Устройство для управления регулируемым по напряжению преобразователем постоянного напряжения в трехфазное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей. За счет введения в устройство управления преобразователя делителем частоты на два, трех УК-триггеров и их связей с элементами схемы уменьшено число переключений, ключей преобразователя. 4 ил.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

12 А1 (19) (11) (51) 4 Н 02 М 7/48

ВИ".:0ЯЗР0

ПД) Е:,т:...,.л:, ..:c..:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУЯАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И ЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4024729/24-07 (22) 21.02.86 (46) 07.04.89. Бюл. М 13 (71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина, Московский энергетический институт (72) А.В.Чесноков и Г.С.Мыцык (53) 621.316.727 (088.8) (56) Хасаев О.И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты. М.: Наука, 1966, с. 52.

Авторское свидетельство СССР

Ô 1415379, 20.02.85.

Изобретение относится к электротехнике (преобразовательной техни:,ке) и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания с синусоидальным, регулируемым (или стабилизированным) в определенном диапазоне выходным напряжением при работе на нагрузку, имеющую как активный, так и реактивный характер.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения числа переключений, без утраты функциональных способностей регулирования выходного напряжения.

На фиг.1 представлена схема силовой части преобразователя, на фиг.2 — принципиальная схема устрой. ства управления преобразователем, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ ПО НАПРЯЖЕНИЮ ПРЕОБРАЗО.

ВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей. За счет

Ф введения в устройство управления преобразователя делителем частоты на два, трех УК-триггеров и их связей с элементами схемы уменьшено число переключений, ключей преобразователя. 4 ил. на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя и форма выходного напряжения преобразователя при фронтальном расположении регулировочной паузы ы.; на фиг..4 — то же, поясняющие принцип формирования выходного напряжения при центральном расположении регулировочной паузы 6 .

Регулируемый по напряжению преобразователь постоянного напряжения в трехфазное содержит три мостовые инверторные ячейки 1-3, выполненные в виде двух основных стоек ключей на транзисторах (или других полностью управляемых элементах, например тиристорах) 4-15, шунтированных диодами 16-27 и третьей вспомогательной стойки ключей 28-33 переменного тока. Точки соединения клю1471268 чей основных.стоек 4-15 подключены к основной первичной обмотке 34-36 соответствующего выходного трансформатора 37-39, точка соединения ключей 28-33 вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной обмотки 40-42, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом соответствующей основной первичной обмотки 34-36.

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

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задатчик 46 частоты, связанный с модулятором 47 ширины импульсов с выходом S а через делитель 48 частоты на два с входом двенадцатиканального регистра 49 с парафазными выходами Q,gr, 4 ...Q Q<...Я< (<, выполненного, на-. пример, на двенадцати триггерах 50.61. В состав блока управления входят также три дополнительных IK-триггера 62-64, счетные входы которых объединены и подключены к выходу эадатчика 46 частоты, и три аналогичных логических узла 65-67, связанных че- рез усилительно-развязывакиций узел

68 с управляющими входами соответствующих ключей 4-15 и 2833 Выходы QgQлр Q

<триггеров 51, 59 и.55..непосредственно, минуя логические узлы 65-67, связаны с управляющими входами M ий, ключей 4 и 5, 8и 9; 12и 13 первых основных стоек мостовых инверторных ячеек 1-3. Аппаратурная реализация логических узлов 65-67, обеспечивающая связи между их входами и выходами в каждом из них, | определяется следующими логическими выражениями: ма=Я 6 +3 D Dm+1 Б+ D D% 181 для ключей 6 и 7, 10 и 11 14 и 15 вторых основных стоек мостовых ячеек

1-3 и

И,, =ч че<- + на ;+ .

M»=0,Q;«+Q +

Индекс i для фазы А равен 1, для фазы В i = 9, для фазы С i = 17 ° Сле.; дует учесть, что если результирующий индекс i оказывается больше двенадцати (числа триггеров 50-61 в регистре 49), следует осуществить операцию замены Q;=Q „+< =Я <. Аналогично индекс m для фазы А принят равным 1, для фазы В m = 3 и для фазы С m = 5, а D„=De,ç=D Р Эти логические выражения могут быть реализованы различным образом при помощи стандартных логических микросхем. На фиг.2 представлен один из возможных вариантов.

Так каждый логический узел 65-67 содержит два логических элемента

ИЗ 69-70, восемь логических элемен тов И-НЕ2 71-78, два логических элемента НЕ 79-80 и четыре логических элемента ИЛИ2 81-84. Канал логического узла 65, предназначенный для

20 - формирования управляющ6го сигнала ключом 6 (или 7) второй основной стойки инверторной ячейки 1 и связанный выходом И „ (M„ ) через усилительно-развязывающий узел 68 с управляющим входом M„ (M«) упомянутого ключа 6 (7), содержит два логи ческих элемента ИЗ 69-70. К их вхо.дам подключены выходы модулятора 47 ширины импульсов S и выходы дополнительных ТКтриггеров 63 и 62 таким образом, что связи между ними определяются логическими выражениями: на выходе логического элемента ИЗ

69 D,D 8, а на выходе логического элемента ИЗ 70 D D S. После инвертиронання логический сигнал Ртр S (D,Р Я) с нелада логического элемента НЕ 79 (80) поступает на вход логического элемента И2 73 (74), другой вход которого подключен.. к выходу логического элемента И2 71, где формируется сигнал, определяемый логическим выражением Q

+ D

Канал того же логического узла 65, предназначенный для формирования

5 147 управляющего сигнала М д (IT< ) ключом 28 (29) вспомогательной стойки, содержит два логических элемента И2

75 и 76 (77 и 78), подключенных вы— ходами к входам логического элемента ИЛИ2 83 так, что на выходе последнего формируют управляющий .сигнал, определяемый логическим выражением Мд,=Ц,Q +Q>Q< (84 — MA =

=Q Qq+QЯ ) ° Эти выходы логического

I узла 65 связаны с управляющими входами Мд, М qq ключей 28 и 29. Два других логических узла 66 и 67 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол 2 »»/3 управляющих сигналов ключами фаз А, В, С. Логические выражения, определяющие связи между логическими элементами в каждом канале всех трех логических узлов 6567, приведены выше.

Принцип работы устройства для управления преобразователем поясняется временными диаграммами, представленными на фиг.3. На этом чертеже представлены: U« — сигнал с-выхода задатчика 46 частоты, синхронизирующего работу преобразователя, U сигнал с выхода делителя 48 частоты, U47 — сигнал Б с выхода модулятора

47 ширины импульсов.- Длительность »> этого сигнала пропорциональна величине U< определяющего величину выходного напряжения преобразователя.

С выхода регистра . 49 получают симметричные импульсы прямоугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на угол »»/12. Например, с выхода триггера 50 сигналы Q „ и Ц», с выхода триггера 5" сигналы Qz Я и т д (Оу»» Б +> э фиг 3) Каждыи из дополнительных триггеров 62-64 синхронизирован соответствующим триггером регистра 49. При этом выходные сигналы U -U сдвинуты на угол »»/24 по отношению к сигналам U>g, U и U, соответственно. После осуществления логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических элементов 8 1-84 логических узлов 65-67 будут получены новые последовательности управляюших импульсов, определяемые вышеприведенными логическими выражениями. Номер каждого .логического элемента 69-84 в логическом узле 65 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены

1268 6 на фиг.3. В результате ключи 4-15, 28 — 33 преобразователя переключаются в соответствии с разработанным алгоритмом. Регулировочные паузы»», и до5 полнительные импульсы при этом вводятся не на всем интервале проводимости Π— «и»» — 2 »», а только на определенном участке (U » и U

При центральном расположении регулировочной паузы, т ° е ° на интервале

«(2K+1) < и(2К+1) о .

24 2 24 2 41

20 фиг . 4) сигнал управле ния ключом 7 (M

Устройство для управления преобразователем позволяет обеспечить регулирование его выходного напряжения в определенном диапазоне. При изменении относительной величины регулировочной паузы » » от О до 1, 30 действующ»ее значение выходного напряжения изменяется от 0,866 U до

0,441 U (т.е ° практически в том же диапазоне, что и напряжение известного преобразователя от 0,866 U до

0,425 U ) . Основная гармоника выходного напряжения при этом изменяется от 1,219 U до 0,582 Б, а коэффициент гармоник напряжения — от

0,094 до 0,381 (для сравнения, в известном U» =1,219-0,588 Б, К„ — О, 094-0, 209) . В диапазоне изменения регулировочной паузы»> от О до 0,4 коэффициент гармоник изменяется от 0,094 до 0,368 (в извест45 ном — К 0,094-0,348) . Если, же сравнивать число переключений ключей преобразователя, то оказывается, что оно уменьшено в 2,75 раза, что позволяет соответственно уменьшить динамические потери в преобразователе, увеличить его КПД,без ухудшения регулировочных свойств.

Устройство для управления преобразователем может найти применение при построении централизованных источников питания, когда требуется обеспечить как согласование номи1471268 нальных уровней напряжения питания и нагрузки, так и стабилизацию выходного напряжения при изменении напряжения питания в достаточно широких пределах (+20K) при высоком качестве выходного напряжения.

Формула и з обретения

Устройство для управления регулируемым по напряжению преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, включающим три мостовые ячейки, каждая в виде двух основных стоек ключей с управляющими входами

И <, М>, и М, M соответственно и третьей всйомогательной стойки на ключах переменного тока с управляющими входами М;, М1 где 1 = А, В, С индекс фазы, причем точки соединения ключей основных стоек каждой мостовой ячейки подключены к основной первичной обмотке соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к.одному концу дополнительной первйчной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, вторичные обмотки трех трансформаторов соединены в звезду, содержащее задатчик частоты двенадцатиканальный регистр с перекресной связью с арафазными выходами Q, (< и ° ° .Ч „ ; ° ° < < Ю< логичйо выполненные логических узла, к выходу задатчика частоты подсоединен также модулятор ширины импульсов, выходом S подключенный к одному из входов логических узлов, выходы последних предназначены для соединения с управляющими входами М и

М соответствующих ключей второй основной и входами И >, М вспомогательной стоек трех мостовых ячеек, а управляющие входы ключей первых основных стоек М « и Й>, трех ячеек предназначены для соедйнения с выходами двенадцатиканального регист-. ра непосредственно так, что М, =

1О =Q; M;<= Q;+<, где i = 1 (9,17) соответственно для 1 = А (В,С), =Q<+«=Qê, отличающеес я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем

15 снижения числа переключений, оно . снабжено делителем частоты на два, тремя дополнительными IK-триггерами, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задатчика час2р тоты, установочные I-, К-входы подключены к соответствующим выходам двенадцатиканального регистра- так, что .<-, -О„K) ч„т.,-Ч „,, К,=Ч„,-, 3 ч» K$ Q axop регистра подключен к выходу делителя частоты на два, входом подключенного к выходу задатчика частоты, а парафазные выходы

IK-триггеров П„П,, ° ° ., П П подключены к входам логических узлов, причем связи между входами и выходами последних определяются следующимИ логическими выражениями: для ключей второй основной стойки мостовых ячеек

М;, =ЕД;„Р П „S+D D, S для ключей вспомогательной стойки

4р 33 м+< +Q>+

И)з =Q А < + + +з где ш = i (3, 5) соответственно для

1 = А (В, С), причем Р„=De+s =Р °

1471268! 47) 268! 471268

1471268

Ыщ

Q/7(55

u>,(í„

Составитель О.Парфенова

Редактор Г.Гербер Техред Л.Олийнык Корректор И.Муска

Заказ 1615/54

Тираж 645

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп. ГагаРИна,103