника выходного напр жени  при этом измен етс  от 1,219 0,582 U, а коэффициент гармоник напр жени  - от 0,094 до 0,381 (дл  сравнени , в .известном и,1,219-0,588 U, К 0,094-0,209). В диапазоне изменени  регулировочной паузы о от О до 0,4 коэффициент гармоник измен етс  от 0,094 до 0,368 (в извест- 5 ном - К 0,094-0,348). Если .же сравнивать число переключений ключей преобразовател , то оказываетс ,, что оно уменьшено в 2,75 раза, что позвол ет соответственно уменьщить 0 динамические потери в преобразователе , увеличить его КПД,без у судше- ни  регулировочных свойств.

0

55

Устройство дл  управлени  преобразователем может найти применение при построении центраггизованных источников питани , когда требуетс  обеспечить как согласование номинальных уровней напр жени  питани  и нагрузки, так и стабилизацию выходного напр жени  при изменении напр жени  питани  в достаточно широких пределах (±20%) при высоком качестве выходного напр жени .

М:, соответствующих ключей второй

основной и входами М:, М;, вспомогательной стоек трех мостовых  чеек, а управл ющие входы ключей первых основных стоек М ji и М;, трех  чеек

Ф о р м ула из.обретени 

предназначены дл  соединени  с выходами двенадцатиканального регистра непосредственно так, что М:, 10 Qi4i м,-, Qi+, , где i 1 (9,17) Устройство дл  управлени  регули- соответственно дл  j А (В,С), Q руемым по напр жению преобразовате- QVL-HX отличающее- лем посто нного напр жени  в трех- с   тем, что, с целью улучшени  фазное, включающим три мостовые  чей- энергетических показателей путем ки, кажда  в виде двух основных сто- 5 снижени  числа переключений, оно

712688

М:, соответствующих ключей второй

основной и входами М:, М;, вспомогательной стоек трех мостовых  чеек, а управл ющие входы ключей первых основных стоек М ji и М;, трех  чеек

предназначены дл  соединени  с выходами двенадцатиканального регистра непосредственно так, что М:, 10 Qi4i м,-, Qi+, , где i 1 (9,17) соответственно дл  j А (В,С), Q QVL-HX отличающее- с   тем, что, с целью улучшени  энергетических показателей путем 5 снижени  числа переключений, оно

ек ключей с управл ющими входами Mj, , Mj, и Mj , Mj соответственно и третьей, вспомогательной стойки на

ключах переменного тока с управл ющими входами М|з, Mj5 где j. А, В, С индекс фазы, причем точки соединени  ключей основных стоек каждой мостовой  чейки подключены к основной первичной обмотке .соответствующего выходного трансформатора, точка соединени  ключей вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной первичной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по пол рности концом основной первичной обмотки этого трансформатора , вторичные обмотки трех трансформаторов соединены в звезду, содержащее задатчик частоты двенад- цатикан альньй регистр с перекресной св зью с парафазными выходами Q,:Q.

QZ Q2. , Qii5Qii и три аналогично выполненные логических узла, к выходу задатчика частоты подсоединен также модул тор ширины импульсов , выходом S подключенньй к одному из входов логических узлов, выходы последних предназначены дл  соединени  с управл ющими входами М. лИ

J

снабжено делителем частоты на два, трем  дополнительными 1К-триггера- ми, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задатчика частоты , установочные I-, К-входь1 подключены к соответствующим выходам двенадцатиканального регистрад так, , , VQw, , , вход регистра подключен к выходу делител  частоты на два, входом подключенного к выходу задатчика частоты, а парафазные выходы 1К-тригг6ров ,... ,DjDj подклн - чены к входам логических узлов, причем св зи между входами и выходами последних определ ютс  следунщимй логическими вьфажени ми: дл  Ю1Ю- чей второй основной стойки мостовых  чеек

М Q i QU3 PmPt., , S, Mj,,Q;Qi+jD D., ,S дл  ключей вспомогательной стойки

М-, Q;Qi, ,-,

M 5 Q QUi+Qi44Q;.3,

где m 1 (3, 5) соответствейно дл  j A (В, С), причем ,Dg.

fPus.l

S7

Ч

//Х

% % % % % %% UBS

fZ/.f

фиг. 2

St(Ai

Д

ФагЛ

Claims (1)

1. Ф о р м ула изобретения

   Устройство для управления регулируемым по напряжению преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, включающим три мостовые ячейки, каждая в виде двух основных стоек ключей с управляющими входами Mj, , М], и Mj₂ соответственно и третьей, вспомогательной стойки на ключах переменного___тока е управляющими входами Mj_? где j.= А,

   В, С индекс фазы, причем точки соединения ключей основных стоек каждой мостовой ячейки подключены к основной первичной обмотке соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной первйчной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, вторичные обмотки трех трансформаторов соединены в звезду, содержащее задатчик частоты₇двенадцатиканальный регистр с перекресной связью с парафазными выходами Q, Q Q_z, <4· ·-Q >Q,· · · ^и три аналогично выполненные логических узла, к выходу задатчика частоты подсоединен также модулятор ширины импульсов, выходом S подключенный к одному из входов логических узлов, выходы последних предназначены для соединения с управляющими входами

   Mjj соответствующих ключей второй основной и входами М;., М , вспомо„ J” J ³ гательнои стоек трех мостовых ячеек, а управляющие входы ключей первых основных стоек М j, и Mj_t трех ячеек предназначены для соединения с выходами двенадцатиканального регистра непосредственно так, что Мл = =Qi₊i Μ,·,= Q;₊, , где i = 1 (9,17) соответственно для j = А (В,С), Qj = = Qk₊i<= Q_K> отличающеес я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем снижения числа переключений, оно снабжено делителем частоты на два, тремя дополнительными 1К-триггерами, счетные входы которых объединены· и подключены к выходу задатчика частоты, установочные I-, К-входы подключены к соответствующим выходам двенадцатиканального регистратак, что_1| =Q₆, K,|=Q₆, ,

   K₃=Q_a вход регистра подключен к выходу делителя частоты на два, входом подключенного к выходу задатчика частоты, а_парафазные выходы IK-триггёров D₄ D^-,... ,D_?D₃ подключены к входам логических узлов, причем связи между входами и выходами последних определяются следующим^ логическими выражениями: для Ключей второй основной стойки мостовых ячеек Mjl -Q iQi+Э Mji, =QίQ i+j для ключей вспомогательной стойки =Q;Q;+, ⁺Qi+aQ,‘<-3» j =Q\Q,4-a ⁺Q ΐ+aQ J1-3 , где m = 1 (3, 5) соответственно для j = А (В, С), причем D_m=D_e+3=Dg.

   1471 2.68

   Фиг..3

   1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 i I ι I 1 1 1 COt Ili п гГ г п п HJU η π π π π Π П Π π π Π Π Π Π cot г ΓΊ Г г г cot 1 п Л л Г г Г Г Г г л л in I, cot L г η г л г u Г τ: ί ίι Л ί г Ϊ • г и ιΓ ί Γ ΐ ΙΓ г cot L Г ί ||Г и г 1 Л и ΙΠ 1 L 1 *L IL г π Γ г 3 cot 1 и ί ί k ί] 1 1] t nJ id J

   Фиг Λ