Преобразователь т-фазного напряжения в однофазное1всесоюзная 15 ватентйв- " tfxhhqecjtagьиблиотеклэти недостатки обусловлены несовершеством примененной структуры систем управления, которые построены по многоканальному принципу. 30'изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения.известны преобразователи т-фазного напряжения в однофазное, выполненные в виде комплекта из n амплитудно-импульсных модуляторов на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, а также содержащие блок управления, состоящий из заданного генератора, 2ы- канального распределителя импульсов и'n оконечных усилителей мощности [1] и [2].недостатком этих преобразователей является низкое качество выходной энергии. так при m = n = 3 коэффициент гармоник выходного напряжения этих преобразователей равен 31,08%. другим недостатком является возможность появления низкочастотной модуляции выходного напряжения при несимметрии импульсов управления силовыми ключами амплитудно-импульсных модуляторов.25101520известна система управления для преобразователя частоты, выполненного по так называемой структуре с суммированием в общем узле гз] .из известных схемных решений преобразователей т-фазного напряжения в однофазное наиболее близким является преобразователь, содержащий n . амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде основной и дополнительной стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую из последовательно связанных между собой задающего генератора и 2м-канального распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам n основны:' усилителей мощности, источника опорного напряжения, n дополнительных усилителей мощности, а также блока формирования управляющих напряжений, входами подключенного к выходам 2м-канального распределителя импульсов и выходу задающего генератора, а выходами связанного со входами n дополнительных усилите-

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Республик

<1о826526 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.1 278 (21) 2703019/24-07

<я)м. к. с присоединением заявки ¹

Н 02 М 5/27

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300481 Бюллетень N9 16 (53) УДК 621. 314. 27 (088. 8) Дата опубликования описания 3004.81

В.И.Сенько, В.N.Ñêoá÷åíêî, С.С.Подушко, Н.П.Макаренко, Ю.П.Большов, A.È.Ëîýîâoé и В.Н.Матвеев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения.

Известны преобразователи m-фазного напряжения в однофаэное, выполненные в виде комплекта из N амплитудно-импульсных модуляторов на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, а также содержащие блок управления, состоящий из заданного генератора, 2N-канального распределителя импульсов и N оконечных усилителей мощности (11 и (21.

Недостатком этих преобразователей является низкое качество выходной энергии. Так при m = N = 3 коэффициент гармоник выходного напряжения этих преобразователей равен 31,08%.

Другим недостатком является возможность появления низкочастотной модуляции выходного напряжения при несимметрии импульсов управления силовыми ключами амплитудно-импульсных модуляторов.

Эти недостатки обусловлены несовершеством примененной структуры систем управления, которые построены по многоканальному принципу.

Известна система управления для преобразователя частоты, выполненного по так называемой структуре с суммированием в общем узле (31.

Из известных схемных решений преобразователей m-фазного напряжения в однофаэное наиболее близким является преобразователь, содержащий и амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофаэного инвертора в виде основной и дополнительной стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых рбразуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую иэ последовательно связанных между собой задающего генератора и

2N-канального распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам К основны:-. усилителей мощности, источника опорного напряжения, N дополнительных усилителей мощности, а также блока формирования управляющих напряжений, входами подключенного к выходам 2N-канального распределителя импульсов и выходу задающего генератора, а выходами связанного со входами М дополнительных усилнте826526

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь m-фазного наиряжения в однофаэное, содержащий М амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофаэного инвертора в виде двух стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, содержащую источник опорного напряжения, эадаищий генератор и основной 2М-канальный распределитель импульсов, выходы которого через лей мощности, причем выходы N основных и Д дополнительных усилителей мощности нагружены на управляющие входы силовых ключей соответственно основных и дополнительных стоек М амплитудно-импульсных модуляторов.

Блок формирования управляющих напряжений состоит иэ М каналов формирования управляющих напряжений, каждый из которых выполнен в виде соединен ных последовательно схемы выделенйя управляющих импульсов, управляемого генератора пилообразного напряжения, схемы сравнения, один иэ входов которой связан с источником опорного напряжения, и схемы синхронизации, выголненной на комбинированном i Ê триггере, тактовым входом связанным с выходом схемы сравнения, а управляющими i-К входами соединенным с соответствующими выходами 2М-канального. распределителя импульсов.

Принцип работы основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного m-фаэного переменного напряжения (m = 3) с частотой f, вспомогательным m-фазным переменнйм напря- жением (m=3) с частотой f . После пофаэной амплитудно-импульсной модуляции основного -фазного напряжения вспомогательным формируются промодулированные напряжения, алгебраическое суммирование которых дает квазисинусоидальное напряжение на выходе преобразователя (4 ).

Существенным недостатком этого преобразователя является наличие низкочастотной модуляции выходного напряжения, воэникакщей при несимметрии вспомогательного m-фаэного пере- менного напряжения. Несимметрия вспомогательного m-фазного переменного напряжения является результатом неидентичности параметров М каналов формирования управляющих напряжений друг относительно друга, в частности неидентичности пилообразных напряжений при неизменной величине опорного напряжения.

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем устранения в нем низкочастотной модуляции.. первый комплект из N усилителей мощности связаны со входами силовых ключей первых из указанных стоек, второй комплект иэ N усилителей мощности, выходами связанных со входами силовых ключей вторых из указанных стоек, и, кроме того, блок формирования управляющих напряжений, входами подключенный к выходам основного 2N-канального распределителя (О импульсов и выполненный в виде соеди- . ненных последовательно схемы выделе1 ния управляющих импульсов, управляемого генератора пилообразного напряжения, схемы сравнения, одним из входов соединенной с источником опорного напряжения, а также схемы синхронизации, выполненной на триггере, управляющими входами связанного с парафазныья выходами основного 2М-канального распределителя импульсов, 20 дополнительно снабжен схемой ИЛИ, одним иэ входов подключенной к выходу схемы сравнения, другим входом - к выходу схемы выделения управляющих импульсов, а выходом соединенной со входом схемы синхронизации, схемой выделения установочных импульсов, одним из входов подключенной к выходу схемы сравнения, а другим входом к выходу указанной схемы ИЛИ, дополнительным 2N-канальным распределите30 лем импульсов, выходами подключенным к входам втоРого комплекта иэ М усилителей мощности, а управляющими входами. соединенным с выходами схемы синхронизации, основным и дополнительным делителями частоты, тактовыми входами подключенными к выходу задакщего генератора, а выходами — соответственно к тактовым входам основного и дополнительного 2М-канальных

40 распределителей импульсов, причем дополнительный делитель частоты установочным входом связан с выходом схем выделения установочных импульсов.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя при в = N = 3; на фиг. 2 — структурная схема блока формирования управлякщих напряжений; на фиг. 3 — йример выполнения схемы ИЛИ и схемы выделения установочных импульсов на логических элементах 2И-НЕ, на фиг. 4 — дополнительный 2М-канальный распределитель импульсов и схема синхронизации, собранная на .триггере, на фиг. 5 — пример выполнения дополнительного делителя частоты на комбинированных i.— Ê триггерах, на фиг. 6 — диаграмм, поясняющие работу одноканальной системы формирования

60 вспомогательного m-фазного переменного напряжения (m М 3).

Предлагаемый преобразователь m-фаз ного напряжения в однофазное (фиг.1) содержит N амплитудно-импульсных мо65 дуляторов 1 (N = m = 3), выполненных

826526

d0 по схеме одйофазного инвертора в ви.де двух стоек 2 и 3 силовых ключей с двухсторонней проводимостью, подключенных к фазам 4, 5, 6 и 7 входного напряжения, а выходами нагруженных на трансформаторы 8, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход 9 и

10 преобразователя, а также систему

11 управления, состоящую иэ задающего генератора 12, основного 2N-каналь- о ного распределителя 13 импульсов, выходы которого через первый комплект

14 из N усилителей 15 мощности связаны со входами силовых ключей перовых иэ указанных стоек 2, второго комплекта 16 иэ N усилителей 15 мощности, выходами связанных со входами силовых ключей вторых из указанных стоек 3, источника 17 опорного напряженйя, блока 18 формирования управляющих напряжений, входами со- 20 едииенного с одними из парафазных выходов 19 основного 2й-канального распределителя 13 импульсов, входом

20 связанного с источником 17 опорного напряжения, дополнительного д5

2N-канального распределителя 21 импульсов, выходами подключенного ко входам второго комплекта 16 из и усилителей 15 мощности, а управлякщими входами 22 соединенного с соответствукщими выходами блока формирования управляющих напряжений, основного

23 и дополнительного 24 делителей частоты, тактовыми входами 25 подключенными к выходу задающего генератора 12, а выходами 26 — со*ветственно к тактовым входам основного 13 и дополнительного 21 2N-канальных распределителей импульсов, причем дополнительный делитель 24 частоты установочным входом 27 связан с вы- 40 ходом блока 18 формирования управляющих напряжений с выходом 28 схемы выделения установочных импульсов.

Блок 18 формирования управляющих напряжений (фиг.2) выполнен в виде 4 соединенных последовательно схемы 29 выделения управляющих импульсов, управляемого генератора 30 пилообразного напряжения, схема 31 сравнения, одним из входов 20 соединенной с

50 источником 17 опорного напряжения, схемы 32 синхронизации, выполненной на триггере 33, управляющими 1-К входами связанном с парафазными выходами 19 основного 2й-канального распределителя 13 импульсов, схемы

ИЛИ 34, одним из входов подключенной к выходу 35 схемы 31 сравнения, дру. гим входом — к выходу 36 схемы 29 выделения управляющих импульсов, а выходом 37 соединенной со входом схемы 32 синхронизации, схемы 38 выделения установочных импульсов, одним из входов подключенной к выходу

35 схемы 31. сравнения, другим входом — к выходу 37 схемы 34 ИЛИ, причем выход 28 схемы 38 выделения установочных импульсов связан с установочным входом 27 дополнительного делителя 24 частоты.

На тактовые входы 25 основного

23 и дополнительного 24 (фиr.5) делителей ча тоты поступают импульсы

39 (фиг.6) с выхода задающего генератора 12. Основной и дополнительный делители частоты выполнены по одинаковой схеме, например, на комбинированных i-К триггерах и имеют коэффициент деления равный, например, четырем, кроме того, в дополнительном делителе частоты входы раздельной установки триггеров в состоянии

"1" (входы 5) соединены между собой и образуют установочный вход 27 дополнительного делителя 24 частоты. С выхода 26 основного делителя 23 частоты напряжение 40 поступает на тактовый вх. д оснорного 2й-канального распределителя 13 импульсов (N

m = 3). На выходах основного 2Н-канального распределителя 13 импульсов формируются напряжения 41, 42 и

43 (противофазные напряжения для наглядности не показаны), сдвинутые друг относительно друга на 120 .

Синхронно с напряжением, например, 41, принятым за ведущее, схемой 29 выделенияуправляицих импульсов вырабатываются .управляющие импульсы

44, запускакицие управляемый генератор 30 пилообразного напряжения, на выходе которого получаем пилообразное напряжение 45. Пилообразное напряжение 45 поступает на один иэ входов схемы 31 сравнения, на другой вход 20 которой подается опорное напряжение 46 с источника} 17 опорного напряжения..В результате сравнения напряжений 45 и 46 на выходе 35 схеьы 31 сравнения вырабатывается напряжение 47 и через схему 34 ИЛИ поступают управляющие импульсы 44 с выхода 36 схемы 29 выделения управляющих импульсов, предназначенные для обеспечения работоспособности схемы 32 синхронизации при пропадании напряжения 47, что возможно при уходе уровня опорного напряжения 46 ниже минимального уровня пилообразного напряжения 45.

На управляющие входы схемы 32 синхронизации, выполненной на комбинированном i-К триггере 33, поступает ведущее напряжение 41 с парафаэных выходов 19 основного 2й-канального распределителя 13 импульсов, в результате чего на выходах схемы 32 синхронизации формир>ется синхронизирующее напряжение 48, сдвинутое на угол относительно ведущего напряжения

41. Величина угла < зависит от уровня опорного напряжения 46.

В моменты сравнения опорного напряжения 46 и пилообразного напряжения 45 схемой 38 выделения установоч826526. тудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде двух стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, содержащую источник опорного напряжения, задающий генератор, основной

2N-канальный распределитель импульсов, выходы которого через первый комплект из М усилителей. мощности связаны со входами силовых ключей первых из укаэанных стоек, второй комплект из N усилителей мощности, выходами связанных со входами силовых ключей вторых из указанных стоек, и, кроме того, блок формирования управляющих напряжений, входами подключенный к выходам основного 2И-канального распреде20 лителя импульсов и выполненный в виде соединенных последовательно схемы выделения управляющих импульсов, управляемого генератора пилообразного напряжения, схемы сравнения, одним из

25 входов соединенной с источником опорного напряжения, а также схемы синхронизации, выполненной на триггере, управляющими входами связанным с парафазными выходами основного 2N-канального распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем устранения в нем низкочастотной модуляции,он дополнительно снабжен схемой ИЛИ, одним иэ входов подключенной к выходу схемы сравнения, другом входом †. к выходу схем выделения управляющих импульсов, а выходом соединенной со входом схемы синхронизации, схемой

40 выделения установочных импульсов, которая одним из входов подключена к выходу схеьи сравнения, другим входом к выходу укаэанной схемы ИЛИ, дополнительным 2N-канальным распреде45 лителем импульсов, выходами подключенным ко входам второго комплекта из и усилителей мощности, а управляющими входами соединенным с выходами

«9 схемы синхронизации, основным и дощ полнительным делителями частоты, тактовыми входами подключенными к выходу задающего генератора, а выходами — соответственно к тактовым входам основного и дополнительного 2N55 -канальных распределителей импульсов, причем дополнительный делитель частоты установочным входом связан с выходом схемы выделения установочных импульсов.

Формула изобретения

Преобразователь m-фазного напряжения в однофазное, содержащий N амплиных импульсов формируются установочные импульсы 49, поступающие на установочный вход 27 дополнительного делителя 24 частоты. Установочные импульсы 49 устанавливают дополнительный делитель 24 частоты таким образом, что он начинает деление только с приходом первого же импульса 39 с выхода задающего генератора 12 на. тактовый вход 25 дополнительного делителя 24 частоты вслед за моментом сравнения пилообразного напряжения

45 и опорного напряжения 46. При уходе опорно о напряжения 46 ниже минимального уровня пилообраэного напряжения 45 роль установочных импульсов

49 исполняют управлящие импульсы 44.

С этой целью один из входов схемы 38 выделения установочных импульсов соединен с выходом 37 упомянутой схемы

34 ИЛИ.

Синхрониэирующее напряжение 48 поступает на управляющие входы 22 дополнительного 2N-канального распределителя 21 импульсов, выполненного, например, по схеме парафаэного сдви- гающего регистра. Тактовый вход дополнительного 2N-канального распределителя 21 импульсов соединен с выходом 26 дополнительного делителя

24 частоты, На выходе 26 дополнительного делителя 24 частоты вырабатывается напряжение 50, которое поступает на тактовый вход дополнительного

2N-канального распределителя 21 импульсов. На выходах дополнительного

2N -канального распределителя 21 ймпульсов формируются напряжения 51, 52 и 53, сдвинутые относительно напряжений 41, 42 и 43 на угол Ч =

+ Т, где Т вЂ” период следования импульсов 39 с выхода задающего генератора 12, т.е ° ошибка регулирования равна величине Т. Увеличивая частоту следования импульсов 39 с выхода задающего генератора 12, и увеличивая коэффициент. деления основного 23 и дополнительного 24 делителей частоты можно ошибку регулирования Т свести к пренебрежимо малым величинам, при сохранении высокой степени симметрии напряжений 51, 52 и 53. Алгебраическим суммированием напряжений 41, 42

43 и соответствующих напряжений 51, 52, 53 получаем вспомогательное m-фаэное, (.m = 3) переменное напряжение 54, 55, 56 с высокой степенью симметрии.

Таким образом, применение одноканальной системы формирования вспомогательногощ -фазного переменного напряжения позволяет значительно улучшить качество выходного напряжения путем устранения в нем низкочастотной модуляции.

Источники информации, приня.ые во внимание при экспертизе

1. Карташов P.Ï., Чехет Э.И. функциональные схемы преобразователей частоты. Устройства преобразова65 тельной техники. Вып. 2, Киев, 1969.

826526

ФиаЛ фиа.2

2. Пьяных Б.Е. Исследование не,сивеаетричных режимов преобразователей частоты с однократной модуляцией.

Дис. на соиск. учен.. степени канд. техн. нау™.. ИЭД AH УССР, Киев, 1972.

3. Иыцык Г.С. Исследование и разработка способов преобразования параметров .электроэнергии .с помощью статических преобразователей. Канд. дис,.

М., ИЭИ, 1972, с. 351.

4. Авторское свидетельство АЗССР по заявКе Р 2641860/07, кл. Н 02 М 5/27, 07.07 ° 78.