Преобразователь частоты
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания преимх щественно пентрализованного типа. Цель - улучтчение энергетических и массогабаритных показателей . Устр-во содержит силовую часть, в состав которой входят последовательно соединенные генератор биений 3 и демодулятор 4, и систеьгх управления 2. Демодулятор 4 содержит два согласно-параллельно включенных по пепи постоянного тока мостовых Инвертора 5, 6. Инвертор 5 обеспечивает процесс возврата реактивного тока. 1-1нвертор 6 осуществляет процесс основного инвертирования. Дополнительный логический узел 24 осуществляет режим возврата реактивного тока. С целью максимального снижения мощности управления ключа ш инвертора 5 в цепь постоянного тока демодулятора 4 может быть включен датчик тока 9. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. S с/) О) 1чЭ
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
151) 4 Н 02 M 7/48
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3668241/24-07 (22) 28.11,83. (46) 15,06.87. Бкл . Н 22 (71) Московский энергетический инсти— тут (72) О. Г. Пахомов, К. Г. Мнцнк и В, П, Иванов (53) 621,314.58(088,8) (56) Тонкаль В. E. и др, Полупроводниковые преобразователи модуляционного типа с промежуточным звеном повышений частоты. Киев: Наукова думка, 1981, с, ?8.
Полупроводниковые преобразователи современных систем электропривода промышленных установок и приборных комплексов: Материалы краткосрочного семинара, 16-17 ноября 1982 г. — Л,:
ЛДНТП, 1982, с, 39 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электро— технике и может быть использовано
„„Я1„1„„1317612 А1 при разработке источников вторичного электропитания преимущественно цент— рализованного типа. Цель — улучшение энергетических и массогабаритннх показателей. устр-во содержит силовуи часть, в состав которой входят пос— ледовательно соединенные генератор биений 3 и демодулятор 4, и систему управления 2. Демодулятор 4 содержит два согласно-параллельно включенных по цепи постоянного тока мостовых инвертора 5, 6. Инвертор 5 обеспечивает процесс возврата реактивного тока, Инвертор 6 осуществляет процесс основного инвертирования.
Дополнительный логический узел 24 осуществляет режим возврата реактивного тока. С цельк. максимального сни— жения мощности управления кличами инвертора 5 в цепь постоянного тока демодулятора 4 может быть вкличен датчик тока 19. 4 з.п. A-лн, 3 ил.
Лз 0 бр (3 P HHP. о . .».Р. ".".".я F ) "I i) . р
ТЕХI)ИК Е И МО)тЕТ б()ТЬ С :. ) тт 3 ()В 1:)О при рязряб(ттке Ffc-очннков птар..)т)н(—
1"O ) ПЕ F Ц< НTP ЯЛИЗ O?3 ЯННО ГО TI) Г ;! I(e Jib F; 3 0 ар р ь Е тттт тт — тт- «).„. (тттт(с энергетHHpcких H < I)<-.согяо,"ри:1(ых 0— кяз атепей 1!peo(I,>Hen)3я i е..- я, (Iя фИГ . 1 ПрсдСТ )HJ)e я Тпт ..,)— НЯЯ СХЕМЯ СИЛОВ(тй,.HC ТИ И .-: И -; И ) управления преобрHÇOHi)TP.()-,, фиг, 2 — схемы:- лс)нтной) и< сачки пример.-.(испо:(нения: ня .)и) . 1 днаГраММЫ „, ПОЯС),:НЮ(ЛИЕ <))Оpi ")Ото))ян)ЛГ СИГНаЛОВ УПРЯВЛЕ)ЬИЯ 1(13!-!)<0ïò.ОГ() НГП ряжения преобрязовят."г:я, Г В )IneoOOH!3013;-ТЕГ(Е т "V.Ã, 1 МС т) О ВЫДЕЛИТЬ ДВЕ ОС:ОВНЫЕ r! )C СИЛОВУЮ ЧаСтЬ; И С)-:(тЕ (У : У. nHHH-Н)(Я т ГИЛОВЯЯ ЧЯСть СОЛЕРжи". )io(;;,nr .-)-. тельн0 сo e i)HHejif-:b: e гон оратор .1 3 пе— ний и демодулятор 4, Генер "тор бие-:ий —:.Г=, трс.- ".с.-="О=, ЭНЕРГЕ-V×e(К)(И Потc < r!Я ВЬ:<Олe ! МОГ<тт ОЫть ПОЛт:ЧЕНЬ(:(-HК С::OÌО)ГЬ О ИНВЕРтOPHO — тР HС()ЯОРМ<3ТОР) Ь Х У 3(. В, THE(И C . IÎМОЦЬ)т. 3!1(3 К P : )
Воэбу)т<Г(яс(!FI)< H; 3-.) т))с)j .)C) — 3тт, (Е— ПЕНной r) HC f 0 I ай;)Ото КО !, ДЕМ(тД " П Я ) Oт) с) (" О;1" Г -",И Т ) с НО ПHP сlппP (ттНО F3К IIIОЧС т !1))< !! (1»с I IH пОстОяннО О Г(7кя:)О,:тс яь(х :i !3eрт-, < p.1 т:-((7 . 1(Ерз)ЫЙ(ИННЕ ". 013 ) i)l Опfi:.)1 транзис".ор;.)-< 7-1С,;:.;=.: ора!." (Нвер— тор — 1-я трянзис Гарях 11 — ;-, пр-:чем тр анзис то()ы 3 HL) srH fHpo)s tfil; . .:, Or-.H:"i)3 (бра THnpc тока, Б)т)эсдЫ I Э H 1 ) ПЕрЕМЕ) H O .. Кя Г:ЕIBOГС Маст<ОВОГО Hгнe òo )Я ::т:Я 3 тт)ОТ CИ7ОHOH 13" 0 ) ПЕi!0 т-тттн.! с ЭЯ Я вызод(17 и 18 перем:-и.:огс ток;: вто— РО-.О МОСTC)BOF" ИНЗЕРТ(И с, )3 — ВЬ(ОД демодулятора. Первый инвергор . Обеспя.и=„== T процесс возврата ре=-.êò-,вно! с тс .», второй инвертор т Осу@<)ств.— я е Г .;роЦЕ С ОСНОВНОГО HHH P THPOHт Я:-П Я ЦЕ) ЬЮ МЯ К СHMrri j-F10 0 С)3 с Ж = H, Я переключение кт(чяе происходит j(pi (I e j) ЯЦ т (И тГт Е а К f Сис.тема 2 уг. 20 управления, только на у,. Яс-;ке рс— ивной мл)я;iocò -;, т3 с;Вл еттия со тт тз О))<тст с блi t(С С Д Е Р)тт З Я ((Л и .; а CI а т с(И К мо(тно сти управл но;-о инвертора тока демо:!Улято да -.чик !9 тока налом С f) j eHHs! <ГПГ -(с"-,,Дл -;,O : = Гт а ) В ЦЕПЬ ПОС (ОЯННО С Ps) I(0 "<с твт (- -,К 1" «" — r) тт С ВЬЭ<а)3,-) ))«С. - Г Q„.,I, O;) Ò Š(Г Втт)О)(Е E: ;очей 7- 0 в этом слу— i? Я (. 0 "-.,":.I —, f! H)! :",) -т М т)Ь) " И H f; н< . с!(ым Г):-ь<опными сигналами за ".,:., ти к 2: выс .коп час To Ti! 3cпо:)))ения -;.-. Я:IVr): < —. 1)Я Ц, .) ! ).)Ннe с) CF!b,: ВЫ— :01)т«Н)И СИ "I!:L I:Я-МИ;: ОГИЧЕСКИй УЗЕЛ . I:ðHH.!píH!:((енер"" ором бие-:.v.é, я ..:ь -.:p J)OHO.I.H)(I ельн:-)1 - 1 . огHRe(кий узел !Г(У,",, pe (U)H7 (i;т (т:I-,I-I. !Or Hr!P CKHe f)bl—, :-:i" . И 5 (т — ( т. — т ° -)))! . :3ем вых(;д,(,Г с. т 2-, р тзв)) )к)» сн;Н," ".ОМ 1 ЧЕРЕЗ. )т си.—.ия . УРУ; свяВходами одной паО.т(ажгНHЫХ КПЮЧЕй !! ".. У П,! с ВПЯ ЮГ(И Мит т)т Зт -ттта т ) 0 Я т I () первого !0< TOF3Oj O HF)Hep T0p Н, )1 чере" УРУ с.вя! ) :, н с пру(ой пя )ой диагонально pHc— 9, этого инвер— (. т ротекяние Обрат:t:):т:(":Нт!;< < ЮЧE и 0r) e (170:t! i 3 т ":.К Я В I! E ПИ IT() ..ТORII!jor О О (а ",. «:!©10 HFiHePт;)РС т)СтРЕЧНО Пат.ЯРНО— r т(я ПрясКЕ Н-:.:я Гт:- НЕ)3 яТО;) я бИЕНИй <- .i FI, Во 3 ÂPHÒ - Ре 7КTHHFIОт О ТОKË ОЫ (тт o;r,E "(7 ЕЧст -(r ()(тЛ(т(т(ЬЮ. т()Г т )»:. .Нзую:)его лог; «ec èe выражения соо гве: с(f) f ( :": Г«рвале ., . Г.- «="!IHe всего пери— -о! Пиягоня.(ьно ряспопoIPFIHыj< пар клюв -(й 12, 13 и 11< 1- соответственно, ) Витняя це:-п-кя 10 Hклочена ме;7у 3f.. Вт)дяМИ . H то. ТОFIF)HО ГО 1 О <Я н))веpторов. 1 ==обхо;..И).)о со ь ()в зце)<ия з яв!(-1 тнай : е. Очки 00 " c 10 в 101)а неглдеал ьно cb ью ха: «к терн сти)( -:.. -; Hj!!3HCTOPOH., СИСТЕс(Ь) УПРаВЛЕНИЯ H котop::.я приВОдит к пe 1(я (о)-:-, . Предстявле— C :. Ых с Гнои. I!) Ооня и р pзи c op я ; (о)3-, 2H,и канденс, .-.Оря и резистора т <ри,. 2в ), )() .)иг, ° б ., г приведенЫ 3<77=- е < o;;íü! р схе мь! я<1!т!Итнь(х цепочек, ;<О (ГГ f!b!e способ нь) де)лп(;ировять более я, -с кий уроне.ль ма((():.ости перенапря— же)3ия, Защитная цепочка по <<)иг, 2б — Онт из по =педов,) .-ельчо ссединен— ; с< резистор» --: тирис:-ора, к управ. ::()ей цепи которог<: олключены пос— т),:t:- 13ЫХ Ости о ГО .3HI) PF i 13176 ледовательно соединенные диод и стябилитрон. Защитная цепочка по фиг.2г выполнена в виде RC-цепочки, резистор Koторой зашунтираван ключевым элементом с пороговой характеристи5 кой, Преобразователь работает следую— щим образом. С выхода генератора 3 биений на демодулятор 4 поступает последовательность знакопеременных импульсов с изменяющейся по низкочастотному закону амплитудой (фиг, 3). Эти знякопеременные импульсы выпрямляют HB диодном мосте инвертора 5, а затем инвертируют по определенному закону с помощью ключей 11 — 14 инвертора 6, Процесс возврата реактивного тока производят с помощью ключевых элементов 7-10 инвертора 5. Управление ключевыми элементами 7-14 осуществляют с помощью системы 2 упра вл ения . Формирование сигналов управления происходит следующим образом. 25 Задатчик 21 частоты биений формирует на своем выходе последовательность импульсов F u 1 (фиг, 3) так— товой частоты, определяющей частоту выходного напряжения преобразователя,30 С выхода задатчика 21 частоты эти им— пульсы поступают на вход логического узла 23 управления генератором бие— ний и на входы логических элементов 2-ЗИ-ИЛИ 26 и 27 ДЛУ 24 управления 35 первым мостовым инвертором демадуля— тора 4, а также через УРУ 25 на входы диагонально расположенных пар ключей соответственна ll, 14 и 12, 13 второго мостового инвертора. 40 Зядатчик 22 высокой частоты заполнения биений формирует последовательность сигналов высокой частоты, определяющей частоту промежуточного высокочастотного преобразования, С 45 выхода задатчика 22 сигналы f и f, поступают на входы логического узла 23 и на входы логических элементов 2-ЗИ-ИЛИ 26 и 27 ДЛУ 24. На остальные входы логических элементов 2-ЗИ-ИЛИ 26 и 27 ДЛУ 24 поступает сигнал F c датчика 19 тока. На выходах ДЛУ 24 в соответствии с приведенными логическими выражениями формируют сигналы А и В управления ключами первого мостового инвертора (фиг. 3), причем сигнал А через УРУ 25 связан с управляющими входами пары диагонально расположенных клю1? 4 чей 7, О, я сигнал В через УРУ 25 связан с управляющими входами пары диагонально расположенных ключей 8, 9. С выхода генератора 3 биений на входы 15 и 16 демодулятора 4 поступает напряжение выходной частоты преобразователя, промодулираваннае задатчиком 22 высокой частоты заполнения биений. Зто напряжение, выпрямляемое диадным мостом первого мостового инверто— ря 5, поступает ня вход второго мастового инвертора 6 (фиг. 1), Переключение ключей 11 — 14 второго мостового инвертора 6 обеспечивает инвертирование соответствующей полуволны напря— жения (фиг, 3). С момента t, по формируют положительную палуволну напряжения (работают ключи 11 и 14). С момента t по ., формируют отрица(р & тельную палуволну напряжения (рабо— тают ключи 12 и 13), Процесс возврата реактивного тока обеспечивается первым мостовым инвертором 5, При грохождении в цепи реактивного тока с выхода ДТ 19 на вход ДЛУ 24 подается сигнал F в коде О, 1. Ня остальные входы ДЛУ 24 подаются сигHRJIEI с задатчика 23 частоты биений и с зядатчика 22 высокой частоты заполнения биений, Процесс формирования сигналов управления ключевыми элементами первого мостового инвер— торя 5 в ДЛУ 24 пояснен диаграммами, приведенными на фиг. 3. При наличии на входах 15 и 16 (момент t,, фиг,3) демодулятора положительного напряжения с помощью соответствующих сигна— лов управления (сигнал А) включаются ключевые элементы 7 и 10, обеспечив вая протекание обратного тока в ши— нах постоянного тока второго инвертара встречно полярности напряжения генератора биений. При наличии отри— цательнога напряжения включают ключевые элементы 8 и 9 (момент С ). В момент t с генератора 3 биений сно3 ва приходит положительный импульс и включаются ключевые элементы 7 и 10, В момент t с генератора биений проходит опять отрицательный импульс и включаются ключевые элементы 8 и 9. В момент С5. так меняет направление и становится одного знака с няпряже— нием, С момента С по С реактивного тока в цепи нет и первый (высокочастотный) мостовой инвертор 5 не работает, В момент t< по tz снова появляется реактивный ток и включается 1 17612 дополнительнг)й логический узел выполНе)k реализующим логическую функцию п + .. )" ). ) и его выходы с сигналами A и В связав pяботу первый ма стс: вой пипер тор ),. Работа ключей 7-10 происходит яняпогична, Таким обрязогл, пГ)едлагаежпй пре-- 5 образаватель характеризуется луч" шенггыми з нер ге тичес кими показа тел«ми и повышенной надежностью, ны с управляющими входами возвратньгх управляемых ключей соответствующих плеч выпрямителя, я выходы задятчика частоты биении с сигналами Г и ." свя— Ф о р м у л я и з а б р е г е «; и . 1О зяны с управляющими входам. управляв емых ключей соответстBóèùèх плеч выдовател ьнс соединенных резистора и конденсат<>ря, ), 1 реобрязователь по и,, о тл и ч: к) щи и с я тем, что параллельна резистору подклн)чен ключевой элемент с пороговой характеристикой. 1 1. Г!реобрязо)зател. ь частоты, содер— жащий последовательно соеци.-геннь)е генератор биений и демодулятор, а тяк— же блок управления, вклк)чаю)ций k) се- 15 бя задатчик частотbf биений с прямым) и инверсным 1 выходными сигналами, задатчик ВНссКоН частоты заполнения биений с прямым f и инверсным " выходными сигHcLikÿìê и логи-.еский 3pJ 2О управления гене ратором биений, о т л и ч а k tkl и и с я "p.ì, чта) с целью уменьшения массы и гябяри-он и повышения КПД, демодулятор вь.полнен в виде последовятелыо саеди:.ен«п)х выпрямителя и выходна го инвер тар я, причем каждый управляемый KJIK)" выходного инвертора шун-.иаовян воз вряTkп)м диодом, каждьгй диод выпрямителя шунтирован возвратным управляемым сл — ЗО чом, а введенный B бпок упрявле)п.я ходного инвертора, 2, Преобразователь го и . 1, а т л и ч а ю ш и и с я тем, чта он снабжен дополнительной защитной це— почкой, включенной между выходными вывадямн указянно:-о выпрямителя. --) о Г11)еаорязавятель по и а ? ) а т л и ч . ю шийся тем, что защитная цегочка выполнена в виде ключевого эгементя с пороговой характерис— тикай, Г!реобразователь по и, 2, о т л и ч я ю щи и с я -,åì, что зашитняя цег..очка выполнена в виде после13!7612 zd Llg Составитель В, Моин Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Т, Колб Редактор А. Огар Заказ 2431/52 Тираж 660 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
