Устройство для управления двухканальным трехфазным преобразователем

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 M 7/537

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (fOCAATEHT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4914493/07 (22) 27,02,91 (46) 07.07.93. Бюл. t4 25 (71) Московский энергетический институт (72) А.В.Селиверстов, В,В.Михеев, Г.С.Мыцик и Ю.В.Тиняков (56) Авторское свидетельство СССР

М 124517, кл. Н 02 M 7/537, 1959.

Авторское свидетельство СССР

f4 1690134, кл. Н 02 M 7/537, 1988. . у щ

„„5U„„1826116 А1 (54) УСТРОЙСТВО.ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДВУХКАНАЛЬНЫМ ТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Устройство содержит эадатчик частоты

1, делители частоты 2 —,4, два формирователя управляющих импульсов, выполненные на

1К-триггерах 5-10, модулятор ширины импульсов 11, элементы 2И 13-16, логический узел 17. 4 ил.

1826116

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в регулируемое или стабилизированное трехфазное как в системах управления электроприводом, так и в автономных системах централизованного питания, когда предьявляются повышенные требования к массогабаритным показателям.

Цель изобретения — снижение искажений выходного напряжения и тока преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства управления; на фиг. 2 — . структурная схема вариантов силовой части трехфазного преобразователя, управляемого предлагаемым устройством; на фиг. 3— временные диаграммы работы устройства управления; на фиг, 4 а, б-временные диаграммы формирования выходного напряжения, в, г — зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения KQU ) от относительного угла регулирования а+; При этом фиг. 4 а, в. относится к заявляемому устройству, б., г — к прототипу.

Устройство управления содержит. последовательно связанные между собой задатчик 1 частоты, делитель 2 частоты, Т-триггер 3, прямой Y и инверсный Y выходы которого соединены с информационными входами триггера 4 (для примера показан IK-триггер, хотя могут быть и другие. тактирующие триггеры, например, О-типа), счетный вход которого подключен к инверсному выходу Х делителя 2. Инверсный выход

Y Т-триггера 3 соединен с счетным входом

1К-триггеров 5-7, собранных по кольцевой пересчетной схеме и образующих первый формирователь управляющих импульсов, Второй формирователь управляющих импульсов выполнен на трех тактируемых 1Ктриггерах 8-10, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам первого формирователя, а счетные — к прямому выходу Х делителя 2. Тактовый вход модулятора ширины импульсов (МШИ)

11 подключен к инверсному выходу задающего генератора. Информационный вход Оу

МШИ 11 является управляющим входом устройства. Два элемента 2И выполнены для простоты на двух последовательно связанных логических элементах 2И-НЕ 13-16 . с выходами +, pg, первые входы которых объединены и подключены к выходу Р МШИ

11, а вторые входы подключены соответственно к прямому и и инверсному и выходам триггера 4. Выходные выводы pi u pz элементов 2И-НЕ 14, 16 и парафазные выходы первого и второго формирователей импульсов а1, а1; Ь1, Ь1, с1, с1 и а, а2; Ьъ Ь, с2, с подключены на соответствующие входы шестиканального логического узла (ЛУ) 17 с парафаэными выходами ф, Щ где! = 1-6, так, что при соответствующем выполнении каналов логического узла 17, обеспечивается реализация логических выражений.

В качестве примера приведена схема, содержащая два элемента ЗИ-НЕ 18 и 19, "О входами связанные соответственно с выходами р1, Ь1, с1 и у>, Ь . с>, и два элемента

2И-НЕ 2О и 21, одни входы которых подключены соответственно к выходам элементов 18 и 19. Второй вход элемента 2И-HE 20

15 соединен с выходом а1 первого формирователя; а его вход — с вторым входом элемента. 2И-НЕ. Выходф элемента 21 подключен к объединенным входам элемента 2И-НЕ

22 с выходом т . Аналогично выполнены

2О остальные каналы ЛУ 17, выходы которого ф, ф связаны в общем случае через узел гальванической развязки и усиления с.соответствующими управляющими входами ключей силовой части преобразователя.

MtLIM 11 может быть выполнен по классической схеме, содержащей генератор пилообразного напряжения 23 (ГПН), выходом связанный с неинвертирующим входом компаратора 24, инвертирующий вход которого

3О является управляющим входом устройства

Uy. Вход ГПН 23 является тактовым входом

МШИ 11.

Вариант силовой части преобразователя, представленный на фиг. 2., содержит два

35 трехфазных мостовых инвертора 25 и 26, параллельно соединенных по питающей сети постоянного тока. Выходы мостовых инверторов 25 и 26 подключены к первичным обмоткам трехфазных трансформаторов 27

4О и 28 соответственно; причем первичная обмотка трансформатора 27 соединена в звезду, а трансформатора 28 — в треугольник.

Вторичные обмотки трансформаторов 27 и

28 соединены согласно последовательно и

45 образуют выходные выводы преобразователя, Работа устройства поясняется временными диаграммами на фиг. 3.

Принятые обозначения:

50 01- выходное напряжение трансформатора 27, Uz — выходное напряжение трансформа- тора 28, 0 — результирующее выходное напря55 жение преобразователя, 0гпн — выходной сигнал ГПН 23, Uy — сигнал управления, обеспечивающий заданный закон регулирования выходного напряжения преобразователя, 1826116

Х, Х вЂ” парафазные выходные сигналы делителя 2, P — выходной сигнал МШИ 11, р1, щ — выходные сигналы элементов

2И-НЕ 14, 16, и, n — парафазные выходные сигналы триггера 4, У, У вЂ” парафазные выходные сигналы

Т-триггера 3, а1, а1; а, аг — парафазные выходные сигналы ЛУ 17 для двух каналов, сдвинутые между собой на л/6.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства при числе регулировочных пауз N..- -12. Выходной сигнал с частотой f задатчика частоты 1 поступает на вход делителя частоты 2 с коэффициентом деления

К(а данном случае К = N/6 = 2) и инверсный ему — на вход МШИ 11, Парафазные выходные сигналы делителя 2 Х и Х имеют частоту

1/2f. Т-триггер 3 уменьшает частоту сигнала

Х в два раза. Парафазные выходные сигналы Y и У Т-триггера 3 с частотой 1/4f поступают на информационные входы

IK-триггера 4, тактируемого bio счетному входу сигналом Х. Выходными сигналами этого1К-триггера4 будут парафазные последовательности импульсов и и и. Инверсный выходной сигнал Y Т-триггера 3 поступает на счетные входы IK-триггеров 5-7, соединенных по кольцевой пересчетной схеме и образующих первый формирователь управляющих импульсов с парафазными сигналами а1, a>: bi, Ь1; с1, с1(на фиг. 3 приведены выходные сигналы одного канала а1, а1). Эти парафазные выходные сигналы представляют собой симметричную трехфазную систему управляющих импульсов, которые кроме того являются информационными входными сигналами для тактируемых триггеров

8-10 второго формирователя управляющих импульсов с парафазными выходными сигналами а2, а2; b2, b2i С2, с2, сдвинутыми относительно системы импульсов первого формирователя на л/6, На счетные входы с

1К-триггеров 8-10 поступает выходной сигнал Х делителя 2. На входы компаратора 24, входящего в МШИ 11, поступают сигналы пилообразного напряжения Огпн (с ГПН 23), тактируемого инверсным сигналом задатчика частоты 1, и управляющий сигнал 0У, В компараторе 24 происходит сравнение этих сигналов и на интервале превышения уровня 0гпн над уровнем Uy íà его выходе появляется сигнал прямоугольной формы.

Периодическая последовательность этих импульсов является выходным сигналом

МШИ 11 — P, Этот сигнал совместно с парафазными выходными сигналами и и п триг5

10 гера 4 поступает на входы элементов 2И. выполненных в данном примере на элементах 2И-НЕ 13 — 16, где осуществляется распределение периодической последовательности импульсов P через один по двум каналам р1 и pj соответственно. Сигналы р1 и pz совместно с парафазными выходными сигналами обоих формирователей импульсов поступают на соответствующие входы каналов ЛУ 17, который реализует совокупность, логических выражений. Парафазные выходные сигналы ЛУ 17 ф,ф (Q ф,; ф4, ф4 на фиг. 3) имеют на полупериоде фоводимости две регулировочные пау=

15 зы, . длительность которых будет определяться коэффициентом заполнения сигнала Р МШИ 11 или уровнем сигнала U>.

Расположены регулировочные паузы на интервале от к/3 до 2 л/3 относительно на20 чала полупериода проводимости, Выходные сигналы ЛУ 17 поступают через узел гальванической развязки и усиления на. одноименные управляющие входы ключей трехфаэных мостовых инверторов

25 25 и 26 (фиг, 2). При этом форма фазного выходного напряжения этих инверторов будет определяться как числом регулировочных пауз управ,"чющих сигналов,, например, ф, g<; ф, ф4, так и схемой соеди30 нения обмоток трансформаторов 27, 28, на которые нагружены инверторы. Таким образом, выходное напряжение 01 трансформатора 27 (для одной фазы}, суммируясь с напряжением Uã трансформатора 28 через

35 пофазно последовательно соединенные вторичные обмотки трансформаторов 27, 28, образуют выходное напряжение преобразователя U . Число регулировочных пауз на периоде напряжения 0 будет опреде40 ляться заданным коэффициентом деления К делителя 2 частоты, а длительность пауз— уровнем управляющего напряжения Uy. Модуляция напряжения U будет частичной эа счет несовпадающих по времени регулировочных пауз в U> и Uz, что, в свою очередь, обеспечивается описанной выше организацией работы предлагаемого устройства управления. Представленные на фиг. 4 зависимости подтверждают получение полбжительного эффекта.

Формула изобретения

Устройство для управления двухканальным трехфазным преобразователем, выполненным в виде двух трехфазных ин55 верторов, содержащее задатчик частоты со скважностью импульсов, равной двум, основным выходом подключенный к последовательно соединенным делителю частоты и

Т-триггеру, модулятор ширины импульсов, 1826116

25 два формирователя, сдвинутых между собой на ж/6 трехфазных систем прямоугольных управляющих импульсов, имеющие парафазные выходы а1, а >: b1, Ь ; с1, с1 и аг, а2; b2, b2, сг, сг, тактовый вход одного из них под- 5 ключен к выходу делителя частоты, тактовый вход другого — к выходу Т-триггера, . шестиканальный логический узел с парэфазными выходами ф, ф для подключения управляющих входов инверторов, где 1= 1- 10

6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения искажений выходного напряжения и тока преобразователя, оно снабжено

1К-триггером со счетным и информационными входами, двумя элементами 2И с вы- 15 ходами 1 и pz, первые входы которых объединены и подключены к выходу моду. лятора ширины импульсов, вторые входы подключены соответственно к прямому и инверсному выходам К-триггера, инфор- 20 мационные входы которого подключены к прямому и инверсному выходам Т-триггера, задатчик частоты и делитель частоты выполнены с дополнительными выходами, инверсными. основным и подключенными соответственно к тактовому входу модулятора ширины импульсов и счетному входу

IK-триггера, а связь шестиканального логического узла с выходами элементов 2И и формирователей сдвинутых между собой на

x/6 трехфазных систем прямоугольных управляющих импульсов выполнена в соответствии с логическими выражениями ф= а1(b1c1. 1)+ b> ci р;

Q= b1 (a c i р1) + э1 с1 у1, 1/4= с1 (а1 b< y>) + а1 b > pi, ф4= аг(b2 с2@2)+ Ьг сг щ;

1ф= Ь2 (э2 с2 pz) + а2 с2 02;

l/4= с2 (э2 Ь2 p3 + э2 Ь2 (Д.

1826116

Составитель Г; Мыцик

Техред M.Ìîðråíòàë

Корректор П. Гереши

Редактор Л, Павлова

Заказ 2321 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Ф

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101.

0 Ц 0,49б 0,8 (0

Фиг. Ф

1

0 О," .0,4 дБ 0,3 gl

2)