Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в квазисинусоидальное трехфазное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями. Целью изобретения является расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования выходного напряжения. В шестиключевой инверторной ячейке предложен новый алгоритм - переключение ее ключей с обеспечением возможности регулирования величины выходного напряжения за счет введения модулятора ширины импульсов и выполнения логического узла в соответствии с заданными логическими выражениями . 3 ил. (Л со о 4 СП О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1304150 А 1 (sg 4 Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3858871/24-07 (22) 20.02.85 (46) 15.04.87. Бюл; У 14 (71) Московский текстильный институт им. А.Н. Косыгина и Московский энер.гетический институт (72) А.В. Чесноков, Г.С. Мыцык и В.В. Михеев (53) 62 1.3 16.727(088.8) (56) Голубев П.В., Карпенко В.М., Коновалов М.Б. и др. Проектирование статических преобразователей. M.:

Энергия, 1974, с. 19-30.

Труды МЭИ. Тематический сборник:

Полупроводниковые устройства и системы преобразования электрической энергии. Вып. Ф 596. M.:.МЭИ, 1982,с 138 и 139. . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями. Целью изобретения является расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования выходного напряжения. В шестиключевой инверторной ячейке предложен новый алгоритм— переключение ее ключей с обеспечением возможности регулирования величины выходного напряжения за счет введения модулятора ширины импульсов и выполнения логического узла в соответствии с заданными логическими выражениями. 3 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1,.

13041

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания (ИВЭ) с синусоидальным выходным напряжением.

Цель изобретения — расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема силовой части преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема устройства для управления преобразователем; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясf5 няющие принцип работы устройства для управления преобразователем.

Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное трехфазное (фиг.1) содержит три однофазные мостовые инверторные ячейки 1-3, выполненные в виде двух основных стоек ключей 4-15 на транзисторах (или других полностью управляемых элементах, например тиристорах), шунтированных 25 диодами 16-27, и третьей вспомогательной стойки на ключах 28-33 переменного тока. Точки соединения ключей

4-15 основных стоек подключены к основной первичной обмотке 34-36 соот- 30 ветствующего выходного трансформатора

37-39 а точка соединения ключей 2833 вспомогательной стойки подключена к оцному концу дополнительной обмотки 40-42, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки 34-36.

Вторичные обмотки 43-45 трех трансформаторов 37-39 соединены в звезду.

Устройство для управления преобразователем (фиг.2) содержит эадатчик 46 частоты, связанный с модулятором 47 ширины импульсов с парафазным выходом

S, S и двенадцатиканальным распределителем 48 импульсов с парафазными выходами О,, Q,, Q О

Q;,..., Q „, Q„ на трйггерах 49-60, а также три аналогично выполненных логических узла 61-63, выходами через усилительно-развязывающий узел 50

64 связанные с управляющими входами соответствующих ключей 4-15, 28-33.

Выходы Саг Qp> Qg> Q u Q Q триггеров 50,57 и 53 непосредственно, минуя логический узел, связаны с управляющими входами N . u M. клю$1 j1 чей 4, 5, 8, 9, 12 и 13 первых основных стоек однофазных мостовых инверторных ячеек 1-3. Каждый логический

50 2 узел 61-63 содержит четырнадцать ло- гических элементов ЗИ-HE 65-78, два логических элемент . 2И-НЕ 79 и 80 и два логических элемента 4И-НЕ 81 и

82. Канал логического узла 6 l, предназначенный для формирования управляющего сигнала ключом 7 (или 6) второй основной стойки инверторной ячейки 1 и связанный, выходом с управляющим входом N (И ) упомянутого клю ча 7(6), содержит четыре логических элемента ЗИ-НЕ 65-68 (69-72). К .входам первых трех элементов ЗИ-НЕ 6567 (69-71) подключены выходы модулятора 47 ширины импульсов, и распределителя 48 импульсов так, что связи между ними определяются логическими выражениями,". на выходе логического

9JIPMBHTa 3H-HE 65 - Q,Q,S (69

Q, Q „$) на выходе логического элемента

ЗИ-ЙЕ бб — а „а, $ (70 — Q Q,S), а на выходе логическоео эдемента ЗИ-НЕ

67 — Q Q S (71 — Q,Q S) . На выходе логического элемента ЗИ-НЕ 68 (72), подключенном к одному из выходов логического узла 61, к входам которого подключены выходы логических элементов ЗИ-НЕ 65-67 (69-70), формируют управляющий сигнал, определяемый логическим выражением

Й., =(а, Q,S) (Q, e, $) (e,e, $); (72-Й„=(e,а,$) (Q Q„s) (Q,e,s).

Канал того же логического узла 61, предназначенный для формирования управляющего сигнала. ключом 29 (28) вспомогательной стойки, содержит три логических элемента ЗИ-HE 73-75 (7678) и по одному логическому элементу

2И-НЕ 79(80) и 4И-НЕ 81 (82). Выход логического элемента 4И-НЕ 81 (82) образует один из выходов логического узла 61 и связан с управляющим входом

Й„,(М „,) ключа 28 (28) инверторной ячейки 1. Связи между узлами блока управления в этом случае определяются следующими логическими выражениями: на выходе логического элемента

ЗИ-НЕ 73 Q,,Q S — (76 — Q,а $) логического элемента ЗИ-НЕ 74 — Q Q S

1 2 (77 — Q, а $), логкческогоэлемента

ЗИ-НŠ— 75 — Q Q $ (78 — Q,Q $) логического элемент» 2И-НЕ 79 — а О

2 (80 — а а ). Выхоцы этих элементов подключенй к входу логического элемента 4И-НЕ 81 (82) так, что на выходе последнего формируют управляю3 1304 щий сигнал, определяемый логическим выражением

150 4 ширины импульсов. Длительность этих сигналов пропорциональна величине сигнала U,,определяющего величину

2 выходного напряжения преобразователя, С выхода распределителя 48 импульсов получают прямоугоЛьные симметричные импульсы. Например, с выхода триггера 49 — сигнал Q u Q с выхода триггера 50 — Q u Q и т.д. (U„ -U, на фиг. 3). После осуществления соответствующих логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических элементов

65-82 логических узлов 61-63 будут получены новые последовательности импульсов, определяемые приведенными логическими выражениями. Номер каждого логического элемента 65-82 в логическом узле 6 1 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены на фиг. 3. В результате на обмотках трансформаторов 37-39 преобразователя будет сформировано напряжение вида U„ . При симметричной нагрузке преобразователя, соединенной в звезду без нулевого провода, фазное напряжение будет иметь вид 13 (фиг.3).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно расширить область его применения за счет обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения. Регулирование выходного напряжения происходит на частоте квантования в 12 раз выше основной, что обеспечивает высокие динамические свойства преобразователя. В случае необходимости она может быть увеличена в К раз (K = 1,2,3...). При высоком качестве исходного напряжения это позволяет судить о малой массе выходных фильтров преобразователя, если последние будут установлены.

Предлагаемый преобразователь позволяет осуществлять 100Х-ное регулирование выходного напряжения.

M = (Q Q„S)(Q,QqS) QiQ S)(Q,Q,)

82 — MÄ, =(Q,Q S) (Q Q,S) О1

Два других узла 62 и 63 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол 2 /3 управляющих сигналов разных фаз А, В, f0

С. Можно записать в общем виде логическое выражение, определяющее связи между логическими элементами в каждом канале всех трех логических узлов

61-63. Так, для ключей вторых основ- 15 ных стоек 6,7, 10, 11, 14 и 15 это выражение

М) =(Q;Q -. Б)(С4 Q,„ S)(Q;„ Q,„ S)

20 (Qf,Q1 ) (; Qf+f ) ((с2 а для ключей вспомогательных стоек 28-33.

Г1,,=(q.,а,,S)(Q,.Q,.„S)(g,.Q,.„S)(Q„., Q,.„); о

t4,,=(Q,, Q, S)(Q,Q... S)(Q.,Q,,„S)(Q,,„Q,. ) Формула изобретения

Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в квазисинусоидальное трехфазное, включающим три однофазные мостовые инверторные ячейки, каждая D виде двух основных стоек ключей с управляющими входами М . М, и М М.

if ;, ., З

Индекс i для фазы А равен 1=1,для фазы В i=9, для фазы С i=17. Если результирующий индекс оказывается больше двенадцати (числа триггеров 49-60 в распределителе 48 импульсов), следует осуществить операцию замены — Q.„-Q

В том случае, когда качество выходного тока преобразователя (коэффициент нелинейных искажений) не удо40 влетворяет потребителя, число регулировочных интервалов квантования на полупериоде выходного напряжения может быть увеличено. Для этого задатчик 46 частоты выполняется в виде по45 следовательно соединенных автогенератора 83 импульсов и делителя 84 частоты. Выход делителя 84 частоты подключен в этом случае к входу распределителя 48 импульсов,а к входу модулятора

47 ширины импульсов подключен выход автогенератора 83.

Принцип работы преобразователя поясняется временными диаграммами, представленными на фиг. 3 где U — cur1á 55 нал с выхода задатчика 46 частоты, синхронизирующего работу преобразователя, 11,, и U„, — соответственно сиг.налы S u S с выхода модулятора 47

13041

5 соответственно и третьей вспомогательной стойки на ключах переменного тока с управляющими входами M., Й„(>з где j = А, В, С вЂ” индекс фазы, причем точки соединения ключей основных стоек каждой ячейки подключены: к основной первичной обмотке соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к одному кон- 10 цу дополнительной первичной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основ/ ной первичной обмотки этого трансформатора, вторичные обмотки трех транс- 15 форматоров соединены в звезду, содер.жащее последовательно связанные задатчик частоты, двенадцатиканальный распределитель импульсов с парафазными выходами Q Q Q Q ..., Я;, Q. 20

° ... Q, Q и три аналогично выполl 7. ненных логических узла, выходы которых связаны с управляющими входами

М;, Й; соответствующих ключей вторых основных и входами И;, M,. вспомо- 25 гательных стоек трех упомянутых инверторных ячеек, а управляющие входы ключей первых основных стоек М;, и

Й. трех ячеек связаны с выходами

J 1 распределителя импульсов непосредственно, причем М. =(;, и Й,,=Я,„, Jf о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

50 6 целью расширения области использова" ния путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения, оно снабжено модулятором ширины импульсов с парафазными выходами S S включенным между задатчиком частоты и соответствующими входами трех логических узлов, причем связи между модулятором -ширины импульсов, распределителем импульсов, входами и выходами логических узлов и. управляющими входами ключей определяются для второй основной стойки ключей инверторных ячеек следующими логическими выражениями: м,,=(Q;Q;. ">(Q;Q,, s)(q,, q. s>, и м„=(,q, s>(Q Q.„., s)(q Q. g>, для ключей вспомогательных стоек выражениями 1„,=(a,.„à,„S)(Ц,Q, S)(Q а„,ЗКа,,Д.,) ;3 (а;.,а;"S)(Q а Яка.;Q;„S)(a;„Q;,,), где i - =1 (9, 17) соответственно для фазы А(В,С), причем Q,,=Q,,,, ==Q, а задатчик частоты настраивают на частоту F=24f К, где К = 1,2,3,... Е частота выходного напряжения преобразователя.

t304150

1304150

Составитель О. Парфенова

Техред И.Попович

Корректор JI.Ïàòàé

Редактор Е. Копча

Заказ 1322/56 Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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