Способ управления преобразователем постоянного напряжения в переменное

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (i»743391 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 06.01.77(21) 2441170/24-07 с присоединением заявки K— (23) Ириорнтет—

Опубликовано 1g,06,80. Бк>ллетен ° ¹ 22

Дата опубликования описания 18 06 80 (5 1 ) М. КЛ.

Н 02 М 5/48

111судврстввнхый камктвт

t GCP дв делам кааврвтвнкк к аткрмткк (5З ) УД К 621. 31 4Ä . 24. 621. 3 14. .27(088.8) (72) Авторы изобретения

H. 3. Мастяев и 10. П. Иванов

Московский ордена Ленина энергетический институт (7l) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯ?КЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения вторичных источников питания устройств электроавтоматики и электроприводов переменного тока малой мощности (до единиц KBA), работающих как на переменную, так и на постоянную нагрузку в тех случаях, когда требуетоя согласование уровней напряжений питаю» щей сети и потребления, а также повы10 щенное качество преобразованной электрической энергии и приемлемые массогабаритные показатели вторичного источника.

Известен способ формирования напря15 жения, основанный на изменении амплитуды и длительности ступеней, разделяю« шийся по способу формирования выходного напряжения, в котором для формирова ния ступенчатого напряжения необходимо применять трансформатор,. работающий на выходной частоте, что значительно увеличивает массогабаритные показатели таких устройств 11.

Известен также способ формирования ступенчатого напряжения с использованием нескольких источников питания с различными уровнями напряжения пита ния 2 .

Недостатком этого способа является его сложность, необходимость иметь несколько гальванически развязанных источников питания или наличие выходных трансформаторов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ управления преобразователем постоянного напряжения в переменное, силовая часть которого содержит однофазный мостовой инвертор с четырьмя ключами, образую шими две его стойки, согласующий тран сформатор, работающий на частоте выше выходной частоты и коммутатор на ключах, состоящий в том, что формируется последовательность импульсов для управления ключами однофазного инвертора, распределяются импульсы на соответствующие входы соответствующих ключей

3 74 коммутатора и формируется многоступенчатое выходное напряжение с интервалами квантования его уровней по длительности кратными полупериодам выходного напряжения однофазного инвертора, И этом случае повышается частота напряжения на первичной обмотке трансформатора и, следовательно, улучшаются его массо габаритные показатели Я .

Недостаток такого способа регулирования - нерационально увеличенное число ключей коммутатора преобразователя (число ключей коммутатора при таком способе равно удвоенному числу ступеней на полупериоде выходного напряжения).

Цель изобретения - упрощение преобразователя за счет уменьшения числа ключей коммутатора и уменьшение искажений выходного напряжения преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в способе формируют две дополнительные последовательности импульсов с частотой, равной выходной частоте преобразователя и сдвинутые между собой на угол К, и в соответствии с каждой .из этих последовательностей импульсов замыкают пары соседних ключей однофазного инвертора, принадлежащих разным его стойкам, причем длительность этих импульсов кратна указанным интервалам квантования выходного напряжения однофазного инвертора. Кроме того, число полуволн выходного напряжения однофазного инвертора на полупериоде напряже— ния выходной частоты преобразователя нечетно.

На фиг. 1 изображена принципиальная. схема силовой части преобразователя, на фиг. 2а,б,в,г,д — временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя при N 3 и р =3; гдето — число ступеней на полупериоде выходного напряжения, а р — степень уплощеиия.

Силовая часть преобразователя содержит однофазный мостовой инвертор 1 с четырьмя ключами 2-5, образующими две.его стойки. Инвертор 1 нагружен на первичную обмотку 6 согласующего тран« сформатора ?. Его вторичная обмотка 8 одной из своих отпаек 9 непосредственно, а своими концами 10 и 11 и другими отпайками 12 и 13 через ключи 14-17 коммутатора 18 соединена с выходными

5 выводами преобразователя.

Исходя иэ требований к качеству выходного напряжения, число ступеней Я

О

5 и ступень уплощения кривой выходного напряжения р равна, например, трем, С целью упрощения преобразователя . и улучшения качества выходного напряже« ния число полуволн выходногб напряже ния однофазного инвертора на полуперио де напряжения выходной частоты преобразователя принято нечетным, а коивую выходного напряжения преобразователя формируют с паузой (при переходе ее через нуль).

Рассмотрим принцип формирования управляющих сигналов преобразователя (фиг. 1).

Если модулирующий сигнал в явном виде отсутствует, то оперируют понятием огибающей или функции построения в соответствии с законом, по которому вырабатываются импульсы управления.

Полупериод огибающей делится на 8 тактовых интервалов (см. фиг. 2г) дли тельность которых Л./8 . Начала и конць формируемых импульсов совпадают с на илами и концами соответствующих тактовых интервалов так, что формируемые импульсы имеют одинаковую длительность „=Л/8 .

На интервале 0-Хlй формируют им1 1 пульс О, 4 (фиг. 2б), принадлежащий одной из двух дополнительных последовательностей импульсов и подают на управляющие входы ключей 2 и 4 однофаэного инвергора. Этим самым формируется пауза между полуволнами выходного напряжения, так как одновременно замыкается пара ключей, подсоединенных к общей точке цени питания. На. интервале Х/8- Ж/4 формируюгся отпирающие импульсы для ключей 3 и 4 однофазного инвертора 1 и ключа 15 коммутатора 18. При атом на первичной обмотке 6 согласующего трансформатора 7 формируегся отрицательный импульс напряжения 0 (фиг. 2в), а полярность обмоток трансформатора такова,. что на нагрузке формируется первая ступень положительной полуволны выходного напряжения О щи р, (фиг. 2г). На интервалеЛ/4-ЗЛ/оформи» руются отпирающие импульсы для ключей

2 и 5 однофазного интервала и ключа 16 коммутатора 18. B первичной обмотке 6 трансформатора 7 при этом формируется положительный импульс напряжения О р„, а на нагрузке - вторую ступень выходного напряжения преобразователя. Принцип дальнейшего формирования управляющих сигналов на интервале ЗЛ/8-неясен иэ последующего рассмотрения временных

741391

35 (4о.г р диаграмм на фиг. 2а,б,в,г,д, где.на фиг.

2а 0,1-U> - сигналы унравления, подаваемые на управляющие вкоды ключей однофазного инвертора; на фиг. 2дО -Ц, 44 47 сигналы управления, подаваемые на уп- ° 5 равляющие входы ключей коммутатора.

На интервале Ж-ЯЛ/8 формируется дополнительный импульс03 5 (фиг, 2б) и подается на управляющие входы ключей

3 и 5 однофазного инвертора..Тем самым обеспечивается изменение периодичности переключения ключей инвертора за счет одновременного замыкания ключей 3 и 5, подсоединенных к общей точке цепи питания. В результате изменения периодичtS ности переключения ключей инвертора формируется нечетное число полуволн выходного напряжения этого инвертора на полупериоде напряжения выкодной час» тоты преобразователя, а также формиру20 ется пауза между полуволнами выкодно го напряжения преобразователя, чем достигается существенное упрощение преобразователя (.число ключей коммутато25 ра равно числу ступеней на полупериоде выкодного напряжения) .

Предлагаемый способ помимо существенного упрощения преобразователя позволяет получить меньшие искажения напряжения на выходе преобразователя за

30 счет того, что выходное напряжениеимеет в своем составе ступень с амплитудой равной нулю.

Формула изобретения

Способ управления преобразователем постоянного напряжения в переменное, силовая часть которого содержит однофаэный мостовой инвертор с четырьмя ключами, образующими две его стойки, согласующий трансформатор, работающий на частоте выше выкодной частоты, и коммутатор на ключах, состоящий в том, что формируется последовательность импульсов для управления ключами однофазного инвертора, распределяются импульсы на управляющие входы соответствую щих ключей коммутатора и формируется многоступенчатое выходное напряжение с интервалами квантования его уровней по длительности кратными полупериодам вы» ходного напряжения однофазного инвертора, отличающийся тем,что, с целью упрощения преобразователя и уменьшения искажений его выходного напряжения формируют две дополнительные последовательности импульсов с частотой, равной выходной частоте преобразователя и сдвинутые между собой на уголь и с помощью этик последовательностей импульсов замыкают пары соседник ключей вднофаэного инвертора, принадлежащик разным его стойкам, причем длитель» ность этик импульсов кратна указанным интервалам квантования выходного напряжения однофазного инвертора, а число полуволн выходного напряжения э ого инвертора на полупериоде напряжения выкодной частоты преобразователя нечетко.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лекоргийе Ж, Управляемые эиект рические вентили и ик применение. М., Энергия", 1971, с. 399-400.

2. Авторское свидетельство СССР

N 414693, кл, Н 02 М 5/48, 3..Мельничук Л. П., Кравченко В. А.

Об уменьшении весогабаритных показателей вторичных источников питания. Сб.

Повышение эффективности устройств преобразователей техники, ч. 4, Киев, Нау кова думка, 1973.

Составитель О. Навазная

Редактор Ю. Петрушко ТехредЖ.Кастелевич Корректор М, Вигула

Заказ 3333/9 Тираж 783 Подписное

ДНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннй и открытий

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

Филиал. ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4