Устройство для управления трехфазным преобразователем постоянного напряжения
Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобретения - улучшение качества преобразованного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник. Устройство содержит задатчик частоты 1, двенадцатиканальный регистр сдвига 3, модулятор ширины импульсов 22, три дополнительных триггера 16, 17, 18, установочными входами подключенных к выходам регистра сдвига 3, и три идентичных узла формирования управляющих сигналов. Регулирование величины напряжения обеспечивается за счет соответствующих переключений ключей ячеек методом частичного широтно-импульсного регулирования. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4427676/24-07 (22) 19.05,88 (46) 07.10.90. Бюл. ¹ 37 (71) Московский текстильный институт им. А.Н. Косыгина (72) А.В, Чесноков (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1292143, кл. Н 02 М 7/48, 1987. Авторское свидетельство СССР № 1504764, кл; Н 02 М 7/48, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ „„ Ы„„1598084 А1 (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобретения — улучшение качества преобразованного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник. Устройство содержит задатчик частоты 1, двенадцатиканальный регистр сдвига 3, модулятор ширины импульсов 22, три дополнительных триггера 16, 17, 18, установочными входами подключенных к выходам регистра сдвига 3, и три идентичных узла формирования управляющих сигналов. Регулирование величины напряжения обеспечивается за счет соответствующих переключений ключей ячеек методом частичного широтно-импульсного регулирования. 3 ил, 1598084 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания с синусоидальным стабилизированным выходным напряжением, Целью изобретения является улучшение качества преобразованного напряжения за счет уменьшения его коэффициента гармоник, На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для управления преобразователем; на фиг. 2 — схема силовой части трехфазного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства для управления преобразователем, и форма выходного фаэного напряжения. Устройство для управления трехфазным преобразователем постоянного напряжения включает задатчик 1 частоты, подключенный к делителю 2 частоты на два, выход которого подсоединен к счетному входу двенадцатиканального регистра 3 сдвига с парафазными выходами О1, 01...Q12, Q12. Указанный регистр 3 сдвига может быть выполнен, например, на двенадцати триггерах 4 — 15 (на фиг. 1 показано только четыре триггера 4, 5 и 14, 15) с перекрестной связью. В состав устройства входят также три дополнительных JK-триггера 16 — 18, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задатчика 1 частоты. Установочные J- и К-входы триггеров 16 — 18 подключены к соответствующим выходам двенадцатиканального регистра 3 сдвига так, что J1=Q4, К1= 04, Л2=Ов, К2=Ов, Лз=О12, Кз=О12, а выходы D1, D1...0ç, Оз этих триггеров 16 — 18 подключены к входам трех аналогично BblflorlHGHHblx узлов 19 — 21 формирования управляющих сигналов М 1 — М15. К остальным входам узлов 19 — 21 подключены соответствующие выходы триггеров 4-15 регистра 3 сдвига и S-выход модулятора 22 ширины импульсов, Последний может быть выполнен автономным или синхронизированным от задатчика 1 частоты, Каждый узел 19 — 21 содержит два элемента ЗИ-НЕ 23 и 24, два элемента 2И 25 и 26, элемент ЗИ вЂ” 2ИЛИ вЂ” 27 и два элемента 2ИЛИ-НЕ 28 и 29. На выходах элементов 2И 25 и 26 формируются управляющие сигналы МА1 и МАз, определяемые логическими выражениями МА1=01О12, МАз=О1012, Канал узла 19, предназначенный для формирования управляющего сигнала MAS, содержит элементы ЗИ вЂ” НЕ 23 и 24 и элемент ЗИ— 2ИЛИ 27, соединенные таким образом, что на выходе последнего формируется управлягощии сигнал. определяемыи логическим аыражением Мдэ=0 0т8 Ог0»ч DiD28 020«. Для формирования управляющих сигналов МА2 и МА4 используются два дополнительных 5 элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ 28 и 29, к входам которых подключены выходы элементов 2И 25 и 26 и ЗИ вЂ” 2ИЛИ 27. На выходе элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ 28 при этом формируется сигнал MA2=MA1+MA5, а на выходе элемента 10 2ИЛИ вЂ” НЕ 29 — сигнал МА4=МАэ+МАь. Два других узла 20 и 21 формирования управляющих сигналов выполнены аналогично, с учетом фазового сдвига на угол 2 л/3 сигналов с выходов распределителя . 15 импульсов и триггеров 16 — 18. В общем виде логические выражения, определяющие связи в каждом из них, можно представить в виде: MIi=QiQI+«; MIa=Qi0i+»: 20 MI5=0mDm«SQi+10m10+DmD+ISQI+1QI+1D: M1+2=M)+1+M15; М)4=М)З+М15. Для фазы А ()=1) индексы m и 1 равны 1. Для фазы В m=3, 1=9, для фазы С m=5, 1=17. Следует учесть, что если результирующий индекс сигнала О окажется более двенадцати (числа J К-триггеров 4 — 15 распределителя импульсов) или сигнала 0 более трех (числа дополнительных J K-триггеров 16 — 18), то его значение равно результирующему минус соответственно 12 или 13 с одновременной инверсией данного сигнала. Такая операция может осуществляться неоднократно, до удовлетворения поставленному условию. 35, Выходы M)1,M)2,Ìð,М 4,M>g узлов 19 — 21 связан ы через усилительно-развязы вающий узел 30 с управляющими входами соответствующих ключей силовой части преобразователя. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное (фиг. 2), для управления которым используется предлагаемое устройство, содержит три однофазные инверторные ячейки 31-33, выполненные в виде двух стоек ключей 34 — 45, причем ключи 34— 39, подключенные к первой (например, плюсовой) шине 46 питания преобразователя, выполнены в виде полностью управляемых ключей переменного тока, а смежные с ними ключи 40 — 45 стоек — в виде встречно-параллельно включенных, например, транзистора и диода. Средние точки стоек ключей 34-45 инверторных ячеек 31 — 33 подключены к концам первичных обмоток 47-49 соответствующих трансформаторов 50-52, а средние точки обмоток 47 — 49 подключены через ключи 53 — 55 (выполненные так же, как ключи 40-45, в виде встречно-параллельно включенных транзистора и 1598084 диода) к первой шине 46 питания преобразователя. Вторичные обмотки 56-58 трансформатора 50 — 52 соединены в звезду. Принцип работы устройства для управления преобразователем поясняется временными диаграммами (фиг. 3). Задатчик 1 частоты синхронизирует работу устройства, Импульсы вида 01 с его выхода поступают на вход делителя 2 частоты, а также определяют частоту работы модулятора 22 ширины импульсов. Импульсы Uz поступают на счетный вход регистра 3 сдвига импульсов. Фазовый сдвиг между последовательностями симметричных прямоугольных импульсов 01, Q2,...012,...Q12 составляет x/12. Каждый триггер 16 — 18 синхронизирован соответствующим сигналом с выхода регистра 3 сдвига импульсов, а нэ их счетные входы поступает последовательность импульсов 01. В результате выходные сигналы 0ы — 01в оказываются сдвинутыми нэ угол zt /24 по отношению к сигналам Q4, 08 и 012 соответственно, Для обеспечения регулирования величины выходного напряжения преобразователя в соответствии с сигналом Ua изменяется длительность а сигнала на выходе модулятора 22 ширины импульсов, Этот сигнал, а также сигналы с выходов регистра 3 сдвига импульсов и триггеров 16— 18 поступают на входы трех узлов 19-21 формирования сигналов управляющих, ключами 34 — 45 и 53 — 55 преобразователя. После осуществления логических операций над последовательностями импульсов на выходах элементов 25 — 29 получают новые последовательности управляющих импульсов (сигналов), определяемые приведенными логическими выражениями, Номер каждого элемента 23-29 в узле 19 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены на фиг, 3. В результате ключи 34 — 45 и 53-55 преобразователя переключаются в соответствии с разработанным алгоритмом. Регулировочные паузы Q u дополнительные импульсы вводятся при этом на определенном интервале проводимости ключей 34 — 39 и 53 — 55. При симметричной нагрузке преобразователя, соединенной в звезду без нулевого провода, фазное напряжение на нагрузке (при соответствующей величине регулировочной паузы a ) имеет вид UA (фиг. 3). Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет обеспечить.регулирование выходного напряжения в определенном диапазоне, При изменении 55 Формула изобретения Устройстводля управления трехфазным преобразователем постоянного напряжения, включающим три однофазные инверторные ячейки с трансформаторным выходом, каждая из которых выполнена в виде двух стоек ключей с управляющими вхадами М;1...М, гдЕ j=A, В, С вЂ” индЕкС фазы, причем ключи с управляющими входами М12 и Mj4, подключенные к первой шине питания, выполнены в виде полностью управляемых ключей переменного тока, а ключи с управляющими входами Mjl и М1з, подключенные к второй шине питания, — в виде встречно-параллельно включенных транзистора и диода, средние точки стоек ключей подключены к концам первичной обмотки трансформатора, средняя точка которой через ключ с управляющим входом Mjg, также выполненным в виде встречно-паралотносительной величины регулировочной паф узы а от Ода 1 действующее значение выходного напряжения изменяется от 0,866 Um до 0,645 Um. Основная гармоника выходного напряжения при этом изменяется от 1,219 Um до 0,901 Um. Данный способ регулирования позволит обеспечить стабилизацию выходного напряжения преобразователя при изменении напряжения питания в диапазоне "- 15 )ь, т.е, достаточном для большинства автономных объектов. Качество выходного напряжения преобразователя, определяемое. коэффициентом гармоник выходного напря15 жения Кт, при этом изменяется от 0,094 до 0,163 (при а1= 0,5 амк, U1= 1,06 0макс Кг= =0,197). По сравнению с известным устройством в том же диапазоне изменения выходного напряжения Кг изменяется от 0,094 до 0,405, а при 01= 1,06 0макс Кг=0.283. Уменьшение величины Кг позволит уменьшить установленную мощность выходного фильтра преобразователя, улучшить его массогабаритные показатели, увеличить быстродействие. Предлагаемое устройство для управления преобразователем может найти применение при построении стабилизированных централизованных источников вторичного электропитания, когда требуется обеспечить согласование номинальных уровней напряжения нагрузки и питания и стабилизацию последнего при колебаниях напряжения питания в диапазоне + 15оь при высоком качестве выходного напряжения. Малое значение Кг обеспечивается бесфильтровым путем, оез усложнения структуры силовой части преобразователя. 1598084 32 лельно включенного транзистора и диода, подсоединена к первой шине питания преобразователя, содержащее задатчик частоты, выходом связанный через делитель частоты на два со счетным входом двенад- 5 цатиканального регистра сдвига, парафазные выходы Q1, 01...012, Q12 которого подключены к соответствующим входам трех аналогично выполненных узлов формирования управляющих сигналов, выходы 10 MJ1, М 2 „...М 5 которых предназначены для подключения к соответствующим управляющим входам упомянутых ключей преобразователя, к выходу эадатчика частоты подключен также модулятор ширины импульсов, S-выходом соединенный с одним иэ входов узлов формирования управляющих сигналов, к оставшимся свободным входам которых подключены выходы D1, Ь1...0з, Оз трех триггеров, установочные J- 20 и К-входы которых соединены с выходами двенадцатиканального регистра сдвига так, что J1=Q4, К1=04, А=Ов, Кг= QB, 1з=О12, Кз=О1г, а их счетные входы объединены и подключены к выходу эадатчика частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества преобразованного напряжения за счет уменьшения коэффициен-. та гармоник, связи между входами и выходами узлов формирования управляющих сигналов выполнены реализующими следующие логические выражения: Mi1=QIQi+11; Mg=QIQi+11; Mj5=DmDm+1SQI+1QI+10+DmDm 1SQI+1Qi+10; Mig = М 1 + Mg,M)4 = Mg + Mg, где 1=1(9,17) и m=1(3,5) соответственно для j=A(B, С), причем если результирующий индекс при О больше двенадцати или трех при D, то его величина уменьшается соответственно на 12 или 3 с одновременной инверсией данного выходного сигнала и такой переход может осуществляться неоднократно до удовлетворения поставленному условию. 1598084 Фиг. 3 Составитель О.Парфенова Техред М.Моргентал Корректор А.Обруча р Редактор В.Петраш Заказ 3067 Тираж 497 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патен ", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
