Устройство для управления мостовым инвертором
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников вторичного электропитания централизованного типа в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется обеспечить улучшенное качество преобразованной электроэнергии с регулируемыми (или стабилизированными) параметрами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 H 02 М 7/48
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И. ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4330230/07 (22) 19.10.87 (46) 30,01.91. Бюл. № 4 (71) Московский текстильный институт им.А.Н.Косыгина и Московский энергетический институт (72) А;В.Чесноков и Г.С.Мыцык (53) 621.316.727 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1415379, кл. Н 02 M 7/48, 27.03.86.
Авторское свидетельство СССР
N 1554096, кл. Н 02 М 7/48, 30.12.86.
ÄÄ5UÄÄ 1624634 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников вторичного электропитания централизованного типа в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется обеспечить улучшенное качество преобразованной электроэнергии с регулируемыми (или стабилизированными) параметрами. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет
1624634 обеспечения регулирования выходного напряжения инвертора. Устройство для управления мостовым инвертором содержит задатчик 1 частоты, подключенный к регистру 2 сдвига, узел 6 формирования управляющих сигналов, модулятор 3 ширины импульсов с парафазным выходом, подключенный к выходу задатчика частоты.
Устройство обеспечивает управление преобразователем постоянного напряИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания (ИВЭ) со стабилизированным вь)ходным напряжением или децентрализованных,регулируемых по напряжению ИВЭ. обеспечивающих преобразование постоянного напряжения в переменное.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей инвертора за счет обеспечения регулирования его выходного напряжения, минимизация искажений.
На фиг,1 изображена принципиальная схема устройства для управления MQGToBblM инвертором; на фиг.2 — временныедиаграммы, поясняющие принцип работы устройства и выходное напряжение мостового ин вертора, Устройство для управления (фиг.1) мостовым инвертором, включает в себя задатчик 1 частоты, подключенный к
N-канальному регистру 2 сдвига импульсов (на фиг,1 семиканальному, N=7) с парафазными выходами 01 01; 02; 02...07: 07 и модулятору 3 ширины импульсов, Указанный регистр,2 может быть выполнен, например, на NII(;триггерах с перекрестной связью (не показаны), а модулятор 3 — в виде совме-. щенного генератора пилообразного напряжения — компаратора 4, S-выход которого подключен к инвертору 5, выходом образующего парафазный S-выход модулятора 3.
Выходы регистра 2 и модулятора 3 подключены к входам узла 6 формирования управляющих сигналов. Последний выполнен шестиканальным. его канал, предназначенный для формирования сигнала М1 (M1), содержит три элемента ЗИ-НЕ 7 — 9 (10 — 12), выходы которых подключены к входам элемента 4И-Н Е 13 (1 4). На выходе элемента 13 (14) в результате будет сформирован управжения в однофазное, выполненным по схеме мостового инвертора и снабженного дополнительнойй стойкой кл юч ей и дополнительной обмоткой выходного трансформатора. Регулирование величины напряжения производится методом частичного широтно-импульсного регулирования и имеет при этом трехступенчатую форму с нулевой паузой, 1 з,п. ф-лы, 2 ил, ляющий сигнал, определяемый логическим выражением
М1=(0304 )) (04QGS) (06073) 01
5 (М1=(0з04ф (0406S) (0607S) 0 1).
Канал узла 6 формирования управляющего сигнала М2 (М2) помимо указанных элементов ЗИ вЂ” НЕ 7 — 9 (10 — 12) содержит чет10 вертый элемент ЗИ вЂ” НЕ 15 (16) и элемент
4И вЂ” НЕ 17 (18). На выходе элемента 4И-НЕ
17 (18) в этом случае будет сформирован сигнал
M2= (Оз()43) (Q4QeS) (Q4QsS) (Qs()vS) =
= Q304S + 0406S + Q4Q6S + 06075 (М2= (()з043) (Q 20 = ОЗ043+ 0406S+ 0406S+ Q607S). Канал узла 6 формирования управляющего сигнала МЗ (МЗ) помимо элемента ЗИ— НЕ 1.5(16) содержит элемент 2И вЂ” НЕ 19 (20) и элемент ЗИ вЂ” НЕ 21 (22), выходы которых 25 подключены к входам элемента 4И вЂ” НЕ 23 (24), четвертым входом соединенного с выходом регистра 2, Выход элемента 4ИНЕ 23(24) подключен к входу элемента ЗИ-НЕ 25(26), другие вхдоды которого сое30 динены с выходами элементов ЗИ вЂ” НЕ 22 и 27 (21 и 28). На выходе элемента ЗИН Е 25 (26) будет сформирован сигнал МЗ = (ОзЯ) (0406Я) (01075)02 + + Оз023 +0 I07S.(МЗ= (ОзЯ) (Q406S) (Q >07S)02 + 40 + Оз025 +Q <07S). Выходы М1; M1 — МЗ, МЗ узла 6 формирования связаны через. усилительно-развязывающий узел 29 с управляющими входами соответствующих ключей 30 — 35 си45 ловой части мостового инвертора, который 1624634 включает в себя три стойки ключей 30 — 35, причем две из них выполнены в виде полностью управляемых ключей переменного тока, а средняя .стойка ключей 34, 35 — на транзисторах, шунтированных диодами обратного тока. Средние точки стоек ключей, 30 — ЗЗ подключены к концам двух согласно включенных первичных обмоток 36 и 37 выходного трансформатора 38, общая точка которых подключена к средней точке стойки ключей 34, 35. Качество преобразованной электроэнергии мостового инвертора (коэффициент гармоник выходного напряжения, Кг его спектральный состав и амплитуда основной гармоники U«<) существенно зависит от соотношения длительностей и амплитуд ступеней, сформированной квазисинусоидальной кривой выходного напряжения Us x. Если амплитуда ступеней U x определяется соотношением чисел витков первичных обмоток 36 и 37; то их длительность зависит от числа каналов регистра 2, т.е. от числа N. Общими логическими выражениями, описывающими в общем случае связи между N-канальным регистром 2 и узлом 6 формирования управляющих сигналов, являются следующие выражения. M1 =. (QzQ4S) (040й-1S) (Ои-101ЧБ) 01; M1 = (Оз043) (04QN-1S) (Ом-10иЯ). 01; M2.= QaQ4S+ 040м-1S+ 040М-1S+ ОьИОМ5: . М2 = QZQ4S+ 040mÈÁ+ 040Х-1S+ Qru-10Ю; M3= (ОзЯ) (0401и Я) (010@S) 02+ + (0302$) + (01 ОНЗ); M3= (Q3S) (Q4QN-1S) (Q1QNS) Q2+ + (Оз02Я) + (010@S). Принцип работы устройства для управления мостовым инвертором поясняется времен ными диаграммами, и редставленными на фиг.2, Задатчик 1 частоты синхронизирует работу устройства. Импульсы вида U1 определяют частоту работы модулятора 3 ширины импульсов (скважность выходного сигнала S (S) которого определяется управляющим сигналом.U... а), а также поступают на счетный вход регистра 2 сдвига. Фазовый сдвиг между последовательными симметричными прямоугольными импульсами 01 02...0и; 0102...0и составляет zt /N (равный длительности ступеней выходного напряжения инвертора), Эти сигналы (импульсы) поступают на входы узла 6 формирования управляющих сигналов, в котором осуществляются логические опера5 ции, В результате будут сформированы новые последовательности импульсов, определяемые вышеприведенными логическими выражениями. Номер каждого элемента 7 — 28 в узле 6 формирования со10 ответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены на фиг.2. Ключи 30 — 35 мостового инвертора переключаются в соответствии с разработанным алгоритмом и на 15 выходе последнего формируется напряжение вида U>bi> (фиг.2), реализующее алгоритм частично широтно-импульсното ре гул и рова ни я (Ч Ш И Р), Предложенное устройство может найти 20 применение при построении централизованных источников питания, когда требуется обеспечить преобразование постоянного напряжения в переменное, согласование номинальных уровней напряжения питания 25 и нагрузки, а также стабилизацию выходного напряжения в достаточно широком диапазоне (+ 20%). Данное устройство может использоваться и в децентрализованных источниках питания, обеспечивая регулирова30 ние выходного напряжения наиболее эффективным методом ЧШИР, реализованным без усложнения схемы силовой части инвертора (недостатка, присущего данному методу регулирования), при высоком качест35 ве выходного напряжения. Формула изобретения 1. устройство для управления мостовым инвертором, включающим три стойки ключей и выходной трансформатор, общая точ40 ка двух согласно включенных первичных обмоток Wi и W2 которого подключена к средней точке второй стойки ключей, выполненных в виде встречно-параллельно включенных транзисторов с управляющими 45 входами М2 и М2 и диодов, причем свободный вывод первой из упомянутых обмоток W1 подключен к средней точке первой стойки ключей с управляющими входами M1 и М1, а вывОд втсрОй Обмстки W2 СОЕдинЕн СО 5G средней точкой третьей стойки полностью управляемых ключей переменного тока с управляющими входами МЗ и МЗ, содержащее последовательно соединенные задатчик частоты, И-канальный регистр сдвига с пара55 фазными выходами 01, Q1, QN, 0N, где N 6, узел формирования угу>авляющих сигналов, выходы М1; M1 — МЗ, М3 которого предназначены для подключения к соответствующим управляющим входам упомяну1624634 М2 =. Оз04$+ 040и-1$+ 040и-1$+ Ои-10и$; M2 = Оз04$+ 040wS+ 040и-1$+ Ои-10и$; 5 МЗ= (Оз$) (040ии$) (010и$) Qz+ + (Оз0г$)+(0 0и$); М1 = (Оз04$) (040и-1$) (Ои-10NS) 01; M1 = (QaQ Составитель О.Парфенова Редактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Заказ 200 Тираж Подписное 3НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, Ул, Гагарина, 101 тых ключей инвертора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования выходного напряжения инвертора, оно снабжено модулятором импульсов с парафазными выходами S и S, включенными между задатчиком частоты и. узлом формирования управляющих сигналов, а выполнение и связи между входами и выходами последнего определяются следующими логическими выражениями; МЗ=(QjS) (040и1$) (О 0 $) а + +,(ОэЫ) + (010и$). 2. Устройство по п.1, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью минимизации искажений, упомянутый регистр сдвига выпол15 нен девятиканальным (N-9).
