Преобразователь частоты со звеном постоянного тока и устройством для его управления

 

Преобразователь частоты содержит трехфазный выпрямитель, зажимы питающей сети, датчики тока, Г-образный фильтр, включающий дроссель и конденсатор, трехфазный формирователь опорных сигналов с синхронизирующими, информационными и управляющими входами, компенсационный преобразователь на ключах переменного тока, трехканальный формирователь импульсов управления, задающий генератор, умножитель входного сигнала, а на каждую фазу - дополнительный датчик тока дроссель и сравнивающий узел, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 M 5/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4636059/07 (22) 12.01,89 (46) 15,05,93, Бюл. М 18 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) О.А,Алейников, Г,Я.Михальченко и В.М.Саюн (56) Дробов С,А., Бычков С,И„Радиопередающие устройства, М.: Сов. Радио, 1969.

Кобзев А,В, Многодающая импульсная модуляция, Новосибирск, Наука, 1979, с. 270, Изобретение относится к области электротехники, в частности к регуляторам и стабилизаторам постоянного и переменного напряжений и может найти применение в системах электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Кроме того, изобретение может быть отнесено к преобразовательным устройствам, к которым предъявляются жесткие требования к минимуму искажений на входе и выходе преобразователя (току, потребляемому из сети, и сигналу в нагрузке).

Цель изобретения — снижение установленной мощности элементов преобразователя, уменьшение искажений потребляемого тока и пульсаций выпрямленного напряжения.

На фиг, 1 представлена блок-схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока и устройством для его управления; на фиг, 2 — пример выполнения блока комÄ5LJ, Ä 1815767 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СО

ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Преобразователь частоты содержит трехфазный выпрямитель, зажимы питающей сети, датчики тока, Г-образный фильтр, включающий дроссель и конденсатор, трехфазный формирователь опорных сигналов с синхрониэирующими, информационными и управляющими входами, компенсационный преобразователь на ключах переменного тока, трехканальный формирователь импульсов управления, задающий генератор, умножитель входного сигнала, а на каждую фазу — дополнительный датчик тока дроссель и сравнивающий узел. 8 ил. пенсационного преобразователя; на фиг.

3 — пример выполнения блока формирователя импульсов управления с задающим генератором; на фиг. 4 — 8 — временные а диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя частоты со звеном посто- д янного тока, Преобразователь частоты со звеном постоянного тока и устройством для его управления (фиг..1) содержит трехфазный выпрямитель I, связанный входами 2 — 4 с 4 зажимами питающей сети 5 — 7 через датчики тока 8-10 выпрямителя 1, а выходами 11 — 12 подключен через Г-образный фильтр 13, д включающий дроссель 14 и конденсатор 15, к входным зажимам 16, 17 инвертора с блоком управления 18, имеющего управляющий вход 19 и выход, подключенный к нагрузке 20, Преобразователь частоты со звеном постоянного тока и устройством для его управления также содержит трехфазный

1815767 формирователь 21 опорных сигналов с синхронизирующими 22 — 24, информационными 25-27, управляющим 28 входами, компенсационный преобразователь 29 на ключах переменного тока, трехканальный формирователь импульсов, управления 30, задающий .генератор 31 и умножитель 32 входного сигнала. На каждую фазу введены датчики тока 33 (34, 35) компенсационного. преобразователя 29, дроссель 36 (37, 38) и сравнивающий узел 39 (40, 41). Причем выходы 42, 43 компенсационного преобразователя 29 подключены к конденсатору 15 упомянутого фильтра 13, а входы 44-46 подсоединены к соответствующим зажимам 5—

7 питающей сети через дроссели 36 — 38 и датчика тока 33 — 35 компенсационного преобразователя 29. Управляющий вход 28 формирователя 21 опорных сигналов через умножитель 32 входного сигнала подключен к управляющему входу 19 инвертора с блоком управления 18. Синхронизирующие входы 22-424 соединены с зажимами 5-7 питающей сети, а информационные 25 — 2? с выходами 47 — 49 упомянутых датчиков тока

8 — 10 выпрямителя 1. Одни входы 50-52 сравнивающих узлов 39-41 подключены к выходам 53-55 формирователя 21 опорных сигналов, другие входы 56 — 58 — к выходам

59-61 соответствующих датчиков тока 33—

35 компенсационного преобразователя 29, а выходы 62 — 64 соединены с соответствующими входами 65-67 формирователя импульсов управления 30. Компенсационный преобразователь 29 состоит из последовательно соединенных непосредственного .преобразователя частоты 68 (69, 70) высокочастотного трансформатора 71 (72, 73) в каждой фазе и демодулятора 74. Одни выходы 75 — 86 формирователя 30 импульсов управления соединены с входами 87-98 компенсационного преобразователя 29 и являются одновременно входами управления непосредственных преобразователей частоты 68-70 упомянутого компенсационного преобразователя 29. Другие выходы . 99-101 формирователя импульсов управления 30 соединены с тактируемым выходом 102 задающего генератора 31, другие же выходы 103, 104 задающего генератора

31 подключены к входам 105, 106 демодулятора 74 компенсационного преобразователя 29.

Трехфазный формирователь опорных сигналов 21 на фиг. 1 содержит согласующий блок 107, формирователь 108 синусоидальных сигналов. умножители 109-111 и сумматоры 112-114 по числу фаэ. Синхронизирующие входы 22-24 формирователя 21 опорных сигналов образованы входами со45 высокочастотных трансформаторов 71 — 73, 50 редственных преобразователей 68-70 частоты объединены. Силовые входы 128 — 130 непосредствен н ых преобразователей

68 — 79 частоты образуют соответственно

55 входы 44-46 компенсационного преобразователя 29. Управляющие входы 87 — 90, 91-94, 95-98 компенсационного преобразователя 29 образуют управляющие цепи непосредственных преобразователей частоты 68-70 соответственно. а управляющие

5 t0

40 гласующего блока 107, и информационные входы 25 — 27 образованы одними из входов сумматора 112 — 114, другие входы которых подключены к выходам умножителей

109 — 111, Блоки умножителей 109-111 и входного усилителя 32, выполняющего функции умножителя, могут быть выполнены по одной из схем, например, Титце У„Шенк К. Полупроводниковая схемотехника; Справочное руководство. Пер. с нем. — M.: Мир, 1982, рис.

11,40 или на основе цифровых перемножителей, или реализованы программным способом. Выходы сумматоров 112-114 образуют выходы 53-55 формирователя 21 опорных сигналов. Выходы согласующего блока 107 через формирователь 108 синусоидальных сигналов подсоединены к первым входам умножителей 109 — 111, вторые входы которых объединены и образуют управляющий вход 28 формирователя 21 опорных сигналов.

Согласующий блок 107 и формирователь 108 синусоидальных сигналов могут быть выполнены по одной из схем, например, согласующие трансформаторы, генератор прямоугольных импульсов, фильтр или также реализованы на основе цифровых схем, или программными средствами. Выполнение генератора прямоугольных импульсОв и фильтра можно найти в кн.: Титце

У„Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справ. руководство. Пер. с нем. — M. 5

Мир, 1982.

Компенсационный преобразователь 29 на фиг, 2 содержит демодулятор 74 и соответственно на каждую фазу непосредственный преобразователь частоты 68, 69, 70, а также высокочастотный трансформатор

71. 72, 73, причем выход 115, 116 демодулятора 74 образует выход 42, 43 компенсационного преобразователя 29, а вход 117, 118 демодулятора 74 подключен к параллельно соединенным вторичным обмоткам первичные обмотки которых соединены с соответствующими выходами 119 — 120, 121 — 122, 123 — 124 непосредственных преобразователей 68-70 частоты. Силовые клеммы 125 — 127 соответствующих непос1815767 входы 105 — 106 — управляющие цепи демодулятора 74.

Непосредственный преобразователь частоты 68 выполнен на ключах переменного тока 131 — 134. Аналогично выполнены преобразователи частоты 69, 70, Демодулятор 74 также выполнен на ключах переменного тока 135-138, Формирователь импульсов управления

30 на фиг. 3 содержит три идентично выполненных канала управления 139-141. Тактирующие входы 99 — 101 каналов 139-141 управления объединены и подключены к выходу 102 задающего генератора 31, выходы

103, 104 которого подключены к входам 105, 106 компенсационного преобразователя

29, фиг. 1 и являются одновременно управляющими входами демодулятора 74. Задающий генератор 31 состоит из. последовательно соединенных формирователя импульсов "142, а", триггера "142, Б", Выход формирователя импульсов "142, а" образует тактируемый выход 102. Задающего генератора 31. Вход триггера "142, б" подключен к выходу формирователя импульсов "142, а", а выходы триггера "142, б" образуют выходы 103, 104 задающего генератора 31.

Каждый канал управления на фиг. 3 (рассмотрим, например, канал управления

139) содержит тактируемый вход 99, подключенный к входу триггера 143 и входам генераторов 144, 146 линейно спадающего и нарастающего напряжений, выходы которых подключены к первым входам компара-. торов 146, 147. Выходы компараторов 146, 147 подключены к первым входам элементов 148-149 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых объединены и подключены к выходу триггера 148. Выходы элементов

148, 149 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены со входами соответствующих элементов .150, 151 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Выходы элементов 148-151 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют группу выходов 75-78 формирова, теля 30 импульсов управления.

На фиг, 4 обозначено:

152, 153, 154 — напряжение питающей сети (соответственно фаза А. В, С};

155, 156, 157 — суммарный ток сети, потребляемый одновременно инвертором с блоком управления 18 и компенсационным преобразователем (соответственно фаза А, В, С);, 158, 159, 160 — напряжения, вырабатываемые формирователем 108 синусоидальных сигналов (соответственно фаза А, В, С);

Сигналы 152 — 154, 155-157, 158-16Оотличаются друг от друга масштабом.

161. 162 — пульсирующее напряжение и его постоянная составляющая на выходе выпрямителя 1;

163 — ток в дросселе 14 фильтра 13;

5 164 — напряжение на емкости 15 фильтра 13, сформированное выпрямителем 1, 165 — напряжение на емкости 15, сформированное компенсационным.преобразователем 29;

10 166 — входной ток выпрямителя 1 (фаза

А);

167 — сигнал датчика 33 на входе 58 сравнивающего узла 41 (фаэа А);

٠— выходной сигнал формирователя

15 21 опорных сигналов на входе 52 сравнивающего узла 41 (фаза A);

169 — сигнал ошибки на выходе сравнивающего узла 41 (фаза А).

На фиг. 5 приведены диаграммы рабо20 ты формирователя 30 импульсов управления.

170 — тактовые импульсы формирователя "142, а" импульсов;

171, 172 — линейно-спадающие и нара25 стающие напряжения на выходе генераторов 144. 145;

173 — сигналы на выходе компаратора

146;

174 — сигнал на выходе триггеров "142, 30. б", 143;

175. 176 — сигнал на выходе элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 148, 150 соответст-венно;

177 — сигнал на выходе компаратора

35 147;

178, 179 — сигнал на выходе элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 149, 151 соответст,вейно;

)80 — коммутационно разрывная функ40 ция непосредственного преобразователя частоты 68 (КРФпча) компенсационного преобразователя 29;

181, 182 — импульсы на выходе задающего генератора 31.

45 На фиг. 6 показаны диаграммы формирования токов в обмотках трансформаторов

71-73 компенсационного преобразователя

29:

183 — ток в обмотках трансформатора 71

50 компенсационного преобразователя 29;

184 — ток в дросселе 37;

185-сигнал ошибки на входе 66 формирователя 30 импульсов управления;

186 — коммутационно-разрывная фун55 кция (КРФпчв) преобразователя частоты

69 компенсационного преобразователя

29;

187- ток в обмотках трансформатора 72 компенсационного преобразователя 29;

188 — ток в дросселе 38;

1815767

189- сигнал на входе 67 компенсационного преобразователя 29;

190 — коммутационно-разрывная функция (КРФ„„ ) преобразователя частоты 70 компенсационного преобразователя 29;

191 — ток в обмотках силового трансформатора 73 компенсационного преобразователя 29.

На фиг. 7 приведены:

192 — коммутационно-разрывная функция демодулятора 74 (КРФдем) компенсационного преобразователя 29;

193 — импульсный выходной ток компенсационного преобразователя 29;

194 — постоянное напряжение на емкости 15 фильтра 13;

195 — напряжение на входе 43 компенсационного преобразователя 29.

На фиг. 8 показаны:

196 —, дискретная составляющая тока дросселя 36;

197 — составляющая напряжения конденсатора 15, сформированная под действием выпрямителя 1;

198 — составляющая напряжения конденсатора 15, сформированная под действием инвертора с блоком управления 18;

199 — составляющая напряжения конденсатора 15, сформированная под действием компенсационного преобразователя

29;

200 — непрерывная составляющая тока на выходе компенсационного преобразователя 29.

Принцип работы заявляемого изобретения состоит в следующем.

Согласующий блок 107 формирователя

21 опорных сигналов (фиг, 1) осуществляет синхронизацию с сетью формирователя 108 синусоидальных сигналов. При этом íà его выходах формируются сигналы 158 — 160 (фиг. 4) соответственно синфазные своим фазным напряжением 152-154 (фиг. 4). Сигналы 158 — 160 поступают на первые входы умножителей 109-111. а на их вторые входы подается (по управляющему входу 28 формирователя 21 опорных сигналов) управляющий сигнал Оу через входной усилитель

32.

По вторым входам умножителей 109111 осуществляется коррекция амплитудных значений сигналов 158-160 .в зависимости от уровня мощности, потребляемой инвертором с блоком управления

18. Так, при Оу = 0 инвертор 18 не потребляет из сети полезную мощность и по управляющему входу 28 формирователя 21 приходит сигнал, равный нулю. Максимальному сигналу управления инвертора соответствует сигнал, равный единице по управляющему входу 28. Предположим, что

Оу инвертора максимальный. Скорректированные по амплитуде синусоидальные сигналы 158 — 160 (фиг, 4) с выхода умножителей 109 — 111 (фиг. 1) поступают на первые входы сумматоров 112 — 114 (фиг. 1), на вторые входы которых сигналы с выхода 47 — 49 датчиков тока 8 — 10 выпрямителя 1. Далее рассмотрим процессы для фазы А. для других фаэ диаграммы будут отличаться фазовым Сдвигом, Пусть с датчика 8 тока выпрямителя снимается сигнал 106 (фиг. 4), тогда на выходе сумматора 114 появляется разностный сигнал 168 двух входных сиг5

10 вход 52 сравнивающего узла 41. На его второй вход 58 приходит сигнал 167 (фиг. 4) с датчика 33 тока компенсационного преобразователя. Сигнал 167 формируется компенсационным преобразователем 29 в дросселе 36, Сигнал 167 в замкнутом контуре регулирования должен иметь такую форму, чтобы при сложении его с сигналом 166 обеспечить потребление из сети суммарно20

25 го синусоидального тока t55, В дросселях

37, 38 компенсационным преобразователем

29 формируются токи, аналогичные току

167, но сдвинутые относительно него по фазе на угол 2 x/3 соответственно для фазы В

35 и С, а из сети потребляются токи 156, 157.

На выходе сравнивающего узла 41 появляется сигнал ошибки 169 (фиг. 1), представляющий разность сигналов 167 и 168 и поступающий на вход 65 формирователя 30 импульсов управления.

Рассмотрим работу формирователя 30 импульсов управления на примере работы одного из его каналов 139 (фиг, 3), поскольку другие 140, 141 работают аналогично. Пред40 положим, что на управляющий вход 65 канала 139 поступает сигнал 169 (фиг. 5), который приходит на вторые входы компараторов

146 и 147 формирователя 30 импульсов управления. Формирователем импульсов

"142, а" (фиг. 3) задающего генератора 31 вырабатываются импульсы 170 (фиг, 5), по которым переключается триггер 143, а на его выходе образуются импульсы 174 (фиг.

5), По импульсам 170 происходит срыв ли45

50 нейно нарастающего и спадающего напряжений 171, 172 (фиг. 5) генераторов 144, 145(фиг. 3), В результате сравнения сигналов 171, 172 (фиг. 5) с сигналом ошибки 169 на выходе компараторами 146, 147 форми55 руются соответственно сигналы 173 и t77 (фиг. 5), которые поступают на первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 148, 149. На вторые входы этих элементов поступает сигнал 174 (фиг, 5) с выхода триггера 143. При этом на выходе элементов 148, 15 налов 158 и 166. Сигнал 168 поступает на

1815767

5

20

30

50

149 в соответствии с их диаграммой логических состояний формируются напряжения

175, 178 (фиг. 5). А на выходе элементов 150, 151 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ вЂ” напряжения

176, 179 (фиг. 5), проинвертированные по отношению к сигналам 175, 178 соответственно. Напряжения, аналогичные по форме напряжениям 175, 176, 178, 179, но с соответствующим сдвигом, появятся на выходах

79 — 82, 83-86 каналов 140, 141 управления.

Импульсы 175, 176, 178, 179 поступают на управляющие цепи ключей переменного тока 131 — 134 (фиг. 2) непосредственного преобразователя частоты 68. На диаграммах

175, 176, 178, 179 (фиг. 5) указаны номера ключей, на которые подаются эти сигналы, По импульсам 170 (фиг. 5) переключается также триггер "142, б" (фиг. 3) задающего генератора 31 на выходах 103, 104 которого устанавливаются противотактные сигналы

181, 182 (фиг. 5), поступающие на управляющие цепи ключей переменного тока 135 — 138 (фиг. 2) демодулятора 74. Так импульсы 181 (фиг. 5) йоступают на ключи 135, 138 (фиг. 2) и импульсы 182 (фиг. 5) на ключи 136, 137 (фиг. 2).

В соответствии с рассмотренными алгоритмами функционирования формирователя 30 импульсов управления процессы в преобразователе частоты со звеном постоянного тока и устройством для его управления протекают следующим образом.

На фиг. 5 показана диаграмма 180 обобщенного коэффициента передачи непосредственного преобразователя частоты 68, которая получена суммированием противотактных последовательностей 175, 176 и

178, 179. По интервалам неизменного состояния.схемы НПЧ это можно показать так: в интервале времени от 0 до первых точек встречи управляющего сигнала 169 с раз. вертывающими 171, 172 (фиг. 5) в соответствии с диаграммами 176, 178 одновременно замкнуты ключи 131, 132 (фиг. 2) непосредственного преобразователя частоты и напряжение сети прикладывается к дросселе

36, под действием которого в дросселе протекает ток 196 на фиг. 8. Поскольку 1 обмотка трансформатора 71 в этом интервале отключена коэффициент передачи (назовем его для краткости коммутационной разрывной функцией — КРФ) 180 равен нулю. В следующем интервале времени (т1 — t2 на фиг. 8) ключ 132 выключается, а ключ 133 включается и на короткое время оказываются одновременно замкнутыми ключи 131 и

134 и к дросселю 36 прикладывается разность напряжений между напряжением сети 152 и напряжением на обмотках трансформатора, которое представляет собой разнополярное прямоугольное «;апряжение, так как демодулятор 74 выполняет, в соответствии с алгоритмом переключения его кл.очей 135, 138-136. 137 и т.д функции инвертирования напряжения, действующего на конденсаторе 15, Коэффициент передачи КРФ равен единице. В следующем интервале времени (т2 — t3 на фиг. 8) одновременно замкнуты ключи 133. 134 и снова

КРФ=О, Далее процессы повторяются с нарастающей длительностью импульсов и

КРФ соответствует диаграмме 180. На фиг.

6 представлены диаграммы, отражающие процесс формирования КРФ 180, 186, 190 всех трех фаз по соответствующим развертывающим напряжениям и входным сигналам 1.69, 185, 189 формирователя 30 импульсов управления. Согласно этим алгоритмам в обмотках трансформаторов 71, 72, 73 будут протекать токи 183, 187 и 191, которые суммируются в общем узле (обмотки 11 соединены параллельно) и после выпрямления демодулятором 74 в соответствии с его КРФ 192 (фиг. 7) на выходе компенсационного преобразователя будет протекать ток 193, среднее значение которого представлено диаграммой 200 на фиг.

8. Рассмотренные процессы для упрощения представим следующим образом. В интервалах времени, когда диоды выпрямителя

1 закрыты, КРФ непосредственного преобразователя частоты изменяется по синусоидальному закону в смысле ее огибающей, то есть КРФ = sin(m t+ p), а в интервалах времени, когда диоды открыты — по закону управляющих сигналов 169, 185. 189. В этом интервале времени, энергия, накопленная в конденсаторе 15 за предыдущий интервал, возвращается в питающую сеть, компенсируя мощность искажений, обусловленную нелинейным характером выпрямителя 1.

На этапе накопления энергии в конденсаторе 15 ток в дросселях 36-38 определяется приложенным напряжением сети, а токи 183, 187, 191 по огибающей могут быть представлены следующим образом:!

183 = tmsIA(C0t + у"-)КРФпча = — ImSIA (CO t+ P) 1а(1);

2к

1187 - Ims in(m t + — + cp) KP Ф пчв =

Imsin (щ t + + P)fa(t);

2 2Л

4л

Из1" l®sin(cot+ — + у)КРФ, =3

- ImsIn (cr т+ + @)fа(т);

1815767

15 а на выходе:

30

55 где tm — амплитуда тока дросселей 36-38;

fa(t) — функция прямоугольного синуса, отражающая промежуточное звено повышенной частоты, Суммарный ток на входе демодулятора будет равен (при условии, что коэффициент трансформации равен единице):

lax.дем. гпта(Ц81л (Ф t + (p} + 81л (й) t +

3 (3

2л 2 4Л

" 1,5!П 4(с) (еых.дем, 1 Slmfa(t) fa (ф» 1,5lm

Как видно, этот ток не зависит от времени и является идеально сглаженным по низкой частоте пульсаций сети, что гарантирует постоянство напряжения 194 на конденсаторе 15 фильтра 13.

И наоборот, постоянное напряжение на этом конденсаторе преобразуется в высокочастотное напряжение, по форме совпадающее с КРФдем 192 и действует на всех обмотках трансформаторов 71-73. Поскольку в интервалах накопления энергии КРФ непосредственных преобразователей частоты изменяется по синусоидальному закону, то ток, например, дросселя 36 будет определяться из соотношения

- U fa(t)Sin(COt+ P)fa(t) — ОпФЛ Cut

dig

dt и в силу линейности этого уравнения будет изменяться также Ао синусоидальному закону. Другими словами на этапе накопления энергии из сети потребляется синусоидальный ток. Фазовый сдвиг этого тока и замкнутом контуре регулирования будет будет стремиться к нулю, поэтому для простоты на фиг. 6, 7, 8 не учитывается. Наконец, при открытых диодах выпрямителя интенсивный заряд конденсатора 15 током 163 (фиг.

4) дросселя 14, компенсируется столь же интенсивным его разрядом через компенсационный преобразователь в питающую сеть, компенсируя мощность искажений, обусловленную импульсным характером тока, потребляемого выпрямителем.

Рассмотрим подробнее микропроцессы на одном участке накопления энергии в конденсаторе 15 и возврата ее в сеть, имея в виду, что приведенные на фиг. 4-8 диаграммы являются условными, поскольку авторы поясняют процессы, исходя из условия, что ток, потребляемый выпрямителем 1, имеет указанную форму при отключенном компенсационном преобразователе

29. На самом деле система находится в режиме динамического равновесия и угол проводимости диодов выпрямителя будет определяться высокочастотными пульсациями напряжения на конденсаторе, а это означает, что диоды выпрямителя 1 будут многократно переключаться на периоде питающей сети.

Поясним микропроцессы в компенсационном преобразователе 29 на фиг. 8. В момент времени Ît1, t2t3, t4l5, t6t7, t8tQ, t10t11, l12t13, t14t15ñ t16t17с t18t19 И Т.Д, ЗаМЫКаЮтСЯ смежные ho отношению ко входу ключи

131 — 132 или 133 — 134 (фиг. 2) непосредственного преобразователя частоты 68. На этих участках обмен энергии между фазами сети идет, минуя первичные обмотки трансформаторов 71-73, Ток в дросселе 36 изменяется под действием приложенного напряжения сети. На участках t1t2, t3t4, t5t6, t7t8, t9t10, t11l12. t13t14" t19l20 замыкаются диагональные ключи 131, 134 или 132, 133 (фиг. 2) непосредственного преобразователя частоты 68 и первичные обмотки трансформаторов 71 — 73 включаются в обмен энергии между фазами сети. На входе

44 (рис, 1) компенсационного преобразователя 29 (или на входе 128) рис. 2 непосредственного преобразователя 68 формируется напряжение 195 (рис. 8). Ток в дросселе 36 (рис. 1) протекает под действием разности напряжений 195 и 152 (фиг, 8), прикладываемых к этому дросселю, На участках t17t18. t19t20. входное напряжение

195 преобразователя частоты 68 включено согласно с напряжением сети 152, а на остальных — встречно. На участках, где напряжение 195 приложено встречно по отношению к напряжению сети 152 (фиг, 8) ток 196 (фиг, 8) в дросселе 36 начинает спадать, так как из-за наличия индуктивности он не может изменить направление на обратное. На участках t17t18, t19t20 ток 194 в дросселе нарастает.

Рассмотрим процессы в интервалах времени t21t22, тгЗ24 (фиг. 8).

Интервал t21 122. Ток заряда конденсатора 15 от выпрямителя 1 равен нулю. Компенсационный преобразователь 29 заряжает постоянным по огибающей током

200 (фиг, 8) конденсатор 15, который в это же время отдает энергию в нагрузку 20. На участках t5t6, l7t8, t8t10, т1 t12 (фиг. 8) идет заряд конденсатора 15 импульсным током

193 (фиг. 7) компенсационного преобразователя 29 в смысле микропроцессоров, На участках l21t5, t6t7, 1вт9, 11от11. t12113 конденсатор разряжается на нагрузку 20.

1815787

5

35

Интервал tzzt>n На этом интервале энергию конденсатора 15 определяют токи выпрямителя. компенсационного преобразователя и нагрузки. Косинусоидальным током 163 (фиг. 4) выпрямитель 1 заряжает конденсатор 15 и формирует составляющую напряжения 197 на этом конденсаторе.

Эпюра 198 отражает (фиг. 8) составляющую напряжения на конденсаторе под действием тока нагрузки, Под действием выходного тока 200 компенсационного преобразователя 29 формируется третья составляющая напряжения 199 (фиг. 8) конденсатора 15, Причем, на интервале

i22t24 током 200 дважды осуществляется обмен энергией конденсатора с сетью. Результирующая кривая представлена постоянной величиной Ос = const с высокочастотной пульсацией.

В заявляемом устройстве компенсационный преобразователь решает ряд задач: обеспечивает потребление из сети синусоидального тока, снижает пульсации выпрямленного напряжения и передает в нагрузку половину активной мощности нагрузки.

Формула изобретения

Преобразователь частоты со звеном постоянного тока и устройством для его управления, содержащий трехфазный выпрямитель, входы которого используются для подключения к сети, выходы через Г-образный фильтр подключены к входу weepтора с блоком управления, выход инвертора используется для подключения к нагрузке, управляющий вход инвертора используется для подачи напряжения управления, о тличающийся тем,что,сцелью снижения установленной мощности элементов преобразователя, уменьшения искажений потребляемого тока и пульсаций выпрямленного напряжения, он снабжен компенсационным преобразователем с дросселем в каждой фазе, содержащим непосредственный преобразователь частоты и высокочастотный трансформатор по числу фаз, демодулятор и блок управления, содержащий трехфазный формирователь îïoðных сигналов, состоящий иэ соглэсукицего блока, формирователя синусоидаллHhlx сигналов, трех умножителей и трех сумматоров, датчики токов выпрямителя. датчики токов компенсационного преобразователя, три сравнивающих узла, усилитель входного сигнала, задающий генератор и формирователь импульсов управления, причем входы непосредственного преобразователя частоты компенсационного преобразователя через дроссели соединены с входами трехфазного выпрямителя, выходы через высокочастотный трансформатор подключены к входам демодулятора, выход которого используется в качестве выхода компенсационного преобразователя . и подключен к выходу Г-образного фильтра, входы согласующего блока трехфазного формирователя опорных сигналов используются для подключения к сети, выходы согласуюшего блока через формирователь синусоидальных сигналов подключены к первым входам трех умножителей, вторые входы которых через усилитель подключены к управляющему входу инвертора, выход каждого умножителя соединен с первым входом соответствующего сумматора, второй вход каждого сумматора подключен к соответствующему датчику тока выпрямителя, выход каждого сумматора соединен с первым входом соответствующего сравнивающего узла, вторые входы сравнивающих узлов соединены с соответствующими датчиками тока комп енса цион ного и реобр азова теля, выходы сравнивающих узлов соединены с управляющими входами формирователя импульсов управления, выходы которого использованы для подключения к управляющим входам непосредственных преобразователей частоты, одни выходы задающего генератора используются для подключения к управляющим входам демодулятора, а другой выход подсоединен к тактируемым входам формирователя импульсов управления.

131 "j757

18157б7

1815767

О

181 )767

1815767

1815767 иг, Составитель В. Саюн

Техред М.Моргентал

Корректор О. Густи

Редактор

Заказ 1642 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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