Способ управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей преобразователя. Способ управление преобразователей заключается в том, что ключи 1-4 инвертора коммутируют с частотой 6Kf,, или с частотой ISjCfg, . Высокочастотное напряжение вторичной обмотки трансформатора демодулируют с помощью ключей переменного тока, причем управление ключами каждой фазы демодулятора осуществляют со сдвигом относительно управления ключами других фаз. Ключи каждой фазы, связанные с крайними выводами вторичной обмотки трансформатора, коммутируют на высокой частоте синхронно с ключами инвертора в течение или в о течение , а ключ каждой фазы,свя- ® занный со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, включают один раз в полупериод выходного напряжения на время 1i/6 или JT/5 соответственно . 3 ил. (Л / ил ttn g f ntimswav ttttttTTt гз I--

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3. I: й%л и :,.ю ии@еюя Ф гг1 (21) 3914454/24-07 (22) 26.06,85 (46) 15.04.87. Бюл. N- 14 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлек" троники (72) A.М. Азаров, С.М. Гавриленко, А.В. Лебедькова и А.Г. Азаров (53) 621.314.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 705626, кл. Н 02 М 7/48, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Н- 838963, кл, Н 02 М 7/48, 1979. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания. Целью изобретения является улучшение массога„.зо„„ зо4ы д (51)4 Н 02 М 7 48 баритных показателей преобразователя.

Способ управления преобразователей заключается в том, что ключи 1-4 инвертора коммутируют с частотой 6КЕ „,„ или с частотой 1 ЖЕ „„ . Высокочастотное напряжение вторичной обмотки трансформатора демодулируют с помощью ключей переменного тока, причем управление ключами каждой фазы демодулятора осуществляют со сдвигом 2>/3 относительно управления ключами других фаз. Ключи каждой фазы, связанные с крайними выводами вторичной обмотки трансформатора, коммутируют на высокой частоте синхронно с ключами инвертора в течение 53/6 или в течение 49/5, а ключ каждой фазы,связанный со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, включают один раз в полупериод выходного напряжения на время Т /6 или 4l /5 соответственно. 3 ил, 1 13041

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей преобразователя.

На фиг. 1 изображена функциональ- 10 ная схема преобразователя и устройства, реализующего способ управления, на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие способ управления преобразователем при й„=6КЕ „; на фиг. 3 — диаграммы, 15

I поясняющие способ управления при f„=

0 15Kf „, где fz. — частота инвертора.

Устройство (фиг.1) реализующее предлагаемый способ, содержит однофазный инвертор, выполненный на управляемых ключах 1-4 и нагруженный на первичную обмотку трансформатора

5. Концы и общий вывод секций 6 и 7 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через ключи 8-16"переменного тока с фазами А,В,С нагрузки, Блок управления преобразователем содержит задающий генератор 17, выход которого связан с входом счетного

30 триггера 18. Прямой и инверсный выходы триггера подключены к входам коммутатора 19, а также через блок

20 буферных усилителей к управляющим входам ключей 1,2 и 3,4 инвертора, 35

Кроме того, выход задающего генератора 17 соединен с входом цепи, содержащей делитель 21 частоты, распределитель 22 импульсов, коммутатор 19,блок

20. Выходы последнего подключены к управлбющим входам ключей 8-16, 1

На фиг. 2 и 3 импульсы на выходах .элементов представлены диаграммой

23 — для задающего генератора 17, ди- 5 аграммами 24 и 25 — пля триггера 18 (прямой и инверсный сигналы, которые являются управляющими для ключей 1,2 и 3,4 соответственно), диаграммой

26 — для делителя 21, диаграммой 27— для трансформатора 5, диаграммами

28, 29 и 30, 31, 32 и 33, 34, 35 и

36 . — для коммутатора 19 и распределителя 22 импульсы управления ключами

8,9 и 10, 11,12 и 13, 14,15 и 16, диаграммой 37 — для преобразователя (фазное напряжение П ).

Способ управления преобразователем заключается в том, что ключи 1-4 ин51 2 вертора коммутируют с частотой

6 К1,„ или с частотой 15 К

Высокочастотное напряжение вторичной обмотки трансформатора демодулирует с помощью ключей переменного тока, причем управление ключами каждой фазы демодулятора осуществляют со сдвигом 21 /3 относительно управления ключами других фаз. Ключи каждой фазы связанные с крайними выводами вторичной обмотки трансформатора, коммутируют на высокой частоте синхронно с ключами инвертора в течение 5 i/6 или в течение 4Ъ/5, а ключ каждой фазы, связанный со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, включают один раз в полупериод выходного напряжения на время 3 /6 или Я /5 соответственно.

Устройство, реализующее способ управления преобразователем, работает следующим образом.

Задающий генератор 17 (фиг.1) формирует последовательность высокочастотных импульсов (диаграммы 23 на фиг.2) частотой 12 К-f „„ или

30 К.f»,„ где Е „„ — частота выходного напряжения преобразователя. Эти

О импульсы поступают на вход триггера

18, прямой и инверсный импульсы 24 и 25 которого частотой 6 К.Г „„ или

15 К й, „ поступают на вход коммутатора 19, усиливаются блоком 20 буферных усилителей и поступают на управ-, ляющие входы ключей 1,2 и 3,4 инвертора. Кроме того, частота задающего генератора 17 делится делителем 21 в К раз и поступает на вход распределителя 22, выходные сигналы которого длительностью 5 /6 ини 43/5 управляют работой коммутатора 19. Они разрешают или запрещают прохождение импульсов с прямого и инверсного выходов триггера 18 через коммутатор 19 на входы блока 20. На выходах блока

20 формируются серии импульсов управления ключами 8,9,11,12,14 и 15 (диаграммы 28,29,31,34 и 35). Импульсы управления ключами 10, 13 и 16 поступают непосредственно с трех выходов распределителя 22 импульсов через блок 20, причем номера выходов этого блока соответствуют номерам ключей, к которым они подключены. В результате работы инвертора на обмотках трансформатора 5 формируются импульсы 27,причем напряжение на вторичной обмотке равно 1, а на секциях 6

1 3 13041 и 7 равно 0,5У.Инвертор и трансформатор 5 работают на высокой частоте, кратной выходной. Пусть К=4, тогда интервал каждой ступени импульсов 37 выходного напряжения можно разделить на четыре подинтервала, соответствующих полупериоду работы трансформатора 5. При работе преобразователя интервалы полупериодов деляется на подинтервалы за счет фазового сдви- 10

ra фаз. . На первом полупериоде инвертора первого подинтервала замыкают ключи

8, 12 и 14 (диаграммы 28,32 и 34 на фиг.2). К выходным выводам А,В и С.В 15 прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора 5, равное U.

Выводы С.А замыкаются накоротко через ключи 8 и 14. При этом при соединении нагрузки звездой напряжения 20 равны U/3 и 2/3 U.

На втором полупериоде инвертора в первом подинтервале замыкают ключи

9, 11 и 15, при этом меняется полярность напряжений на обмотках трансформатора 5. К выводам А,В и С,В вновь прикладывается напряжение вторичной обмотки, равное U а выводы

С,А остаются замкнутыми накоротко через ключи 9 и 15, поэтому величины 30 ,линейных и фазных напряжений остаются

,прежними. В дальнейшем на первом под интервале работа ключей повторяется для нечетных и четных полупериодов инвертора соответственно и формируют-35 ся первая положительная третья отрицательная и первая положительная сту-. пени фазных напряжений БА, U,,U соответственно.

1 40

На первом полупериоде инвертора второго подинтервала замыкают ключи

8,12 и 16. К выводам А,В через ключи

8 и 12 прикладывается напряжение всей вторичной обмотки, равное U, а к выводам В,С и С,А — напряжение секций

7 и 6, равное 0,5U. При этом фазные напряжения становятся равными + U/2 и нулю, т.е. формируются вторая положительная, вторая отрицательная и нулевая ступени фазных напряжений

Бд, П:, U, В дальнейшем работа преобразователя происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммами"23-27 импульсов управления клю55 чами преобразователя. В результате работы преобразователя на его нагрузке формируется трехступенчатое с нуле. вым уровнем фазисе напряжение (диа51 4 грамма 37), амплитуды ступеней которого равны О, U/3, U/2, 2 U/3.

Подключение любой ветви схемы с помощью ключей переменного тока обеспечивает возможность прохождения тока в двух направлениях и постоянство разности потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность преобразователя при любом коэффициенте мощности нагрузки с неизменной формой кривой выходного напряжения.

Регулирование выходной. частоты преобразователя осуществляется изменением коэффициента К деления делителя 21, причем К может принимать только целые значения, а величина

К f,„„ =const. Поэтому регулирование

f „, осуществляется дискретно с шаь гом лГ = -- -, а частота перевых К вЂ” 1 ключения ключей 1-4 и 8-16 и частота работы трансформатора остаются при этом постоянны и равны 6Kf„ или

15Kf„ . При Е „„ = 50 Гц и частоте работы трансформатора 30 кГц коэффициент К=100. Пусть К изменяется на

50 единицу, тогда gf „,„= —,— -- О, 5 ГЬ„ что составляет 1X f Следовательно, можно считать, что регулирование осуществляется практически плавно.

Работа преобразователя при f„

15Kf, отличается частотой работы ключей инвертора и демодулятора,длительностью подключения выходных выводов преобразователя к выходным выво. дам вторичной обмотки трансформатора, а также наличием разницы в управлении силовыми ключами при нечетном и четном К. В результате работы преобразователя на нагрузке формируется трехфазное трехступенчатое напряжение (диаграмма 37 на фиг.3), амплитуды нулевой, первой, второй, третьей ступеней которого соответственно равны

О, U/3, U/2, 2U/3, а их длительности

3/5, 2И,15, 111 f/5, 21Г/15. !

Реализация предлагаемого способа управления преобразователем при

15Kf „„ несколько сложнее, чем при

6Kf „„, так как . ля управления преобразователем требуется более сложный распределитель импульсов, однако при этом обеспечивается лучший гармонический состав выходного напряжения. Коэффициенты гармоник выход5 13041 ного напряжения для первого и второго случаев равны 16,9 и 17,57 соответственно.

Использование предлагаемого способа управления преобразователем обес5 печивает меньшую массу и габариты последнего эа счет значительного увеличения частоты работы трансформатора. Наибольшие преимущества по массогабаритным показателям получаются при 10 формировании низкочастотных напряжений. Так, при выходной частоте преобразователя 50 Гц и ниже способ обеспечивает в 5 и более раз меньшие массу и габариты трансформатора. f5 формула изобретения

Способ управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, 20 содержащим однофазный инвертор, подключенный к первичной обмотке трансформатора, каждый конец и средняя точка вторичной обмотки которого подключены к выводам нагрузки в каждой 25

51 6 фазе через ключ переменного тока одной из трех групп ключей, заключающийся в том, что на периоде выходной частоты преобразователя f переклюВых чают ключи каждой группы с частотой переключения, равной частоте однофазного инвертора, и фазовым сдвигом переключений по отношению к другим фазам, равным 2Я/3, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей преобразователя, на первом интервале первого полупериода переключают ключи первой и второй групп ключей, начиная с первой группы ключей, а на первом интервале второго полупериода — начиная с второй группы ключей, на втором интервале каждого полупериода замыкают ключи третьей группы, причем длительность первого и второго интервалов выбирают равными 53/6 и 3/6 при частоте однофазного инвертора

6Kf „,„ или 43 /5 н 1 /5 — при частоте однофазног0 инвертора 15Kf „, где

К 1,2,3...

1304151

2Ю

Редактор Е. Копча

Корректор Е.Рошко

Подписное

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

Составитель B. Миронов

Техред И.Попович

Заказ 1322/56 Тираж бб1

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий о

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

t