Способ широтно-импульсной модуляции

 

Изобретение относиться к электротехнике и может быть использовано в преобразователях напряжения, тока и частоты. Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения и входного тока. В данном способе широтно-импульсной модуляции осуществляется изменение задержки момента размыкания ключа и изменение опережения момента замыкания этого же ключа относительно первой и второй опорных фаз соответственно в одной ,из выпрямительнь1х секций, а также изменение опережения моментов одновременного замыкао % ния и изменение задержки моментов СЛ одновременного размыкания двух других ключей относительно промежуточных фаз в двух других выпрямительных секциях. Это позволяет уменьшить уровень пульсаций выходного напряжения. 4 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„,, 1264280 А 1 (50 4 Н 02 M 7/145

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и 0THpblTpM (21) 3851238/24-07 (22) 05. 02.85 (46) 15. 10.86. Бюл. N - 38 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики и Научно-исследовательский, гроектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (72) Б.Ф.Дмитриев, А.Н.Пискарев, P.P.Õðàèïûÿ и Б.Ф.Щербаков (53) 621.316.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 555532, кл. Н 02 P 13/16, 1975.

Патент США Р 3195038, кл. Н 02 P !3/16.

Авторское свидетельство СССР

У 888328, кл. Н 02 P 13/16, 17.04.79. (54) СПОСОБ ПИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУПЯЦИИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях напряжения, тока и частоты. Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения и входного тока. В данном способе широтно-импульсной модуляции осуществляется изменение задержки момента размыкания ключа и изменение опережения момента замыкания этого же ключа относительно первой и второй опорных фаз соответственно в одной из выпрямительных секций, а также изменение опережения моментов одновременного замыкания и изменение задержки моментов одновременного размыкания двух других ключей относительно промежуточных фаз в двух других выпрямительных секциях. Это позволяет уменьшить уровень пульсаций выходного напряжения. 4 ил. 1 табл.

1 1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано .в преобразователях напряжения, тока и частоты, выполненных на управляемых вентилях.

Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения и входного тока путем уменьшения пульсаций выходного напряжения и улучшения качества спектрального состава выходного напряжения и входного тока.

На фиг. 1 показаны временные диаграммы способа широтно-импульсной модуляции выпрямленных напряжений, например, трех (n=i) последовательных однофазных выпрямительных секций трехфазной сети переменного тока с числом промежуточных центров, равных О, 1, 1, на соответствующих интервалах (О-3Т/3), (11Г/3 — 21Г/3), (271/3 — 7Г) в течение полупериода в каждой фазе (ю, +, + — - выходные напряжения, формируемые соответственно первой, второй, третьей секцией; — результирующее выходное напряжение трехфазного выпрямителя; р,, е ьс- импульсы управления ключом со-, ответственно первой, второй, треть-. ей секции); на фиг. 2 — схема трехфазного выпрямителя, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 — уст ройство для формирования импульсов управления; на фиг. 4 — графики, по" ясняющие работу устройства (фиг. 3). .Схема 3 п-фазного, в данном случае трехфазного выпрямителя (фиг. 2), реализующего предлагаемый способ широтно-импульсной модуляции выпрямленных напряжений, содержит три иден тичные по структуре выпрямительные секции 1-3, каждая из которых содержит однофазный мостовой неуправ ляемый выпрямитель 4 (5, 6), ключ

7 (8, 9) и шунтирующий диод 10 (11, 12).

В первой (второй, третьей) секции

1 (2, 3) ключ 7 (8, 9) одним выводом соединен с общей точкой диодов катодной группы выпрямителя 4 (5, 6), а другим выводом через шунтирующий диод 10 (11, 12) — с общей точкой диодов анодной. группы выпрямителя.

Шунтирующие диоды 10-12 секций 1-3 соединены последовательно между собой и с нагрузкой 13. Питание выпрямительных секций осуществляется от трехфаэной сети.

55

Устройство формирования управляющих импульсов содержит синхронизатор

14, вырабатывающий короткий импульс в момент, когда мгновенное значение напряжения фазы А равно нулю, триггер 15, осуществляющий запуск и остановку ждущего генератора 16, частота которого равна 12(q+l)f (q =

= 0,1,2,...,f — частота напряжения сети), счетчик 17 импульсов, дешифраторы 18 и 19, формирующие короткие импульсы соответственно в моменты

3/3 и 27Г/3 в течение полупериода напряжения сети в фазе А, дешифратор

20, вьделяющий импульс, который является последним импульсом генератора

16, "укладывающимся" в полупериоде напряжения сети в фазе A, инвертор

21, две идентичные ячейки 22 и 23, каждая иэ которых содержит интегратор

24 (25), осуществляющий формирование опорного пилообразного напряжения, компаратор 26 (27), вьделяющий момент равенства опорного и управляющего напряжения Б„,формирователь 28 (29) прямоугольных импульсов; кроме того, устройство формирования управляющих импульсов содержит три идентичные ячейки 30-32, с выходов которых непосредственно "снимаются" соответственно управляющие сигналы (фиг. 1*,Е,4r), каждая иэ ячеек содержит триггер 33 (34, 35), два элемента 36, 37 (38, 39, 40, 41) И, элемент 42 (43, 44)

ИЛИ. Выход синхронизатора 14 соединен с первыми входами триггеров 15, 34, 35. Выход триггера 15 соединен с входом генератора 16, выход которого соединен с входом счетчика 17. Выходы счетчика 17 соединены с входами дешифраторов 18-20. Выход дешифратора 18 соединен с вторым входом триггера 33 и 34, выход дешифратора 19 соединен с первым входом триггера 33, и вторым входом триггера 35, выходщвшифратора 20 — с вторым входом триггера 15. Выход младшего разряда счетчика 17 непосредственно соединен с входом интегратора 24 и через инвертор 21 — с -выходом интегратора 25.

Выход интегратора 24 (25) соединен с первым входом компаратора 26 (27), на второй вход которого подается напряжение П„„, управления. Выход компаратора 26 (27) соединен с входом формирователя 28 (29). Выход формирователя 28 соединен с вторыми входами элементов 36, 38 40 И, первые входы .которых соединены с прямыми выходами

3 12642 соответствующих триггеров 33-35. Выход элемента 36 (39, 40) И соединен с первым входом элемента 42 (43,44)

ИЛИ. Выход формирователя 29 соединен с вторыми входами элементов 37, 39, 41 И, первые входы которых соединены с инверсными выходами соответствующих триггеров 33-35. Выход элемента

37 (39, 41) И соединен с вторым входом элемента 42 (43, 44) ИЛИ. Выходы 10 элементов 42-44 являются выходами устройства формирования управляющих импульсов.

На фиг. 4 приведены графики последовательностей импульсов напряжения, 15 поясняющие работу устройства (фиг. 3) формирования управляющих импульсов, где 45 — мгновенные фазные напряжения А, В, С, 46 — импульсы с выхода синхронизатора 14, 47 — импульсы с выхода триггера 15, 48 — импульсы с выхода генератора 16; 49 и 50 — импульсы с выходов дешифратора 18 и 19 соответственно, 51 — импульсы с выхо1 да младшего разряда счетчика 17;52- 25 импульсы с выхода инвертора 21; 53 и

54 — пилообразные опорные и постоянные управляющие U напряжения на входах компараторов 26 и 27 соответственно, 55 и 56 — импульсы с выходов формирователей 28 и 29 соответственно, 57-62 — импульсы триггеров (57, 59, 61 — с прямых выходов триггеров

33-35 соответственно, 58, 60, 62— с инверсных выходов триггеров 33-35 соответственно); 63-65 — управляющие импульсы (см. также фиг. 1 д,e,æ) с выходов элементов 42-44 ИЛИ соответственно для управления трехфазным выпрямителем (фиг. 2), реали 4О зующим способ широтно-импульсной модуляции, При реализации предлагаемого способа, подаваЪ импульсы управления на управляющие входы ключей (фиг. 1д,, 45

Ж ), осуществляют многократную коммутацию выпрямленных напряжений секций (фиг. 1a,о,Ь) на интервале 7Г.

При этом результирующее выходное напряжение (фиг. 1t.), изменяющееся по закону синуса, формируется на интервалах .1Г/3. участками, которые с достаточной степенью точности аппроксимируются прямыми.

Выразим напряжение на выходе трех- фаэного. выпрямителя 4-6 как произведение выпрямленного напряжения Ж(с) неуправляемого трехфазного мостового

80 4 выпрямителя на коммутационную функцию

P(t), разложенную в ряд Фурье .

UdX(t) =0 (с) Р(с)+Ы(с) СР(с), (1) где 92(t), %(с) — коммутационные функции, начальны фазы которых равны соответственно

0 и3Г

Баб(с) = — У 4+ QU)q) Icos 2Ь с, (2) (1 где UcLe =2U)/3I - постоянная составляющая напряжения неуправляемого однофазного выпрямителя

Um — амплитуда напряжения источника питания, А(=4Un (1+2 cos(4 Jf й/Э)) /Х(1-4Р)амплитуда гармонической составляющей при

1,2,3,..., oo = 2Л/Т вЂ” угловая частота источника напряжения.

Коммутационная функция с единичной амплитудой после разложения в ряд Фурье имеет вид оо

P(t) = f + U2)icos n(Qt.-с ), (3)

n** где — относительная длительность импульса напряжения на выходе выпрямителя, U22)n = 2 з1п7Гng Jn - амплитуда и-ой гармонической составляющей при и= 1,2,3,...,оо =12((1+1)И вЂ” угловая частота коммутационной функции для q

=О, 1, 2... оо, q — количество коммутаций на интервале Г/3 между спорными спектрами.

С учетом (1) †(3) выходное напряжение выпрямителя оО

УИ(с) = 3Ud,() + 23 Q U)icos 2Ccdt + (-г оо

3Г

+ ЗЫ 2)U cos —., cos $(12nq + 12п)2)дсоо п)вГЕ11 ив(сов Тп сов ((22 (в1 -nn( оо оо

12nq — 12п)ввс + — и) вс 2 (4) (=1 11 =1

U (Umncos n. cos ((2C + 12nq +

2 г 12п)()с — — и).

Л

$ 1264

Из (4) следует, что спектр выходного напряжения управляемого выпрямителя содержит низкочастотные гармонические, обусловленные огибающей напряжения на интервале Х/3, высоко-. частотные гармонические, обусловленные коммутацией с частотой 12(q+f) и гармонические боковых частот, обусловленные взаимодействием низкочастотных и высокочастотных составляющих. Предлагаемый способ шйротноимпульсной модуляции обеспечивает уменьшение доли низкочастотных и увеличение доли высокочастотных гармонических в выходном напряжении вы- 15 прямителя. Так, при q=O амплитуда самой низкочастотной Птз (7,=3, для

1=1 и 2=2 Uei =0 и 0 =0) не превышает 0,15 от максимальной постоянной. составляющей выходного напряжения 2п вйпрямителя при = 1,0. Амплитуда первой гармонической (3 =2), обусловленная многократной коммутацией при q=O, Я =0,25 составляет 1,3 от соответствующей постоянной составля- 25 ющей выходного напряжения выпрямителя.

Зависимость относительной постоянной .îñòàâëÿþùåé Ugg в функции относительной длительности импульСа на- Зр пряжения на выходе выпрямителя, являющаяся регулировачной характеристикай выпрямителя, с произвольным числом коммутаций q на интервале

Jl/3 с учетом (4) определяется как

Из (5) следует, что предлагаемый способ широтно-импульсной модуляции обеспечивает линейную зависимость

40 регулировочной характеристики выпрямителя.

Из Диаграммы (фиг. 1ь) видно, что в заявляемом способе широтно-импульсной модуляции пульсации выходно45

ro напряжения при регулировании его в пределах от 0 до 1 (от 7=0 до Y=f) не превышают максимальную амплитуду напряжения одной выпрямительной секции 1 (>,3 ), это способствует уменьшению доли низкочастотных и увеличению доли высокочастотных гармонических составляющих в выходном напряжении, что в свою очередь улучшает качество выходного напряжения. Первая гарАоническая входного тока имеет сдвиг по фазе, равный нулю по отношению к напряжению источника питания, 280 Ф это обеспечивает повышенный коэффициент мощности выпрямителя во всем диапазоне регулирования выходного напряжения выпрямителя, а следовательно, улучшает качество входного тока.

Работа трехфазного выпрямителя (фиг. 2) осуществляется следующим образом.

При регулировании выходного напряжения выпрямителя в диапазоне от

0 до 0,5 его максимального значения в момент с, (фиг. 1е) подают импульс управления на замыкание ключа 8 при разомкнутых ключах 7 и 9. При этом на интервале с, -с, через ключ 8 и диоды 10 и 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 10 ) секции 2. Ток в нагрузку течет по цепи 5-8-10-13-12-5.

В момент с, подают импульс управления на размыкание ключа 8. На интервале t, -г. при разомкнутых ключах

7-9 напряжение на нагрузке 13 равно нулю.

В момент с (фиг. 1А,ж) подают импульсы управления на замыкания ключей 7 и 9 при разомкнутом ключе 8..

При этом на интервале с -t> через, ключи 7 и 9 и диод 11 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1 a,Ü ) секции 1 и 3.

Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-136-9-11-4.

В момент t подают импульсы управления на размыкания ключей 7 и 9.

На интервале tp -tg при разомкнутых ключах 7-9 напряжение на нагрузке равно нулю.

В момент t4 (фиг. 1е ) подают импульс управления на замыкание ключа8 при разомкнутых ключах 7 и 9. При этом на интервале сд-tq через ключ

8 и диоды 10 и 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг., fb ) секции 2. Ток в нагрузку течет по цепи 5-8-10-13-12-5.

В момент tq (фиг. 1 4 ) подают импульсы управления на размыкание ключа

8 и замыкание ключа 7. На интервале с, -с через ключ 7 и диоды 11, 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1а.) секции 1. Ток в нагрузку течет по цепи

4-7-13-12-11-4.

В момент t подают импульс управления на размыкание ключа 7. На интервале t -с .при разомкнутых ключах

7-9 напряжение на нагрузке равно нуо лю.

64280 8

7 12

В момент с (фиг. 1е,ж) подают импульсы управления на замыкание ключей

8 и 9 при разомкнутом ключе 7. При этом на интервале t -с через ключи

8 и 9 и диод 10 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1Е,Ь ) секций 2 и 3.

Ток в нагрузку течет по цепи 5-8-1013-6-9-5.

В момент t подают импульсы управления на размыкания ключей 8 и 9.

На интервале с -q при разомкнутых ключах 7-9 напряжение.на нагрузке равно нулю.

В момент с9 (фиг. 1А ) подают импульс управления на замыкание ключа 7 при разомкнутых ключах 8 и 9.

При этом в интервале с -с, через ключ 7 и диоды 11 и 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения с секции 1. Ток в нагрузку течет по цепи 4-6-12-11-4.

В момент с,о (фиг. 1 ж) подают импульсы управления на размыкание ключа 7. и заььжание ключа 9. На интервале с — t через ключ 9 и диоды 10 и 11 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения(фиг. 16) с секции 3. Ток в нагрузку течет по цепи 6-9-11-10-13-6.

В момент t ïîäàþò импульс управления на размыкание ключа 9. На интервале t <-с, при разомкнутых ключах 7-9 напряжение на нагрузке 13 равно нулю.

В момент с, (фиг. 1 А, ) подают импульсы управления на замыкании ключей 7 и 8 при разомкнутом ключе 9.

При этом на интервале t,,-t, через ключи 7 и 8 и диод 12 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1 а,д) с секций

1 и 2. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-12-5-8-4.

В момент с, подают импульсы управления на размыкания ключей 7 и 8.

На интервале t -с« при разомкнутых ключах 7-9 напряжение на нагрузке равно нулю.

B момент t a (фиг. 1 ) подают импульсы управления на замыкание ключа 9 при разомкнутых ключах 7 и 8.

При этом на интервале t«-с, через ключ 9 и диоды 10, 11 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1Ь) с секции 3. Ток в нагрузку течет по цепи 6-9-11-1013-6.

При регулировании выходного напряжения выпрямителя в диапазоне

0,5-1,0 его максимального значения в момент t„ (фиг. 1 е ) подают импульсы управления на размыкание ключа 9 и замыкание ключа 8. Ца интервале t, -с, через ключ 8 и диоды 10 и 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения(фиг. 1о) секции 2. Ток в нагрузку течет по цепи 5-8-10-13-12 -5. В момент с, (фиг. 1 А,ж) подают импульсы управления на замыкания ключей 7 и 9 при замкнутом ключе 8.

При этом на интервале t --с, через

16 ключи 7-9 к нагрузке !3 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1а,б,Ь) с секций 1,2 и 3. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-6-95-8-4.

В момент t ïîäàþò импульс управления на размыкание ключа 8 при замкнутых ключах 7 и 8. На интервале ся-с, через ключи 7 и 9 и диод 11 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1а,Ь ) с секций 1 и 3. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-6-9-11-4.

В момент с, (фиг. 1е) подают импульс управления на замыкание ключа 8 при замкнутых ключах 7 и 9.

При этом на интервале с, -с через ключи 7-9 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1 a,Þ,Ü) с секций 1,2 и 3. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-69-5-8-4.

В момент t, подают импульсы управления на размыкания ключей 7 и 9 при замкнутом ключе 8. На интервале

t ñ через ключ 8 и диоды 10 и 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1о) сек- ции 2. Ток в нагрузку течет по цепи

5-8-10-13-12-5.

В момент сн, (фиг. 1А) подают импульсы управления на размыкание ключа 8 и замыкание ключа 7. На интервале t -t < через ключ 7 и диоды 11 и

12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1а) с секции 1. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-12-11-4.

В момент сд (фиг. t 8, K) подают импульсы управления на замыкание ключей 8 и 9 при замкнутом ключе 7.

При этом на интервале t -t через ключи 7-9 к нагрузке 13 прикладыва9 12642 ются импульсы выходного напряжения (фиг. 1 а,, d,Ü) с секций 1, 2 и 3.

Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-136-9-5-8-4.

В момент с22 подают импульс управления на размыкание ключа 7 при замкнутых ключах 8 и 9. На интервале

t2y-t2> через ключи 8 и 9 и диод 10 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1 d,Ü) 10 секций 2 и 3. Ток в нагрузку течет по цепи 5-8-10-13-5-9-5.

В момент г . (фиг. 1 Д ) подают импульс управления на замыкание ключа

7 при замкнутых ключах 8 и 9. При этом на интервале с2 -с24 через ключи

7-9 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1 а. d,Ü) с секций 1, 2 и 3. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-6-9-5-8-4 20

В момент с подают импульсы управления .на размыкания ключей 8 и 9 при замкнутом ключе 7. На интервале

С24-Е2э Через КЛЮЧ 7 H ДИОДЫ 1! и 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. In) с секции 1. Ток в нагрузку течет по цепи

4-7-13-12-11-4.

В момент t (фиг. 12к) подают имЗО пульсы управления на размыкание ключа 7 и.замыкание ключа 9. На интерsane t 5-Е2ь через ключ 9 и ДЯОДы 10 и 11 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения(фиг. 16). с секции 3. Ток в нагрузку течет по цепи 6-9-11-10-13-6.

В момент с2 (фиг. 1А,e) подают импульсы управления на замыкания ключей 7 и 8 при замкнутом ключе 9.

При этом на интервале с -г2 через

40 ключи 7-9 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения . (фиг. 1 а, о,б) с секции 3. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-6-95-8-4, 45

В момент t подают импульс управления на размыкание ключа 9 при замкнутых ключах 7 и 8. На интервале

t -с ® через ключи 7 и 8 и диод 12

2 28

50 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1о,б) с секций и 2. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7-13-12-5-8-4.

В момент с (фиг. Iж ) подают импульс управления на замыкание ключа

9 и;и замкнутых ключах 7 и 8. При этом на интервале t+-с2з через ключи

7-9 к нагрузке 13 прикладываются им80 IO пульсы выходного напряжения (фиг. 1а, б,Ь) секций 1,2 и 3. Ток в нагрузку течет по цепи 4-7- 13-6-9-5-8 — 4.

В момент с подают импульсы управ ления на размыкания ключей 7 и 8 при замкнутом ключе 9. На интервале с2—

t через ключ 9 и диоды 10, 11 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряженйя (фиг. 1 О ) с секции

3. Ток в нагрузку течет по цепи 6-9I 1-10-13-6.

Плавное регулирование выходного напряжения в диапазоне 0-1,0 его максимального значения в течение периода Т выпрямленного напряжения на нагрузке осуществляется в соответствии с описанным способом широтно-импульсной модуляции выпрямленных напряжений

3 и-последовательных однофазных выпрямительных секций 3 и-фазной сети переменного тока, например для трехфазной сети (и 1), путем изменения задержки момента размыкания ключа и изменения опережения момента замыкания этого же ключа относительно первого и второго опорных фаз соответственно в одной из выпрямительных секций 1 (2,3), а также путем изменения опережения моментов одновременного замыкания и изменения задержки моментов Одновременного размыкания двух других ключей относительно промежуточных фаз в двух других выпрямительных секциях.

Устройство (фиг. 3) формирования управляющих импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии (перед моментом г,) имеем логическое состояние

"0" на прямом выходе триггера 15 (47) и триггера 35 (61), на выходе генератора 16 (48), на всех выходах триггеров счетчика 17, на выходе формирователя 28 (55), на выходах элементов 42 и 43, логическое состояние

"1" — на прямом выходе триггеров

33(57) и 34 (59), на выходах инвертора 21(52), формирователя 29 (56), элемента (65).

В момент t (с„8; с ), когда значение напряжения в фазе 4 (45, фиг.4) равно нулю, на выходе синхронизатора

14 (фиг. 3) формируется импульс (46), который переводит триггер 15 в состояние "1" (47). При этом ждущий генератор 16 запускается и на его выходе появляются импульсы (48) с частотой 12 (q +1)f . В рассматриваемых

J J 1264

-дафн»ках (фиг. 4) q=O, частота генератора 600 Гц.

На интервале t ср3 (t <-с3 ) импульсы (48), с генератора 16 поступая на счетчик 17, формируют на выходе

его младшего разряда импульсы (51) с частотой 300 Гц. Эти импульсы, поступая на интегратор 24, формируют первое опорное пилообразное напряжение (53), а инвертированные в 2! импуль- 1О сы (52) формируют на выходе интегратора 25 второе опорное пилообразное напряжение (54), которое опережает первое на 180

На интеРвалах t? -t4» ts ñ, t»4 tie» 15

С,п-С,р tg С п,. С,-С3, КОГда ПЕРВОЕ ПИлообразное напряжение (53) превьппает управляющее напряжение U на выходе формирователя 28 устанавливается логическое состояние " 1" (55) ° 20

На интервалах с, -с, с„-с>» с, -tö»

С Ь 1» 23 С2Ь» 39 СЪ»» Я ЗЬ» КОГДа первое пилообразное напряжение не превьппает U на выходе формирователя 28 устанавливается логическое 25 состояние "0" (55).

На »интервалах с, -с,, с -с, с„-t,>, 2о 22 26» 28 32 34 36» второе пилообразное напряжение (54) превьппает U, на выходе формирова- 30 теля 29 устанавливается логическое состояние "1" (56).

Рвалах с, ъ с1 с „-с, » tgg-tgп, t3$ с34, когда второе пилообразное напряжение не превышает

U |» Hà выходе формирователя 29 устанавливается логическое состояние "0" (56) .

Длительности широтно-модулируемых импульсов 55 и 56 обусловливаются величиной управляющего напряжения

Ц р.

В момент t (t ), когда значение напряжения в фазе C(45, фиг. 4) равно нулю, на выходе дешифратора 18 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика 17 формируется короткий импульс (49), который переводит триггер 33 в состояние "0". (57), а триггер 34 в состояние "1" (59).

В момент с, (с ), когда значение напряжения в фазе Ь (56, фиг. 4) равно нулю, на выходе дешифратора 19 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика 17 формируется короткий импульс (50), который переводит триггер 33 в состояние " 1" (6) =-ах+ау

4 где а, а — переменные, отображающие логическое состояние соответственно на прямом и инверсном выходах триггера 33; переменные,отображающие логическое состояние соответственно на выходах 22 и 23 ячеек.

Элементы 38, 39 и 43 формируют на выходе ячейки 31 управляющие импулЬсы (фиг. !е; фиг. 4, 64) в соответствии с логической функцией

Е=-Ьх+Ь ° у (7) где Ь, Ь вЂ” переменные, отображающие логическое состояние соответственно на прямом и инверсном выходах триггера 34.

Элементы 40, 41 и 44 формируют на выходе ячейки 32 управляющие импульсы (фиг. 1 ж; фиг; 4, 65) в соответствии с логической функцией (8) f =с х + сну с

280 12 (57), а триггер 35 в состояние "0" (e!).

HR интервалах с6 с1т с 4 с 30 на пря мом выходе триггера 33 состояние "0 (57), а на инверсном — " 1" (58). На инт ервалах с -t t g t ai» с 3 - с 3 на прямом выходе триггера 33 состояние

"1" (57), а на инверсном — 0" (58).

Состояние логического "0" на прямом выходе триггера 33 сохраняется на интервале от и/3 до 2 Л/3 в течение полупериода напряжения фазы "

На интервалах с, -с, r„-tz4 на прямом выходе триггера 34 состояние

"0" (59), а на инверсном — " 1" (60) .

На интервалах с -t JJ» с -с ь на прямом выходе триггера 34 состояние "1" (59), а на инверсном — "0" (60).

На интервалах с -с,>, с вЂ,с на прямом выходе триггера 35 состояние "0" (61), а на инверсном — "1" (62). На интервалах сп-с,z с1-t на прямом выходе триггера 35 состояние "1" (61), а на инверсном — "0" (62) .

Импульсы с выходов триггера 33 и с выходов ячеек 22 и 23 поступают на элементы 36, 37 и 42, которые формируют на выходе ячеек 30 управляющие импульсы (фиг. 1 д» фиг. 4, 63) в соответствии с логической функцией

280 1ч

13 1264 где с, с — переменные, отображающие логическое состояние соответственыо на прямом и инверсном выходах триггера

35.

По выражениям (6) — (8) определены управляющие импульсы (63-65) на отдельных интервалах и приведены в таблице, где вместо полного обозначения момента времени с, t,, с,... запи- 1р саны только его индексы 0,1,2,...

В момент г5 (t»), когда на счетчик 17 с генератора 16 приходит последний импульс, "укладывающийся" в полупериоде напряжения фазы 4, Hà 15 выходе дешифратора 20 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика 17 формируется короткий импульс, который переводит триггер 15 в состояние "О" (47). При этом к моменту 2п (t>»t><) прихода очередного синхроимпульса (46) с синхронизатора 14 на всех элементах устройства устанавливается исходное состояние. Далее процессы формирования управляющих 25 импуг ьсов повторяются.

Таким образом, в отличие от прототипа, в котором плавное регулирование выходного напряжения в диапазоне

0-1,0 осуществляется соответственно Зб изменением задержки момента раэмыкания ключа первой выпрямительной секции относительно момента естественной коммутации диодов этой секции и изменением опережения момента замыка-З ния ключа второю выпрямительной секции относительно момента естественной коммутации диодов этой секции в течение данного периода коммутации, предлагаемый способ широтно-импульс- 4О ной модуляции позволяет осуществить изменение задержки момента раэмыкания ключа и опережения момента замыкания этого же ключа относительно первой и второй опорных фаз соответствен45 но в одной иэ выпрямительных секций, а также изменения опережения моментов одновременного замыкания и задержки моментов одновременного размыкания двух других ключей относительно промежуточных фаэ в двух других выпрямительных секциях в течение периода Т выпрямленного напряжения на нагрузке. Это позволяет уменьшить уровень пульсаций выходного напряжения и тем самым улучшить качество выходного напряжения и входного тока.

Кроме того, предлагаемый способ широтно-импульсной модуляции выпрямленных напряжений Зп последовательно включенных однофаэных выпрямительных секций 3 и-фазной сети переменного тока позволяет улучшить качество спектрального состава выходного напряжения и входного тока.

Формула изобретения

Способ широтно-импульсной модуляции выходных напряжений Зп последовательно по выходу включенных выпрямительных секций, входами подключенных к Зп фазам питающего напряжения, где п=1,2,3,..., заключающийся в том, что для каждой выпрямительной секции на каждом полупериоде соответствующего питающего напряжения задают целое число фаэ положения импульсов, относительно которых осуществляют формирование и изменение положения фронтов импульсов выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения и входного тока путем уменьшения пульсаций выходного напряжения и улучшения качества спектрального состава выходного напряжения и входного тока, из целого числа фаз положения импульсов выбирают две опорные фазы, отстоящие друг от друга и от фаз, в которых значения фаэного напряжения равны нулю, на угол У/3 на интервалах (О-7/3), (>/3-2У/3), (2Л/3-7), выбирают соответственно (q+1), q(q+1) промежуточных фаз, отстоящих друг от друга на угол 71/3(q+1), от опорных фаз на угол Я/6 (q+1), 7Г/3(q+1), Л/6 (q+1), где q=0,1,2,..., формирование импульса относительно первой фазы осуществляют перемещением заднего фронта, а относительно второй — перемещением переднего фронта, формирование импульсов относительно промежуточных фаэ осуществляют одновременным перемещением передних и задних фронтов.!

1264280 а а Ь О с с

Интервалы х у

П

0-1 О 1 1 О (! 1 О О 1 О

1 2 О О 1 О О 1 0 О О 0

2-4 1 О 1 О О 1 1 О 1 О 1

4 5 О О 1 О О 1 1 0 О О 0

О 1 1 О О 1 1 О О 1 О

О 1 О 1 1 О 1. О 1 О О

5-6

6-7

О О О 1 1 О 1 О О О О

7-8

810 1 О О 1 1 О 1 О О 1 1

О О О 1 1 0 1 О О О О

О 1 О 1 1 О 1 О 1 О О

12 13 О 1 1 0 1 О О О О 1

13 14 О О 1 О 1 О О 1 О О О

14 16 1 О 1 О 1 О О 1 1 1 О

16-17 О О 1 О, 1 О О 1 О- О О

17-18 О 1 1 О 1 О О 1 0 О 1

18 19 О 1 1 О О 1 1 О О 1 О

19 20 1 1 1 О О 1, 1 О ! 1

20-22 1 О 1 О О 1 О 1 О 1

24-25 О 1 О 1 1 О 1 О 1 О О

2526 1 1 О 1 1 О 1 g 1 1 1

26-28 1 О О 1. 1 О 1 О О 1 1

28-29 1 1 О 1 1 О 1 О 1 1 1

О 1 О 1 О 1 О 1 О О

О 1 О 1 О О 1 О О !

1 1 1 О 1 О О 1.1 1 1

1. О 1 О 1 О О 1 1 1 О

34-35 1 1 О 1 О О 1 1 1

36-36 О ! О 1 О О О О

10-11

11-12

22-23

23-24

29-30

30-3 1.

31-32

33-34

1 1 1 О О 1

О 1 1 0 О 1

1 О 1 1 1

1 О О 1 О

1спсрная Хспсрнаи

to z ts ч в а 11 14 "/б 39 zr 25 27 2В УЮ

ЮГ/

1264280 аиг.г

4

56

57

58

О б0 б/ б2

И

64

4 4 /б Фл ю

4 6 4 4 /О 13 6 7 /У 63 Ъ 4Р ЫЗЬ

Фиг.4

Составитель С.Лузанов

Редактор К,Волощук Техред JI.Сердюкова Корректор.Л.Пилипенко

Заказ 5570/54 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж"35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4