Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в квазисинусоидальное трехфазное

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей, качества выходного напряжения преобразователя за счет уменьшения его коэффициента гармоник и упрощения. Устройство для управления преобразователем содержит задатчик частоты, двенадцатиканальный регистр сдвига, модулятор ширины импульсов, три дополнительных триггера и три идентичных узла формирования управляющих сигналов. В устройстве связи между входами и выходами узлов формирования управляющих сигналов, предназначенных для подключения к управляющим входам ключей инверторных ячеек, выполнены особым образом. Устройство обеспечивает управление преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, содержащим три однофазные инверторные ячейки с трансформаторным выходом. Каждая ячейка выполнена по схеме мостового инвертора и снабжена стойкой дополнительных ключей с двусторонней проводимостью, подключенной к второй дополнительной первичной обмотке трансформатора. Регулирование выходного напряжения осуществляется методом частичного широтно-импульсного регулирования в диапазоне ±15%. Качество напряжения определяемое коэффициентом гармоник изменяется при этом в диапазоне от 0,094 до 0,163. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„157702 щ)5 Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4428214/24-07 (22) 19.05.88

Э (46) 07.07 ° 90. Бюл. 6 25 (71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина (72) А.В.Чесноков и В.М.Лробинин (53) 621 ° 316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1415379, кл. Н 02 М 7/48, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 1471268, кл . Н 02 М 7/48, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЧ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЧ В

КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — улучшение энергетических показателей, качества выходного напряжения преобразователя за счет уменьшения его коэффициента гармоник и упрощения. Устройство для управления преобразователем содержит задатчик частоты, двенадцатиканальный регистр сдвига, модулятор ширины импульсов, три дополнительных триггера

Изобретение относится к электротехнике (преобразовательной технике) и может быть использовано при создании централизованных источников вторичного электропитания (ИВЭП), агрегатов бесперебойного электропитания с синусоидальным выходным напряжением, стабилизированным в определенном диапазоне.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения преобразователя за счет уменьшения его коэффициента гармоник, улучшение его энери три идентичных узла формирования управляющих сигналов. В устройстве связи между входами и выходами узлов формирования управляющих сигналов, предназначенных для подключения к управляющим входам ключей инверторных ячеек, выполнены особым образом. Устройство обеспечивает управление преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, содержащим три однофазные ипверторные ячейки с трансформаторным выходом. Каждая ячейка выполнена по схеме мостового инвертора и снабжена стойкой дополнительных ключей с двусторонней проводимостью, подключенной к второй дополнительной первичной обмотке трансформатора. Регулирование выходного напряжения осуществляется методом частичного широтноимпульсного регулирования в диапазоне

315K. Качество напряжения, определяемое коэффициентом гармоник, изменяется при этом в диапазоне от 0,094 до

0,163. 3 нл, гетических показателей, а также упрощение устройства для управления за счет сокращения числа элементов в узлах формирования управляющих сигналов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для управления преобразователем; на фиг.2 — схема силовой части преобразователя; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное (фиг.1) 1577025 содержит задатчик 1 частоты, выходом подключенный через делитель 2 частоты на два к счетному входу двенадца- ( тиканального регистра 3 сдвига. Реп гистр 3 сдвига может быть выполнен на двенадцати триггерах 4-15 (на фиг.,1 показано только четыре тригге-, ра 4,5 и 14, t5) с перекрестной связью. Парафазные выходы Q„,1 ...Q,o, триггеров 4-15 регистра 3 сдвй,.га подключены к входам дополни тельных триггеров 16-18 и, трех

"идентично выполненных узлов 19-21 формирования управляющих cHFHBJIGB

И ° з...М ключами силовой части преоб-разователя. Связи между выходами регистра 3 сдвига и установочными I-Квходами дополнительных триггеров iб18 выполнены таким образом, что I 4 1 4 2 3» 2 9 9 12

Счетные вхо." I этих. тр Ii I-ep=:.—:

16-18 объединены и подключень к выхо

;;у .задатчика 1 частоты, -.:ц=оединeм. также к входу мод 7ля .-,... .".2 ширины импульсов. ВыхЬд Я указанного модулятора 22 соединен с одним из

=ходов узлов формирования управпяюшт-. си .налов 19-21, оставшиеся входь; ко торых подключены к выходам D D

Dэ5 дополнительных триггеров 16-18.

Вги-- .3bi Q „»0»Q g»Q$ И Q5»Q 5 трн"ГЕРОВ

-"„,,i2 v. 8 регистра 3 образуют выходы

И 1 и И „.2 нЕпосpедствeннo, минуя узлы 16-18.

Алпаратурная реализация узлов i921 формирования управляюп1их сигналов

И;>....И . » обеспечивающая связь 1ежду их входами и выхода«й, опредеяяе":-. ся следующими логическими выражениями

M. =DmD m.,S Qi, QI,„,; ,1з

И),4 DP 1«»4-» SQ i,» Q i à 1о

И3 =Идз+64.„»

И,-И 4+ .+« .

Индекс х для фазы А равен 1, для фазы В I.=9, для фазы С х=17„

Следует учесть, что если резуль.тирующий индекс при Q (адрес выхода регистра 3 сдвигa) оказывается больше двенадцати — числа триггеров 4-!5, то следует осуществить замену адреса

55 путем уменьшения его на 12, с одновременной инверсией выхода (Q .=g <

=Ц1,) причем эта операция повторяется

%» необходимое число раз, до удовлетворения поставленному условию. Аналогично, индекс ш для фазы А равен 1, для фазы В m=3 и для фазы С m=5» а

D =П,.э=5, .

На фиг. 1 приведен один из возможных вариантов узла 19 формирования управляю1пих сигналов. Каждый из узлов

i9-21 содержит в этом случае два элемента ЗИ-НК 23 и 24, два элемента ЗИ

25 и 26 и два элемента 2ИЛИ-НЕ 27 и 28. Канал узла 19,. предназначенный, например, для формирования сигнала И 4 » содержит последовательно соединенные элементы»И- оЕ 23 на ныходе которых формирдот сигнал D,Î Б, и элемент 3е

25 где будет сформирован сигнал М

Аэ

=D „D2SA Q „„. Для формирования сигнала И < выход элемента ЗИ 25 подключают к входу элемента 2ИЛИ-НЕ 27, второй вход которого подключен к инверсному выходу 0 триггера 15. В резул..: 12

:ате будет сформирован сигнал, опреде. яе«ппй логическим выражением И

Дт

--1 +Q . Ль.. гп ньам образом выпо

12 не1э«э1 связи между элементами ЗИ-НЕ 24, ЗИ 26 и ? ГИ-HE 28 в каналах узла 19 предназначенных для формирования управля!Оцих cHI налов t дy II И д от °

Выходы узлов 19 — 21 формирования управляющих сигналов и выходы триггеров

4,12 и 8 регистра 3 связаны через усилительно †развязываюпП узел 29 с управляющими входами 1> ...И соот31 ветствующих ключей силовой части преобразователя, приведенной на фиг.2.

В ее состав входят три мостовые инверторные ячейки 30-32, выполненные в виде двух основных стоек ключей 3344 (например, на транзисторах, шунтированных диодом) и третьей вспомогательной стойки ключей 45-50 переменного тока. Точки соединения ключей

33-44 основных стоек подключены к основным первичным обмоткам 51-53 соответствующих выходных трансформаторов

54-56, а точка соединения ключей 4550 вспомогательной стойки — к одному из концов дополнительной обмотки 5759, другой конец которой подсоединен к разноименному концу соответствующей основной первичной обмотки 51-53.

Вторичные обмотки 60-62 трех трансформаторов 54-56 соединены в звезду.

Принцип работы преобразователя поясняется временными диаграммами, представленными на фиг. 3. На этом

-ертеже показаны: U„ — сигнал с выхо5 15770 да задатчика 1 частоты, синхронизирующего работу отдельных узлов и элементов устройства и определяющего выходную частоту преобразователя. U - сигнал с выхода делителя частоты на два, поступает на вход регистра 3 сдвига, на выходах триггеров 4-15 которых будут сформированы парафазные сигналы (1„Л ....0, (1, выходной частоты, сдвинутые между собой на угол $/12 (U<-U >+). Каждый из триггеров 16-18 синхронизирован соответствующим сигналом с выхода регистра 3 сдвига.

При этом выходные сигналы U -U « ока-15 зываются сдвинутыми на угол 7(/24 по отношению к сигналам Oл,(и g соответственно. Для обеспечения ИИР выходного напряжения преобразователя сигнал S с выхода модулятора 22 шири- 20 ны импульсов изменяет свою скважнос.

Длительность о этого сигнала (U q7 на фиг. 3) пропорциональна величине U, определяющей величину выходного напряжения. 25

После осуществления логических операций над полученными последоватепьностями импульсов на выходах соответствующих элементов узлов 19-21 формирования управляющих сигналов будут по- 30 лучены новые последовательности импульсов, определяемые приведенными выше логическими выражениями. Номер каждого элемента 23-28 в узле 19 соответствует индексу полученного на его выходе сигнала, некоторые из которых приведены на фиг. 3. В результате ключи 33-,50 преобразователя будут переключаться в соответствии с разработанным алгоритмом. Регулировочные паузы 40 длительностью с(вводятся при этом на определенном участке проводимости только ключей 35,36,39,40,43,44 (О zs и U ), а противотактные этим паузам

76 включения — у ключей 45-50 (U U на фиг. 3) . Тем самым полностью устранены противотактные переключения ключей в одной стойке — причина вызывающая резкое увеличение динамических потерь, обусловленных "сквозными то- 50 ками в транзисторах мостовых схем преобразователей.

Таким образом, предлагаемое устройство позволит обеспечить регулирование выходного напряжения преобразо- 55 вателя. При увеличении относительной. длительности регулировочной паузы от 0 до 1 действующее значение выходного напряжения уменьшается от 0,866

Ф о р и у л а и з о б р е т е и и я

Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в квазисинусоидальное трехфазное, включающим три мостовые инверторные ячей- ки, каждая в виде двух основных стоек ключей с управляющими входами И;, (1 1

"i- -и И;, И соответственно н тре 3 тьей вспомогательной стойки ключей переменного тока с управляющими входами И ., И, где j=A,Â,Ñ вЂ” индекс фа1 9 зы, причем точки соединения ключей основных стоек каждой инверторной ячейки подключены к основной первичной обмотке соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной первичной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, содержащее последовательно соединенные задатчик частоты, делитель частоты на два и двенадцатиканальний регистр сдвига, парафазные выходы („,0,,... 1,(f которого подкл(очены к одним

17 соответствующим входам трех аналогично выполненных узлов формирования управляющих сигналов, к другим их входам подключены выходы D,,D „,...,D

D 7т р еeх т р (и(г (г еeр о0в, установочные Iн К-входы которых соединены с выходами двенадцатиканального регистра сдви-.

I =(1, ra vaK, wro I „=(л, К „=(, U до 0,6450, à его основная гармонйка изменяется при этом от 1,2190 до 0,901U, т.е. данный способ регулирования позволит обеспечить стабилизацию выходного напряжения преобразователя при изменении нагрузки, а также напряжения питания в диапазоне

+15K. Качество выходного напряжения, определяемое коэффициентом гармоник

К, при этом изменяется от 0,094 до

0,163 (при с/=0,5o(„ U 1,06U, а К =

=0,197). По сравнению с известным устройством в этом же диапазоне регулирования выходного напряжения К, изменяется от 0,094 до 0,408, а при U

=1,06U и, К„=0,28. Уменьшение величины

К„позволит уменьпплть соответственно установленную мощность выходного фильтра преобразователя, увеличить быстродействие.

7 15770 г=.08 з Q г.. Кз „, ихсчетные вхо-ды соединены е выходом задатчика час : тоты, который подключен также к модулятору ширины импульсов, выходом В соединенному с оставшимся входом узлов формирования управляющих сигналов, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам И

9 a ° юф

И; соответствующих ключей преобразо- 1О

J вателя, выходы двенадцатиканального регистра сдвига предназначены для подключения к управляющим входам И ",,,H N ключей первой Основной стойки непосредственно так, что N - -=

Jg

И „=Я;, где 3.=1(9,17) соответственно для j=A{B,С), если результирующий ин декс при )12 то его величина ,уменьшается на 12 с одновременной ин-".,ерсией адреса выхода реглстра сдвиг, о т л и ч а ю щ. е е с я,тем, что, с целью улучшения энергетических показ"-> телеи, а также качества выходного напряжения преобразователя за счет уменьшения его коэффициента гармоник и упрощения, связи между входами и выходами узлов формирования управляющих сигналов выполнены реализующими следующие логические -выражения;

1 j„=1 пР to+ .т 4 н-1 O +

15 ь

H3 .=H +q1+11 °

3„. ) где ш=1{3,5,1 соответственно для j==A{8,С), причем если индекс при ВЪЗ, то его т.:.. личина уменьшается на 3 с одновременной инверсией данного выходнот"о « . нала.

1577025

1577025 () а,(и„

Я ц, Ца

"И (1 n d

М ф г (Ugg

М

U) (8p лГ м

Составитель О.Парфенова

Редактор В.Бугренкова Техред М,Дндык Корректор Э,Лончакоза

Тираж gñ,q Заказ 1853

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пс изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Н-35., Раушская наб„, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Петен ", r, Ужгород, ул, Гагарина, 101