Преобразователь -фазного напряжения в однофазное

ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11 752674. 27 (088. 8) ао делам изобретений и открытийгДата опубликования описания 02.08.80 В, И. Сенько, В. М. Скобченко, С, С. Подушко и Ю. П. Большов(72) Авторы "изобретения Киевский ордена Ленина политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частотнорегулируемом электро- приводе и автономных системах электроснабжения.Известен преобразователь 1 д - фазного напряжения в однофазное, выполненный в виде комплекта иЗ К амплитудно-импульсных модуляторов на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, а также содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора, 1 К - канального распределителя импульсов и Й оконечных усилителей мощности 1 .Недостатком этого преобразователя является низкое качество выходной энергии. Так при гож 1 ч = 3 коэффициент гармоник выходного напряжения этих преобразователей равен 31.08%.Известен преобразователь ю- фазного напряжения в однофазное с улучшенным гармоническим составом выходного нап ряжения, который достигается добавлением второго комплекта из й амплитудно-импульсных модуляторов 21 .Это является существенным недостатком преобразователя, так как приводитк двойному увеличению количества силовых ключей,Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь, содержащийЙ амплитудно-импульсных модуляторов,подключенныхк фазам входного напряже 10ния, выполненных по схеме однофазногоинвертора в виде первой и второй стоексиловых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформа 15торы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общийвыход преобразователя, а также системууправления, состоящую из задающего генератора, 2.Я - канального распределителя импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам ключей амплитудно-импульсных модуляторов через г 1основных усилителей мощности. Принципработы этого преобразователя основан. Левад к нт" ул. Проектная, 4 ал ППП Заказ 4760/16 Тираж 783 Подпис ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 43 7 52674 4 на пофазной амплитудно-импульсной моду- ных усилителей мощности подключены ляции основного щ- фазного переменного к управляющим входам ключей, соответнапряжения (й) с частотой 14 вспомо- ственно, первой и второй стоек амплигательным Ф - фазным переменцым нап- тудно-импульсных модуляторов, При ряжением (111-3) типа меандр с часто этом каждая из схем синхронизации вытой , После пофазной амплитудно- полнена на комбинированном -1 тригимпульсной модуляции основного т- фаз- гере, тактовым входом связанным с выного напряжения вспомогательным форми- ходом соответствующей схемы сравнения, руются промодулированные напряжения, а управляющими - 1 с входами соединенным алгебраическая сумма которых дает ква с. соответствующими выходами 2 М- казисинусоидальное напряжение на выходе нального распределителя импульсов, преобразователя т - фазного напряжеНа фиг. 1 представлена структурная ния в однофазное 31. Недостатком этосхема предлагаемого преобразователя; го преобразователя является сравнительна фиг. 2 - пример выполнения силового но низкое качество выходной энергии. 15ключа с двухсторонней проводимостью; Так при т =3, М =3 коэффициент гар"-0 31. на фиг. 3 - структурная схема одного моник выходного напряженияиз каналов блока формирования управляЦель изобретения - улучшение ка- ющих напряжений; на фиг, 4 - пример , чества выходной энергии преобразователя выполнения схемы синхронизации, соб 20путем улучшения гармонического состава ранной на комбинированном ) - К триггевыходного напряжения, ре; на фиг, 5 - диаграммы, поясняющиеПоставленная цель достигается тем, работу одного из каналов блока формичто преобразователь о - фазного нап- рования управляющих напряжений; на ряжения в однофазное, содержащий М ам- фиг, 6 - диаграммы, поясняющие формицлитудно-импульсных модуляторов, выпол- . рование квазисинусоидального напряжененных по схеме однофазного инвертора ния на выходе преобразователя М - фаз в виде первой и второй стоек силовых ного напряжения в однофазное; на фиг. 7.ключей с двухсторонней проводимостью зависимости выходного напряжения и кои нагруженных на трансформаторы, по-30эффициента гармоник от величины угла следовательно соединенные выходные Ф для случая .го т М - 3; на фиг. 8 обмотки которых образуют общий выход диаграммы, поясняющие формированиепреобразователя, а также систему уп- вспомогательного переменного напряжеравления, состоящую из последователь-ния для случая Я =6; на фиг, 9- эависи но связанных между собой задающего мости выходного напряжения и коэффеци 35генератора и 1 Й - канального распреде- ента гармоник от величины угла О( длялителя импульсов, выходы которого.под- случая Гй= 3, й = 6.ключены к управляющим входам ключей Предлагаемый преобразователь т -фазамплитудно-импульсных модуляторов че- ного напряжения в однофазное содержитреэ М основных усилителей мощности, 4 М амплитудно-импульсных модуляторов40снабжен источником опорного напряже, выполненных по схеме однофазного ния, 11 дополнительными усилителями инвертора в виде первой 2 и второй 3мощности, а также блоком формирования стоек силовых ключей с двухстороннейуправляющих напряжений, состоящим иэ проводимостью, каждый из которых выЙ каналов формирования управляющих45 полнен, например, в виде однофазногонапряжений, каждый из которых выпол- двухполупериодного выпрямителя 4 с си-.нен в виде соединенных последовательно ловым транзистором 5, включенным в дисхемы выделения управляющих импуль- агональ постоянного тока, входными высов, управляемого генератора пилообраз- водами подключенных к фазам 6, 7, 8,ного напряжения схемы сравнения, одинФ509 входного напряжения (то= 3), а выхоиз входов которой связан с источником дами нагруженных иа трансформаторыопорного напряжения, и схемы синхро, последовательно соединенные вынизации, причем входы блока формирова- ходные обмотки которых образуют общийния управляющих напряжений подключены выход 11, 12 преобразователя, а такк выходам 2 М - канального распределите- же систему 13 управления, состоящую изляимпульсовиквыходузадающегогенерато- последовательно связанных между собойра, выходыэтогоблокасвязанысовходами задающего генератора 14 и 2 Ц- каналья дополнительных усилителей мощности, ного распределителя 15 импульсов, выхоа выходы последних и выходы М основ-, ды 16, 17, 18 которого подключены ко5 7 526 Изменяя величину опорного напряжения 40, т. е. изменяя величину угла А, можно регулировать коэффициент гармоник выходного напряжевия. Кривой 56 (фиг.7) представлена зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения от величины угла с К-=(4/4, ), кривой 57 мзввисимость выходного напряжения от величины угла сК: М 1 п; (4/4 щ)для случая м =3, й =3. Так прн - =046,6 = - 1 к = е 07 /о, - О(Ж.ОоНа диаграмме 58 показан вид одной из фаз вспомогательного йъ - фазного переменного. напряжении для случая Го-ф 3, Й -6, а на диаграммах 59, 60 - напряжения, из которых путем алгебраического суммирования формируется вспомогательное напряжение 58.Кривой 61 показана зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения от величины угла й: йгУ (/гпаХ) а на графике 62 - зависимость выходновходам Я основных усилителей 19 мощности, источника 20 опорного напряжения, Й дополнительных усилителей 21 мощности, а также блока 22 формирования управляющих напряженеЛ, входами подключенного к выходам 16, 17, 18 2 М- канального распределителя 15 импульсов и выходу 23 задающего генератора 14, а выходами 24, 25, 26 связанного со входами й дополнительных усилителей 21 мощности, причем выходы К основных 19 и Й дополнительных 21 усилителей мощности нагружены на управляющие входы силовых ключей соответственно первых 2 и вторых 3 стоек Я амплитуд. но-импульсных модуляторов 1.Блок 22 формирования управляющих напряжений состоит из Й каналов 27 формирования управляющих напряжений, каждый из которых выполнен в виде 20 соединенных последовательно схемы 28 выделения управляющих импульсов, управляемого генератора 29 пилообразного напряжения, схемы 30 сравнения, один из входов которой связан с источником 20 опорного напряжения, и схемы 31 синхронизации.При этом схема 31 синхронизации выполнена на комбинированном 1-х триггере 32, тактовым входом 33 связанным с выходом схемы 30 сравнений, а управляющимивходами 34 соединенным с соответствующими выходами 2 М - канального распределителя 15 импульсов.На входы схемы 28 выделения управляющих импульсов одного из И каналов 27 формирования управляющих напряжений блока 22 формирования управляющих напряжений поступают напряжения 35, 36 с выходов 16, 17 2 й- канального распределителя 15 импульсов и последовательность импульсов 37 с выхода 23 задающего генератора 14, На выходе схемы 28 выделения управляющих импульсов формируется последовательность им пульсов 38, запускающих управляемый генератор 29 пилообразного напряжения, синхронно с напряжением 36. Пилообразное напряжение 39 поступает на вход схемы сравнения 30, на другой вход которой подается опорное напряжение 40 от источника 20 опорного напряжения.В результате сравнения напряжений 39, 40 на выходе схемы 30 сравнения фор;мируется последовательность 41 импульсов, управляющая работой схемы 31 синхронизации. На выходе схемы 31 синхронизации вырабатывается напряжение 42, сдвинутое относительно напряжения 36 74 6на некоторый угол А. Величина углазависит от уровня опорного напряжения40 на выходе источника 20 опорного на-пряжения. Напряжение в качестве управляющего подается на силовые ключи основных стоек 2, а напряжение 42 - соответственно на силовые ключи дополнительных стоек 3 одного из г( амплитудно-импульсных модуляторов 1. На выходе амплитудно- импульсного модулятора 1 формируется промодулированное напряжение 43, что математически соответствует умножению одной из фаз основного гп - фазного переменного напряжения 44 на вспомогательное напряженке 45. Принцип работы предлагаемого преоб- разователя основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного Гп - фазного переменного напряжения 46, 47, 48 (Р= 3) с частотой 1, вспомогательным 1 ъ -фазным переменным напряжением (р-"3) 49, 50, 51 с частотой х . После пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного Гг 1 - фазного напряжения 46, 47, 48 вспомогательным 49, 50, 51 получаем промодулированные напряжения 52, 53, 54, алгебраическое суммирование кото- рых дает квазисинусоидальное напряжение 55 на выходе преобразователя гофазного напряжения в однофазное.2674 7 75го напряжения от величины угла (К: О/ОМФГоа ) для случая гофф 3,Й= 6,ПР" - -О,аа,(Ш Л р%,фгпахгпах 1ГО/О, х О 09Таким образом, использование истоника опорного напряжения, Я дополнительных усилителей мощности, а такжеблока формирования управляющих наприжений позволяет значительно улучшитьгармонический состав выходного напряжения,формула изобретения 1. Преобразователь гт - фазного напряжения в однофазное, содержащий К амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде первой и второй стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформато- ры, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую из последовательно соединенных между собой задающего генератора и. 2 Й - канального распределителя импульсов, выходы которого.подключены к управляющим входам ключей амплитудно-импульсных модуляторов через М основных усилителей мощности, о т л и.ч а ю ш и й с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения, он снабжен источником опорного напряжения, Й дополнительными усилителями мощности, а также блоком формирования управляю щих напряжений, состоящим из Й каналов формирования управляющих напряжений, каждый иэ которых выполнен в ви.,де соединенных последовательно схемывыделения управляющих импульсов, управляемого генератора пилообразного напря-жения, схемы, сравнения, один из входовкоторой связан с источником опорногонапряжения, и схемы синхронизации, причем входы блока формирования управляющих напряжений подключены к выходамо2 Й - канального распределителя импульсов и к выходу задающего генератора,выходы этого блока связаны со входамидополнительных усилителей мощности,а выходы последних и выходы Й основи ных усилителей мощности подключены куправляющим входам ключей, соответственно, первой и второй стоек амплитудноимпульсных модуляторов.2. Преобразователь по п. 1, о т л ирр ч а ю щ и й с я тем, что схема синхронизации выполнена на комбинированном-В триггере, тактовым входом связанным с выходом схемы сравнения, а управляющими -К входами соединенным с25 соответствующими выходами 2 йканального распределителя импульсов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Пьяных б, Е. Исследование несимЗО метричных режимов преобразователей частоты с однократной модуляцией. Диссерт.на соиск. учен. степ. канд. техн, наук.ИЭД АН Украинской ССР, Киев, 1972,с. 212-215.ЗЗ 2. Авторское свидетельство СССР позаявке М 2495993/24-07, 1977.3. Карташов Р. ПЧехет Э. М, функциональные схемы преобразователей частоты.-"Устройства преобразовательной40 техники, Вып, 2, Наукова думка",