Преобразователь постоянного напряжения в трёхфазное переменное
Владельцы патента RU 2747222:
Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" (RU)
Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, и может быть использовано для питания однофазных и трехфазных нагрузок переменного тока, частотой от нескольких герц до нескольких килогерц, в том числе гироскопы и двигатели переменного тока. Основная область применения устройства - бортовые источники питания переменного тока на подвижных объектах, в том числе в качестве замены электромеханических трехфазных генераторов переменного тока. Техническим результатом является повышение надежности и расширение функциональных возможностей преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное. Технический результат достигается тем, что в известный преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий последовательно соединенные конверторный блок, трехфазный инвертор, трехфазный фильтр, выходы которого соединены с выходными клеммами, а конверторный блок включает в себя последовательно соединенные однофазный инвертор, трансформатор, выпрямитель, согласно изобретению, дополнительно введены с соответствующими связями драйвер управления ключами трехфазного инвертора, схема управления преобразователем постоянного напряжения. Конверторный блок дополнительно содержит защитный диод, источник питания собственных нужд, блок включения, входной фильтр питания, датчик тока питания, драйвер управления ключами однофазного инвертора, датчик температуры, датчик напряжения, выходной фильтр. При этом содержащиеся в конверторном блоке, последовательно соединенные однофазный инвертор, трансформатор, выпрямитель и выходной фильтр конверторного блока образуют конверторный каскад конверторного блока, выход которого соединен с входом питания трехфазного инвертора, причем количество конверторных каскадов, входящих в состав конверторного блока, определяется необходимой выходной мощностью преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное. 2 ил.
Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, и может быть использовано для питания однофазных и трехфазных нагрузок переменного тока, частотой от нескольких герц до нескольких килогерц, в том числе гироскопы и двигатели переменного тока. Основная область применения устройства - бортовые источники питания переменного тока на подвижных объектах, в том числе, в качестве замены электромеханических трехфазных генераторов переменного тока.
Известен инвертор напряжения (патент RU 2210152 С2, Н02Н 7/122, Н02М 7/533, Н02М 7/53, G05F 1/573) [1], который содержит трехфазный транзисторный мост, три датчика тока, включенные в выходные выводы инвертора напряжения, шесть конденсаторов и шесть варисторов шунтирующих транзисторы моста. Недостатками известного устройства являются:
1) наличие трех датчиков тока в выходных выводах инвертора, что усложняет устройство;
2) отсутствует датчик тока в цепи питания инвертора напряжения, это не позволяет реализовать защиту по току питания, например, в случае выхода из строя одного из транзисторов трехфазного моста инвертора напряжения, что снижает надежность;
3) выходное напряжение формируется без использования широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при этом количество управляющих импульсов ограничено шестью на периоде выходного напряжения, это приводит к тому, что форма выходного напряжения имеет ступенчатую форму и сильно отличается от синусоидальной, что ограничивает область применения устройства;
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное (патент RU 2509404 C1, Н02Н 7/493, Н02М 7/5395) [2], содержащий конверторный блок, схему управления конверторным блоком, трехфазный инвертор напряжения, выходной трехфазный фильтр, схему управления трехфазным инвертором напряжения, для формирования выходного трехфазного напряжения в прототипе применена синусоидальная ШИМ модуляция, при этом, выходы фаз трехфазного инвертора соединены между собой через обмотки выходных дросселей выполняющих функции выходного фильтра.
Недостатком устройства, взятого в качестве прототипа, являются:
1) цепь питания конверторного блока не имеет защиты от превышения тока питания, например, при выходе из строя транзистора в одном из конверторных звеньев произойдет замыкание по цепи питания, что снижает надежность;
2) стабильность выходного напряжения конвертора и, соответственно, амплитуда трехфазного напряжения определяется стабильностью напряжения источника питания и стабильностью нагрузки, так как отсутствует обратная связь по выходному напряжению конверторного блока и обратная связь по току нагрузки, что ограничивает область применения устройства и снижает надежность;
3) для управления конверторной и инверторной частью устройства используются два блока управления, это не позволяет управлять преобразователем постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное по одному каналу управления, в том числе при необходимости изменить режим работы устройства, и не позволяет синхронизировать работу конверторного и инверторного блоков в аварийных режимах работы, что снижает надежность и функциональные возможности устройства;
4) отсутствует тепловая защита, это снижает надежность при работе устройства в режиме перегрузки и условиях повышенной внешней температуры, что снижает надежность и ограничивает область применения устройства, то есть функциональные возможности.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное.
Технический результат достигается тем, что в известный преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий последовательно соединенные конверторный блок, трехфазный инвертор, трехфазный фильтр, выходы которого соединены с выходными клеммами, а конверторный блок включает в себя последовательно соединенные однофазный инвертор, трансформатор, выпрямитель,
согласно изобретению, дополнительно введены драйвер управления ключами трехфазного инвертора, схема управления преобразователем постоянного напряжения,
конверторный блок дополнительно содержит защитный диод, источник питания собственных нужд, блок включения, входной фильтр питания, датчик тока питания, драйвер управления ключами однофазного инвертора, датчик температуры, датчик напряжения, выходной фильтр,
при этом содержащиеся в конверторном блоке последовательно соединенные однофазный инвертор, трансформатор, выпрямитель и выходной фильтр конверторного блока образуют конверторный каскад конверторного блока, выход которого соединен с входом питания трехфазного инвертора,
причем количество конверторных каскадов, входящих в состав конверторного блока, определяется необходимой выходной мощностью преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное,
при этом, клемма "+" внешнего источника питания соединена с анодом защитного диода, катод которого соединен со входом источника питания собственных нужд, и входом блока включения, выход которого соединен со входом входного фильтра питания, первый выход которого, в свою очередь, соединен со входом датчика тока питания, а второй выход соединен с клеммой «-» внешнего источника питания, выход датчика тока питания соединен со входом однофазного инвертора конверторного блока, управляющий вход которого соединен с выходом драйвера управления ключами однофазного инвертора конверторного блока, а выход соединен с клеммой «-» внешнего источника питания,
при этом первый вход схемы управления преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное соединен с выходом источника питания собственных нужд, второй вход схемы управления соединен со вторым выходом датчика тока питания, третий вход схемы управления соединен с выходом датчика температуры, четвертый вход схемы управления соединен с выходом датчика напряжения, вход которого соединен с выходом выходного фильтра конверторного блока, пятый вход схемы управления соединен с входом управления преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное, первый выход схемы управления соединен с управляющим входом блока включения, второй выход схемы управления соединен с управляющим входом драйвера ключей однофазного инвертора, третий выход схемы управления соединен с управляющим входом драйвера ключей трехфазного инвертора, выход которого соединен с входом управления трехфазного инвертора.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике, но их введение в указанной связи позволяет:
1) обеспечить защиту устройства при перегрузке по току, что повышает надежность, за счет введения в цепь питания конверторного блока датчика тока питания и реализации схемы защиты по току в схеме управления преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное;
2) обеспечить стабилизацию выходного трехфазного напряжения при изменении напряжения источника питания, что позволяет применять преобразователь постоянного напряжения при питании от внешних источников питания с нестабильным выходным напряжением, что расширяет функциональные возможности устройства, за счет введения датчика выходного напряжения, выходной сигнал которого используется в цепи обратной связи регулятора напряжения, реализованного в схеме управления преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное;
3) реализовать управление конверторным блоком и трехфазным инвертором, например, на одном микроконтроллере, за счет использования одной схемы управления для управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное переменное. При этом обеспечить управление и, в том числе, возможность изменения режимов работы конверторного блока и трехфазного инвертора по одному каналу управления, например, по цифровому каналу управления (RS-232, CAN), а также синхронизировать режимы работы конверторного блока и трехфазного инвертора при срабатывании защиты по току, например, снизить выходное напряжение конверторного блока при перегрузке на выходе трехфазного инвертора, что расширяет функциональные возможности устройства и повышает надежность.
4) осуществить контроль температуры ключей конверторного блока и ключей трехфазного инвертора для реализации тепловой защиты, за счет введения датчика температуры, установленного на общий радиатор ключей конверторного блока и трехфазного инвертора. Это позволяет использовать преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное при повышенной температуре окружающей среды и при длительной максимальной нагрузке, что расширяет функциональные возможности и повышает надежность.
5) увеличить коэффициент стабилизации выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное при номинальной нагрузке и нагрузке меньшей номинальной и обеспечить питание нагрузки с емкостной пусковой характеристикой, а также защиту от перегрузки по току, за счет введение обратной связи по току, знак которой зависит от уровня тока нагрузки. Это позволило увеличить надежность и расширить область применения преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное, т.е. расширить функциональные возможности.
На фиг. 1 изображена общая схема заявляемого преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное (преобразователя напряжения).
На фиг. 2 изображена схема управления преобразователя напряжения.
Сокращения, принятые в тексте и на фигурах:
КБ - конверторный блок;
КК - конверторный каскад;
ТИН - трехфазный инвертор напряжения;
ТФ - трехфазный фильтр;
СхУ - схема управления;
ШИМ - широтно-импульсный модулятор;
ПИ - пропорционально-интегральный регулятор;
ПН - преобразователь напряжения.
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное (фиг. 1) состоит из конверторного блока (КБ) 1, в состав которого входит конверторный каскад (КК) 2, схемы управления преобразователя напряжения (СхУ) 3, на вход внешнего управления которой подается сигнал управления преобразователем постоянного напряжения с клеммы «Вх», трехфазного инвертора напряжения (ТИН) 4, драйвера управления ключами трехфазного инвертора 5 и выходного трехфазного фильтра (ТФ) 6. При этом количество конверторных каскадов, входящих в состав конверторного блока 1, определяется необходимой выходной мощностью преобразователя напряжения. На (фиг. 1) в качестве примера изображен один конверторный каскад (КК) 2.
Конверторный блок 1, дополнительно содержит защитный диод 7, источник питания собственных нужд 8, блок включения 9, входной фильтр питания 10, драйвер управления ключами однофазного инвертора конверторного блока 11, датчик тока питания 12, датчик температуры 13, установленного на общий радиатор ключей (на фиг. не показан) конверторного блока 1 и трехфазного инвертора напряжения (ТИН) 4, и датчик напряжения 14.
Конверторный каскад (КК) 2, в свою очередь, содержит однофазный инвертор 15, трансформатор 16, выпрямитель 17 и выходной фильтр 18.
Схема управления преобразователя напряжения (СхУ) 3 (фиг. 2), реализующая функцию стабилизатора напряжения, тока и защиты, содержит: три сумматора 19, 20 и 21, два усилителя 22 и 23, три пороговых элемента 24,25 и 26, пропорционально-интегральный регулятор (ПИ) 27, электронный коммутатор 28, схему "ИЛИ" 29, ограничитель 30, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 31 и выходной усилитель 32.
Элементы схемы управления преобразователя напряжения (СхУ) 3 (фиг. 2) графически представляют часть алгоритма управления преобразователя напряжения, который может быть реализован программно на контроллере, например, на контроллере 1986 ВЕ92У.
При этом, питание с внешнего источника подается на анод защитного диода 7 и вход блока включения 9, катод защитного диода 7 соединен с входом источника питания собственных нужд 8, питание с выхода которого подается на схему управления 3, выход блока включения 9 соединен с входом фильтра питания 10, первый выход которого соединен со входом датчика тока 12, а второй выход с клеммой «-». Выход датчика тока 12 соединен с первым входом питания однофазного инвертора конверторногокаскада 15, второй выход питания которого соединен с клеммой «-», а управляющий вход соединен с выходом драйвера управления ключами 11, на вход которого поступают сигналы управления с выхода схемы управления преобразователя напряжения (СхУ) 3. Сигналы с выходов датчиков температуры 13, датчика тока 12 и датчика напряжения 14 поступают на соответствующие входы схемы управления (СхУ) 3. Выход однофазного инвертора конверторного каскада 15 соединен с первичной обмоткой трансформатора конверторного каскада 16, вторичные обмотки которого соединены с входом выпрямителя конверторного каскада 17, выход которого соединен с входом фильтра конверторного каскада 18, выход которого, в свою очередь, соединен со входом датчика напряжения 14 и входом питания трехфазного инвертора напряжения (ТИН) 4, три выхода которого соединяются с тремя входами трехфазного фильтра (ТФ) 6, а управляющий вход соединен с выходом драйвера управления ключами трехфазного инвертора напряжения 5, управляющий вход которого соединен с третьим выходом схемы управления 3, три выхода трехфазного фильтра (ТФ) 6 соединены с тремя выходными клеммами преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное (А, В, С).
В схеме управления преобразователем напряжения (СхУ) 3 (фиг. 2) на первый вход сумматора 19 подается опорное напряжение Uop, на второй вход - сигнал с выхода коммутатора 28, на третий вход - сигнал t°C с датчика температуры 13 (фиг.1), а выход соединен с первым входом сумматора 21, на второй вход которого поступает сигнал U(t) с датчика напряжения 14 (фиг. 1), при этом, выход сумматора 21 соединен со входом ПИ регулятора 27, выход которого соединен со входом ограничителя 30, выход которого соединен с первым входом схемы ШИМ 31, выход которой соединен со входом усилителя 32, на выходе которого формируется управляющий сигнал «Вых», поступающий, в свою очередь, на вход драйвера управления ключами инвертора 11.
На первый вход сумматора 20 подается опорный сигнал тока lop, на второй вход сумматора 20 поступает сигнал I(t) с датчика тока питания 12 конверторного блока 1 (фиг. 1). Выход сумматора 20 соединен со входами усилителей 22, 23 и первым входом порогового элемента 24, на второй вход которого поступает сигнал с клеммы «О». Выходы усилителей 22 и 23 соединены, соответственно, с первым и вторым входами коммутатора 28, вход управления которого соединен с выходом порогового элемента 24, а выход соединен со вторым входом сумматора 19. На первый вход порогового элемента 25 поступает сигнал I(t) с датчика тока питания 12 конверторного блока 1 (фиг. 1), а на второй вход поступает сигнал максимального значения тока 1 макс. На первый вход порогового элемента 26 поступает сигнал t°С с датчика температуры 13 конверторного блока 1 (фиг. 1), а на второй вход поступает пороговое значение температуры Тмакс. При этом выходы пороговых элементов 25 и 26 соединены с первым и вторым входами схемы "ИЛИ" 29, выход которой соединен с входом управления схемы ШИМ 31.
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное работает следующим образом.
При подаче напряжения питания на входные клеммы преобразователя постоянного напряжения (ПН), напряжение питания через защитный диод 7 поступает на вход источника питания собственных нужд 8, при этом обеспечивается защита от неправильного подключения питания ПН. С выхода источника питания собственных нужд 8 питание подается на вход схемы управления (СхУ) 3, после чего в схеме управления (СхУ) 3 запускается выполнение тестовой программы, в течение выполнения которой проверяется температура преобразователя напряжения с помощью датчика температуры 13, параметры питания датчика тока 12 и датчика напряжения 14. После этого микроконтроллер схемы управления (СхУ) 3 подает сигнал включения на блок включения 9, в котором может быть использован контактор для коммутации силового питания. Программа тестирования проверяет ток холостого хода конверторного блока (КБ) 1 по сигналу с датчика тока 12. Если ток превышает допустимое значение, сигнал включения с блока включения 9 снимается. При успешном прохождении теста напряжение питания подается на входной фильтр питания 10, в состав которого также входит ограничитель напряжения (например, 2Д802Б), который включен параллельно фильтрующим конденсаторам для гашения выбросов напряжения по цепи питания, которые возникают при работе других блоков, подключенных к общему внешнему источнику питания.
С выхода фильтра питания 10, через датчик тока питания 12, напряжение подается на однофазный инвертор 15 конверторного каскада (КК) 2, который может быть реализован в виде мостовой схемы.
С целью снижения динамических потерь и уровня коммутационных помех для управления ключами однофазного инвертора может быть применено фазовое управление [3]. Сигналы с датчика тока питания 12 и датчика выходного напряжения 14 поступают на соответствующие входы схемы управления (СхУ) 3.
Для формирования трехфазного синусоидального напряжения на выходе трехфазного инвертора напряжения 4 применена векторная ШИМ модуляция [4], что позволило более эффективно использовать выходное напряжение конверторного блока 1 (снизить потребляемый ток ПН) и уменьшить количество переключений ключей трехфазного инвертора напряжения на периоде выходного синусоидального напряжения, тем самым снизить потери на ключах, в отличие от синусоидальной ШИМ. С целью снижения требований к вычислительным возможностям микроконтроллера схемы управления ПН 3, применен табличный способ формирования амплитуды и фазы вектора выходного напряжения.
Стабилизация выходного напряжения конверторного блока происходит следующим образом: сигнал обратной связи по напряжению поступает с фильтра конверторного каскада 18 через датчик напряжения 14 (фиг. 1) на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) (на фиг. не показан), который входит в состав микроконтроллера схемы управления (СхУ) 3 ПН. Затем, после преобразования на вход сумматора 21 (фиг.2) - U(t), на второй вход сумматора 21 приходит сигнал с выхода сумматора 19, на вход которого приходят три сигнала: Uop - опорный сигнал, определяющий номинальное выходное напряжение конверторного блока, t°с - сигнал с датчика температуры 13 (фиг. 1) и токовый сигнал с выхода электронного коммутатора 28 (фиг. 2). С выхода сумматора 21 разностный сигнал поступает на вход пропорционально-интегрального регулятора (ПИ) 27 [5] и через ограничитель 30 на вход схемы ШИМ 31, с выхода схемы ШИМ 31 на усилитель 32 и далее на вход драйвера управления ключами однофазного инвертора 11 (фиг. 1).
При отклонении выходного напряжения конверторного блока от порогового значения выходное напряжение ПИ-регулятора 27 увеличивается или уменьшается в зависимости от знака сигнала ("ошибки") на входе ПИ-регулятора, при этом на выходе схемы ШИМ 31 изменяется скважность импульсного сигнала, поступающего через усилитель 32 и драйвер 11 (фиг. 1) на ключи однофазного инвертора 15. Выходное напряжение конверторного блока принимает значение соответствующее заданному пороговому значению, сигнал тока питания с выхода датчика тока 12 (фиг. 1) поступает на вход АЦП микроконтроллера схемы управления 3 и далее, после преобразования, на вход сумматора 20 (фиг. 2) - I(t). На второй вход сумматора 20 поступает опорный сигнал - Iop, величина которого определяется алгоритмом управления. При этом, в зависимости от величины тока питания конверторного блока (тока нагрузки ПН), на выходе коммутатора 28 формируется отрицательный или положительный разностный сигнал, который суммируется с опорным значением - Uop. В результате, напряжение на выходе конверторного блока 1 изменяется в соответствии с величиной и знаком разности значений Iop и I(t). При этом, напряжение на выходе конверторного блока пропорционально увеличивается или уменьшается, тем самым обеспечивается компенсация падения напряжения на выходном трехфазном фильтре ПН и ограничение по току питания. При превышении током I(t) максимального значения Imax на выходе порогового элемента 25 (фиг. 2) формируется сигнал блокировки, который через схему "ИЛИ" 29 поступает на вход управления схемы ШИМ 31, в результате напряжение на выходе конверторного блока падает до ноля. Сигнал блокировки формируется так же, при превышении температуры нагрева ключей однофазного инвертора конверторного блока 15 и ключей трехфазного инвертора 4 через пороговый элемент 26 и схему "ИЛИ" 29, тем самым обеспечивается температурная и максимально-токовая защита ПН.
Таким образом, если ток нагрузки превышает максимально-допустимое значение, то на выходе коммутатора 28 (фиг. 2) формируется сигнал отрицательной обратной связи по току, при этом, конверторный блок переходит в режим ограничения выходного тока на заданном уровне, то есть работает как источник тока, что обеспечивает защиту ПН при перегрузке по выходному току, а так же обеспечивает возможность подключения к ПН нагрузки с пусковой емкостной характеристикой (асинхронный двигатель насоса, вентилятор).
Если же сигнал с датчика тока питания 12 превышает максимальное значение, то срабатывает схема защиты от короткого замыкания, при этом выход ШИМ 31 блокируется на определенное время, после чего на вход схемы ШИМ 31 подается медленно нарастающий сигнал управления, при этом, если перегрузка сохранилась, цикл защиты повторяется, если нагрузка снизилась ниже пороговой величины, нормальный режим работы ПН восстанавливается.
Изображенная на Фиг. 2 структура управления может быть реализована программно, если схема управления преобразователем напряжения реализована на основе микроконтроллера, например, 1986 ВЕ92У.
Трехфазный инвертор напряжения работает следующим образом: для формирования трехфазного синусоидального напряжения применена векторная ШИМ модуляция [4], что позволило более эффективно использовать выходное напряжение конверторного блока при высоком качестве выходного трехфазного синусоидального напряжения, при этом, величина и фаза вектора выходного напряжения определяются значениями базовых векторов в секторе 60 градусов и номером сектора, которые записаны в ПЗУ микроконтроллера, каждая комбинация значений базовых векторов в секторе определяет положение (фазу) и амплитуду вектора напряжения в секторе (одну «точку»). Количество «точек» в секторе определяется требуемым качеством выходного трехфазного напряжения (коэффициентом нелинейных искажений) на минимальной частоте переменного напряжения, число же используемых «точек» определяется максимальной частотой выходного переменного напряжения и максимально-допустимой частотой коммутации ключей трехфазного инвертора (1), что связано с уровнем допустимых динамических потерь переключения ключей трехфазного инвертора.
где:
N - количество используемых табличных значений вектора напряжения в секторе;
F1 - максимальная частота коммутации ключей трехфазного моста, которая определяется допустимым уровнем динамических потерь;
F2 - частота выходного трехфазного напряжения.
Управляющие импульсные сигналы с выхода ШИМ 31 схемы управления 3 (фиг. 1) поступают на вход драйвера ключей трехфазного инвертора 5, с выхода драйвера на управляющие выводы ключей трехфазного инвертора 4. Импульсное напряжение с выхода трехфазного инвертора 4 поступает на вход трехфазного LC фильтра 6 и далее на выходные клеммы преобразователя напряжения (А, В, С).
Использование табличных значений для формирования вектора выходного напряжения трехфазного инвертора, имеющего фиксированное значение по амплитуде, и регулировка амплитуды вектора выходного напряжения регулировкой напряжения на выходе конверторного блока, позволило снизить требование к параметрам микроконтроллера, а также уменьшить количество переключений ключей трехфазного инвертора на периоде выходного синусоидального напряжения. Это снизило потери переключения ключей трехфазного инвертора, что позволило увеличить надежность преобразователя напряжения.
Также, с целью повышения надежности работы преобразователя напряжения, введен датчик температуры 13 (фиг. 1), который устанавливается на радиатор (через термо-интерфейс, например, термопасту КПТ-8), на котором установлены ключи инвертора конверторного блока и ключи трехфазного инвертора, и измеряет температуру радиатора. В случае, если температура превышает максимально-допустимое значение, срабатывает тепловая защита, при этом происходит плавное снижение выходного напряжения конверторного блока и снижение порогового значения выходного тока конверторного блока, при котором конверторный блок переходит в режим ограничения выходного тока. Это приводит к снижению выходной мощности и соответственно к снижению температуры ключей конверторного блока и трехфазного инвертора. Большинство устройств, используемых на подвижных объектах, для питания которых может использоваться ПН имеют допустимый диапазон питающих напряжений:
где:
Unum_макс - максимальное напряжение питания ПН;
Unum_мин - минимальное напряжение питания ПН.
Поэтому, непродолжительное снижение выходного трехфазного напряжения в режиме тепловой защиты не является критичным.
Конверторный блок 1 преобразователя напряжения может содержать несколько конверторных каскадов (фиг. 1), соединенных своими выходами параллельно. При этом количество конверторных каскадов определяется необходимой выходной мощностью преобразователя напряжения.
Предлагаемое техническое решение подтверждено математическим моделированием, стендовыми испытаниями, а также испытаниями макетного образца преобразователя напряжения в составе стенда с нагрузкой соответствующей составу приборов реального подвижного объекта, в качестве замены преобразователя 8Л04П со стабилизатором частоты 8Л026П (технические условия ОДМ-516Ю028-71), с целью снижения габаритов, повышения КПД и надежности, бортового источника трехфазного питания.
Источники информации
1. Силкин Е.М., Силкин М.Е. Инвертор напряжения // Патент РФ №2210152, 2003. Бюл. №22.
2. Берг В.Р., Бродников С.Н., Кудряшев А.А., Михеев В.В., Мыцык Г.С. Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное // Патент РФ №2509404, 2014. Бюл. №7.
3. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника / В.И. Мелешин. - М: Техносфера, 2005. - С.339.
4. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А.Б. Виноградов. - Ивановский ГЭУ имени В.И. Ленина, 2008. - С.95.
5. Козаченко В.Ф. Практическое руководство по применению 16-ти разрядных микроконтроллеров Intel MCS-196/296 в встроенных системах управления / В.Ф. Козаченко. - М: ЭКОМ, 1997. - 500 с.
Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, содержащий последовательно соединенные конверторный блок, трехфазный инвертор, трехфазный фильтр, выходы которого соединены с выходными клеммами, а конверторный блок включает в себя последовательно соединенные однофазный инвертор, трансформатор, выпрямитель,
отличающийся тем, что в него дополнительно введены драйвер управления ключами трехфазного инвертора, схема управления преобразователем постоянного напряжения,
конверторный блок дополнительно содержит защитный диод, источник питания собственных нужд, блок включения, входной фильтр питания, датчик тока питания, драйвер управления ключами однофазного инвертора, датчик температуры, датчик напряжения, выходной фильтр,
при этом содержащиеся в конверторном блоке, последовательно соединенные однофазный инвертор, трансформатор, выпрямитель и выходной фильтр конверторного блока образуют конверторный каскад конверторного блока, выход которого соединен с входом питания трехфазного инвертора,
причем количество конверторных каскадов, входящих в состав конверторного блока, определяется необходимой выходной мощностью преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное,
при этом клемма "+" внешнего источника питания соединена с анодом защитного диода, катод которого соединен со входом источника питания собственных нужд, и входом блока включения, выход которого соединен со входом входного фильтра питания, первый выход которого, в свою очередь, соединен со входом датчика тока питания, а второй выход соединен с клеммой «-» внешнего источника питания, выход датчика тока питания соединен со входом однофазного инвертора конверторного блока, управляющий вход которого соединен с выходом драйвера управления ключами однофазного инвертора конверторного блока, а выход соединен с клеммой «-» внешнего источника питания,
при этом первый вход схемы управления преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное соединен с выходом источника питания собственных нужд, второй вход схемы управления соединен со вторым выходом датчика тока питания, третий вход схемы управления соединен с выходом датчика температуры, четвертый вход схемы управления соединен с выходом датчика напряжения, вход которого соединен с выходом выходного фильтра конверторного блока, пятый вход схемы управления соединен с входом управления преобразователя постоянного напряжения в трехфазное переменное, первый выход схемы управления соединен с управляющим входом блока включения, второй выход схемы управления соединен с управляющим входом драйвера ключей однофазного инвертора, третий выход схемы управления соединен с управляющим входом драйвера ключей трехфазного инвертора, выход которого соединен с входом управления трехфазного инвертора.
