SU1511833A1 - Device for controlling d.c. to quasisine a.c. voltage converter - Google Patents
Device for controlling d.c. to quasisine a.c. voltage converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1511833A1 SU1511833A1 SU874248442A SU4248442A SU1511833A1 SU 1511833 A1 SU1511833 A1 SU 1511833A1 SU 874248442 A SU874248442 A SU 874248442A SU 4248442 A SU4248442 A SU 4248442A SU 1511833 A1 SU1511833 A1 SU 1511833A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- outputs
- frequency divider
- additional
- master oscillator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быт!> использовано для построения вторичных источников питания устройств электроавтоматики и электроприводов переменного тока маной мощности (до единиц кВА), работающих как на переменную, так и на постоянную нагрузку, в тех случаях, когда требуется согласование уровней напряжений питающей сети и потребителя, повышенное качество преобразованной электрической энергии и приемлемые массогабаритные показатели вторичного источника.The invention relates to a conversion technique and can be!> Used to build secondary power supplies for electric automation devices and AC electric drives with mana power (up to kVA units), operating both with variable and constant load, in cases where coordination of voltage levels is required the supply network and the consumer, the improved quality of the converted electric energy and acceptable weight and size characteristics of the secondary source.
Цель изобретения - обеспечение регулирования величины выходного напряжения .The purpose of the invention is the provision of regulation of the magnitude of the output voltage.
На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие формирование выходного напряжения предлагаемого преобразователя (а), и структурная схема его силовой части (б); на фиг. 2 - обобщенная структурная схема блока управления предлагаемого преобразователя (а), структурная схема одного из вариантов выполнения силовой части преобразователя с промежуточным -высокочастотным преобразованием (б), зависимости величины первой гармоники выходного напряжения преобразователя и коэффициента гармоник выходного напряжения Kr(u) от длительности регулировочной паузы сб(в) ; на фиг. 3 - структурная схема блока управления преобразователя с L=6; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие форми рованне сигналов управления ключами инверторных ячеек и выходных напряжений инверторных ячеек.In FIG. 1 is a timing chart explaining the formation of the output voltage of the proposed Converter (a), and the structural diagram of its power unit (b); in FIG. 2 is a generalized block diagram of the control unit of the proposed converter (a), a block diagram of one of the embodiments of the power section of the converter with intermediate-high-frequency conversion (b), the dependence of the magnitude of the first harmonic of the output voltage of the converter and the harmonic coefficient of the output voltage K r (u) on the duration adjustment pause sat (c); in FIG. 3 is a block diagram of a converter control unit with L = 6; in FIG. 4 is a timing diagram explaining the formation of the control signals of the keys of the inverter cells and the output voltages of the inverter cells.
Устройство (фиг. 16) содержит L однофазных мостовых инверторных ячеек 1.1-1.L с гальванически развязанными с соединенными последовательно выходами. Ключи 2-5 каждой инвертор30 ной ячейки образуют ее первую (ключи 2 и 3) и вторую (ключи 4 и 5) стойки.The device (Fig. 16) contains L single-phase bridge inverter cells 1.1-1.L with galvanically isolated from outputs connected in series. Keys 2-5 of each inverter 30 cell form its first (keys 2 and 3) and second (keys 4 and 5) racks.
Блок 6 управления (фиг. 2а) ключами инверторных ячеек 1.1-1.L со35 держит задающий генератор 7, выходом подключенный к первому входу основного 2Ъ-канального распределителя 8 импульсов, к входу основного делителя 9 частоты, к первому входу перво40 го дополнительного L-канальнэго распределителя 10 импульсов, к входам первого дополнительного делителя 11 частоты и фазосдвигающего узла 12. Выход основного делителя 9 частоты 45 подключен к второму входу основного распределителя 8 импульсов, выход первого дополнительного делителя 11 частоты - к второму входу первого дополнительного распределителя эд 10 импульсов, а выход фазосдвигающего узла 12 - к первому входу второго дополнительного распределителя 13 импульсов и к входу второго дополнительного делителя 14 частоты, выходом подключенного к второму входу распределителя 13 импульсов. Каждый из распределителей 8, 10 и 13 импульсов может быть выполнен по схеме регистра сдвига на последовательноThe control unit 6 (Fig. 2a) with the keys of the inverter cells 1.1-1.L co35 holds the master oscillator 7, connected to the first input of the main 2-channel 8-pulse distributor, to the input of the main frequency divider 9, to the first input of the first additional 40 L- channel distributor of 10 pulses to the inputs of the first additional frequency divider 11 and phase shifting unit 12. The output of the main frequency divider 9 is connected to the second input of the main pulse distributor 8, the output of the first additional frequency divider 11 is to the second input ervogo ed additional distributor 10 pulses, and the output of the phase shifter assembly 12 - to the first input of the second additional pulse distributor 13 and to the input of the second additional frequency divider 14, the output connected to the second input 13 of the pulse valve. Each of the distributors 8, 10 and 13 pulses can be performed according to the scheme of the shift register in series
соединенных триггерах JK- или D-типа гальванически развязанных источнис объединенными счетными входами (кроме первого триггера).При этом счетный вход первого триггера образует второй вход распределителя импульсов, первый вход которого образован счетными входами остальных триггеров. Парафазные выходы каждого из каналов распределителей 8, 10 и 13 импульсов подключены к соответствующим входам логических узлов, выходы которых связаны с управляющими входами К-х ключей инверторных ячеек 1.1-1.L. Каждый из логических узлов 15.1-15.L выполнен на двух логических элементах 2И 16 и 17, двух логических элементах ЗИ 18 и 19, двух логических элементах НЕ 20 и 21 и одном логическом элементе 2ИЛИ 22. Конструктивное выполнение i-ro логического узла (из числа указанных L узлов 15.1-15.L) и его связи с рас- * пределителями 8, 10 и 13 и с ключами 2-5 ϊ-й инверторной ячейки (из числа L инверторных ячеек 1.1-1.L), где i-1-L, определяются следующими логическими выражениями:connected JK- or D-type triggers galvanically decoupled sources with combined counting inputs (except for the first trigger). In this case, the counting input of the first trigger forms the second input of the pulse distributor, the first input of which is formed by the counting inputs of the remaining triggers. The paraphase outputs of each of the channels of the distributors 8, 10 and 13 pulses are connected to the corresponding inputs of the logical nodes, the outputs of which are connected to the control inputs of the K-x keys of the inverter cells 1.1-1.L. Each of the logical nodes 15.1-15.L is made on two logical elements 2I 16 and 17, two logical elements ЗИ 18 and 19, two logical elements NOT 20 and 21 and one logical element 2 OR 22. Constructive execution of i-ro logical node (from the number of the indicated L nodes 15.1-15.L) and its connection with the distributors * 8, 10 and 13 and with the keys of the 2-5th inverter cell (from the number of L inverter cells 1.1-1.L), where i- 1-L are defined by the following logical expressions:
г гg r
V; = V , <ή= где О’·-Ср1* определяются логическими выражениями (1);V; = V, <ή = where О '· -Ср 1 * are determined by logical expressions (1);
сигналы управления ключами 2-5 инверторной ячейки l.i.key management signals 2-5 of the inverter cell l.i.
Основной 9 и дополнительные 11 и 14 делители частоты выполняют с коэффициентами деления соответственно 3L и L/n.The main 9 and additional 11 and 14 frequency dividers are performed with division factors of 3L and L / n, respectively.
Инверторные ячейки в предлагаемом преобразователе имеют гальванически развязанные выходы. В схеме, изображенной на фиг. 16, гальваническую развязку осуществляют путем выполнения инверторных ячеек с трансформаторным выходом. При этом выходные трансформаторные ячейки работают на выходной частоте преобразователя и в случаях, когда необходимо получить на выходе низкую частоту (десятки Гц), имеют большие габариты и массу. Поэтому в области низких выходных частот гальваническую развязку выходов указанных инверторных ячеек целесообразно осуществлять путем обеспечения питания последних от ков постоянного напряжения. Пример реализации такого преобразователя 5 изображен на фиг. 2б. Гальванически развязанными источниками питания мостовых инверторных ячеек служат преобразователи постоянного напряжения в постоянное другого уровня, выпол10 ненные по схеме с нулевой точкой и работающие на промежуточной высокой частоте. Транзисторы, включенные на вторичной стороне параллельно выпрямительным диодам, обеспечивают про15 текание реактивного тока нагрузки.Inverter cells in the proposed converter have galvanically isolated outputs. In the circuit of FIG. 16, galvanic isolation is carried out by performing inverter cells with a transformer output. In this case, the output transformer cells operate at the output frequency of the converter and in cases where it is necessary to obtain a low frequency (tens of Hz) at the output, they have large dimensions and weight. Therefore, in the region of low output frequencies, it is advisable to galvanically decouple the outputs of these inverter cells by providing the latter with DC voltage. An example implementation of such a converter 5 is shown in FIG. 2b. The galvanically isolated power sources of the bridge inverter cells are DC / DC converters of a different level, performed according to the zero-point scheme and operating at an intermediate high frequency. Transistors connected on the secondary side parallel to the rectifier diodes provide the flow of reactive load current.
Управление транзисторами для упрощения реализации может осуществляться без слежения за током в цепи питания выходных инверторов путем непо20 средственного использования сигналов промежуточной высокой частоты . , I ,. кTo simplify the implementation, transistors can be controlled without monitoring the current in the power circuit of the output inverters by directly using intermediate high frequency signals. , I,. to
Ψηβ4 ’ ТПВЧ *Ψηβ4 ’HDTV *
В предлагаемом-преобразователе вход основного делителя 9 частоты может быть подключен не к выходу задающего генератора 7, а к выходу первого дополнительного делителя 11 частоты. Коэффициент деления основного делителя 9 частоты при этом выбира30 ют равным Зп, Структурная схема блока управления варианта преобразователя для этого случая приведена -на фиг. 3.In the proposed converter, the input of the main frequency divider 9 can be connected not to the output of the master oscillator 7, but to the output of the first additional frequency divider 11. In this case, the division coefficient of the main frequency divider 9 is selected to be equal to Zn. 3.
Принцип работы предлагаемого преобразователя для L=6 поясняется временными диаграммами на фиг, 1а и 4, где приняты следующие обозначения: u2 _U2 ~ напряжения на выходах инверторных ячеек 1.1-1.6; u22, и22 ~ кривые выходного квазисинусоидального напряжения преобразователя соответственно прис4*=0 и U- *=1/6; иэг- сигнал на выходе задающего генератора 7.The principle of operation of the proposed Converter for L = 6 is illustrated by the timing diagrams in FIGS. 1a and 4, where the following notation is used: u 2 _U 2 ~ the voltage at the outputs of the inverter cells 1.1-1.6; u 22 , and 22 ~ the curves of the output quasi-sinusoidal voltage of the converter, respectively, at 4 * = 0 and U- * = 1/6; and eg is the signal at the output of the master oscillator 7.
Рассмотрим работу предлагаемого преобразователя.Consider the operation of the proposed Converter.
Задающим генератором 7 (фиг. 3) формируют последовательность тактовых импульсов частоты 6Lfg=36f (u3r на фиг. 4), где f2 - частота выходного напряжения преобразователя. С выхода задающего генератора импульсы поступают на первые входы основного 8 и первого дополнительного 10 рас55 пределителей импульсов и на входы основного делителя 9 частоты, первого дополнительного делителя 1I частоты и фазосдвигающего узла 12. С выхода основного делителя частоты 2f^The master oscillator 7 (Fig. 3) form a sequence of clock pulses of frequency 6Lfg = 36f (u 3r in Fig. 4), where f 2 is the frequency of the output voltage of the Converter. From the output of the master oscillator, the pulses are fed to the first inputs of the main 8 and the first additional 10 pulse distributors and to the inputs of the main frequency divider 9, the first additional frequency divider 1I and phase-shifting unit 12. From the output of the main frequency divider 2f ^
1511833 (результирующий коэффициент делителей 9 и 11 равен 3L=18) поступают на второй вход распределителя 8 импульсов, на выходах которого формируют 2L=12 пар парафазных сигналов прямоугольной формы частоты f , сдвинутых друг относительно друга, на один период тактовой частоты, что составляет 7/31.= 7/18 (период выходного напряжения равен 27). На второй вход распределителя 10 импульсов поступают импульсы частоты 6nf2 с выхода делителя 11 частоты, при этом на выходах указанного распределителя формируют L=6 пар парафазных сигналов прямоугольной формы частоты 3nf2, сдвинутых друг относительно друга на7/ЗЬ= =7/18. С выхода фазосдвигающего узла 12 импульсы частоты 6Lf2=36f2, сдвинутые относительно тактовых импульсов на регулируемый по длительности интервал ¢4 , поступают на первый вход распределителя 13 импульсов и на вход делителя 14 частоты, с выхода которого импульсы частоты 6nf2 поступают на второй вход распределителя 13. На выходах указанного распределителя ' формируют L=6 пар парафазных прямоугольных сигналов частоты 3nf2, сдвинутых по отношению друг к другу на 7/3L=7/I8. Сигналы с выходов распределителей 8, 10 и 13 поступают на соответствующие входы логических узлов 15.1-13.6, в которых осуществляют формирование сигналов управления ключами инверторных ячеек в соответствии с формулами (1). На временных диаграммах, приведенных на фиг. 4, изображены сигналы управления ключами только для инверторных ячеек 1.1 и 1.2, а а сигналы управления ключами остальных инверторных ячеек имеют такую же форму, при этом системы сигналовуправления сдвинуты друг относительно друга на 7/31,=7/13. Переключение ключей инверторных ячеек в соответствии с поступающими на их управляющие входы сигналами управления обеспечивает формирование на выходах инверторных ячеек напряжений u2~u2 (фиг. 1а), последовательно сдвинутых на 7/3L=7/18. Суммированием этих напряжений в общем контуре, образованном последовательно соединенными выходами инверторных ячеек, получают выходные квазисинусоидальные напряжения и2Хи и2г- (при оС*=О ио4* = = 1/6 соответственно фиг. 1а).1511833 (the resulting coefficient of dividers 9 and 11 is 3L = 18) are fed to the second input of the 8 pulse distributor, at the outputs of which 2L = 12 pairs of square-wave rectangular signals of frequency f are shifted relative to each other for one clock frequency period, which is 7 /31.= 7/18 (the period of the output voltage is 27). The second input of the pulse distributor 10 receives 6nf 2 frequency pulses from the output of the frequency divider 11, while at the outputs of the indicated distributor L = 6 pairs of rectangular phase-frequency signals of the frequency 3nf 2 are shifted relative to each other by 7/3 = 7/18. From the output of the phase-shifting unit 12, the frequency pulses 6Lf 2 = 36f 2 , shifted relative to the clock pulses by an interval ¢ 4 adjustable in duration, go to the first input of the pulse distributor 13 and to the input of the frequency divider 14, from the output of which 6nf 2 frequency pulses go to the second input distributor 13. At the outputs of the specified distributor 'form L = 6 pairs of paraphase rectangular signals of frequency 3nf 2 , shifted relative to each other by 7 / 3L = 7 / I8. The signals from the outputs of the distributors 8, 10 and 13 are fed to the corresponding inputs of the logical nodes 15.1-13.6, in which the control signals of the inverter cells are generated in accordance with formulas (1). In the timing diagrams of FIG. 4, key management signals are shown only for inverter cells 1.1 and 1.2, and the key management signals of the remaining inverter cells have the same shape, while the control signal systems are shifted relative to each other by 7/31, = 7/13. Switching the keys of the inverter cells in accordance with the control signals received at their control inputs ensures the formation of voltages u 2 ~ u 2 (Fig. 1a) at the outputs of the inverter cells sequentially shifted by 7 / 3L = 7/18. By summing these voltages in a common circuit formed by the series-connected outputs of the inverter cells, output quasi-sinusoidal voltages of both 2X and 2d are obtained (at ° C * = 0 and 4 * = 1/6, respectively, Fig. 1a).
Регулирование выходного напряжения в преобразователе осуществляется наиболее эффективным с- точки зрения искажений методом частичного широтноимпульсного регулирования: в процессе регулирования глубокие провалы напряжения до нуля появляются лишь в области минимальных значений напряжения, причем тем позже, чем больше число ячеек L (фиг. 2в). Из графиков u2&=f(<k*) и Kr(u)=f(oi*) на фиг. 2в видно, что при L=6, например, в диапазоне регулирования величины основной гармоники 1,06-0,5=υ2Σ1 искажения не превышают 25%.Regulation of the output voltage in the converter is carried out by the method of partial pulse-width pulse regulation most effective from the point of view of distortion: during regulation, deep voltage dips to zero appear only in the region of minimum voltage values, and the later, the greater the number of cells L (Fig. 2c). From the graphs u 2 & = f (<k *) and K r (u) = f (oi *) in FIG. 2c, it can be seen that, for L = 6, for example, in the control range, the values of the fundamental harmonic are 1.06-0.5 = υ 2Σ1, the distortions do not exceed 25%.
Изобретение позволяет расширить область применения устройства благодаря расширению его функциональных возможностей. Кроме того, выполне ние устройства без регулируемых источников питания (за счет регулирования напряжения по определенному ал-..The invention allows to expand the scope of the device by expanding its functionality. In addition, the implementation of the device without regulated power sources (due to voltage regulation according to a certain al ..
. горитму непосредственно в инверторных ячейках) позволяет существенно снизить (примерно на 10%) результирующие потери в устройстве и соответственно улучшить массогабаритные показатели.. algorithm directly in the inverter cells) can significantly reduce (by about 10%) the resulting losses in the device and, accordingly, improve overall dimensions.
1 Возможность 100%-ного регулирования выходного напряжения позволяет без дополнительных средств по силовой цепи обеспечить защиту преобразователя от перегрузок по току. 1 The possibility of 100% regulation of the output voltage allows without additional funds on the power circuit to protect the converter from overcurrents.
II
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874248442A SU1511833A1 (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Device for controlling d.c. to quasisine a.c. voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874248442A SU1511833A1 (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Device for controlling d.c. to quasisine a.c. voltage converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1511833A1 true SU1511833A1 (en) | 1989-09-30 |
Family
ID=21305597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874248442A SU1511833A1 (en) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | Device for controlling d.c. to quasisine a.c. voltage converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1511833A1 (en) |
-
1987
- 1987-05-27 SU SU874248442A patent/SU1511833A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Angulo et al. | Level-shifted PWM for cascaded multilevel inverters with even power distribution | |
Du et al. | A cascade multilevel inverter using a single DC source | |
Buticchi et al. | A nine-level grid-connected converter topology for single-phase transformerless PV systems | |
US8031495B2 (en) | Prediction scheme for step wave power converter and inductive inverter topology | |
Lezana et al. | Phase-disposition PWM implementation for a hybrid multicell converter | |
Ortjohann et al. | Grid-forming three-phase inverters for unbalanced loads in hybrid power systems | |
SU1511833A1 (en) | Device for controlling d.c. to quasisine a.c. voltage converter | |
Arif et al. | A new asymmetrical multilevel inverter topology with reduced device counts | |
Fukuda et al. | Harmonic evaluation of carrier-based PWM methods using harmonic distortion determining factor | |
Ding et al. | Dynamic modeling and model predictive control of hybrid solid-state transformers | |
Korhonen et al. | Level-phase-shifted pulse-width modulation for cascaded H-bridges | |
Urrutia et al. | A novel capacitor voltage balancing strategy for modular multilevel converters | |
Shankar et al. | Performance evaluation of a nine level cascaded multilevel inverter with single DC source for photovoltaic system | |
OLESCHUK et al. | CHAPTER FORTY-TWO DUAL CONVERTERS WITH SYNCHRONIZED MODULATION FOR TRANSFORMER-BASED PHOTOVOLTAIC INSTALLATIONS | |
Luchetta et al. | Multilevel DC-AC converters for renewable power generation plants: comparison, simulation, and experimental tests | |
SU771824A1 (en) | Dc-to-multiphase voltage converter | |
SU1644331A1 (en) | Device for dc-to-three-phase voltage converter control | |
Kishore et al. | A novel three-phase 13-level cascaded hybrid-module based multilevel inverter with level-shifted PWM | |
Oleschuk | Evolution and dissemination of specialized strategies, methods, and techniques of synchronous pulsewudth modulation for control of voltage source inverters and inverter-based systems | |
CN114157144B (en) | PWM control circuit based on multiphase DC-DC buck converter | |
SU1001380A1 (en) | Ac voltage-to-dc voltage converter | |
WO2016194712A1 (en) | Isolated-type electric power converting device | |
Reddy et al. | Modeling and analysis of grid-connected multilevel pv inverter with distributed mppt techniques | |
Nguyen et al. | Decentralized space vector pulse width modulation method for multilevel single-phase half bridge converters | |
SU1358055A1 (en) | Device for controlling d.c.to quasisinusoidal voltage converter with pulse-width modulation |