Устройство для управления трехфазным преобразователем постоянного напряжения

)5 Н 02 М 7/48 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ыи инстит тво ССС 8, 1987.тво ССС8, 1987. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Цель изобретения - улучшение качества преобразованного напряжения за счет уменьшения коэффициента гармоник, Устройство содержит задатчик частоты 1, двенадцатиканальный регистр сдвига 3, модулятор ширины импульсов 22, три дополнительных триггера 16, 17, 18, установочными входами подключенных к выходам регистра сдвига 3, и три идентичных узла формирования управляющих сигналов. Регулирование величины напряжения обеспечивается за счет соответствующих переключений ключей ячеек методом частичного широтно-импульсного регулирования. 3 ил,Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания с синусоидальным стабилизированным выходным напряжением,Целью изобретения является улучшение качества преобразованного напряжения за счет уменьшения его коэффициента гармоник,На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для управления преобразователем; на фиг. 2 - схема силовой части трехфазного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства для управления преобразователем, и форма выходного фаэного напряжения.Устройство для управления трехфазным преобразователем постоянного напряжения включает задатчик 1 частоты, подключенный к делителю 2 частоты на два, выход которого подсоединен к счетному входу двенадцатиканального регистра 3 сдвига с парафазными выходами 01, 01012, 012, Указанный регистр 3 сдвига может быть выполнен, например, на двенадцати триггерах 4 - 15 (на фиг. 1 показано только четыре триггера 4, 5 и 14, 15) с перекрестной связью. В состав устройства входят также три дополнительных 3 К-триггера 16 - 18, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задатчика 1 частоты. Установочные 3- и К-входы триггеров 16 - 18 подключены к соответствующим выходам двенадцатиканального регистра 3 сдвига так что 31=04, К 1=. 04 А=0 в К 2=0 в .1 з=012 Кз=012, а выходы 01, 010 з, Оз этих триггеров 16 - 18 подключены к входам трех аналогично выполненных узлов 19 - 21 формирования управляющих сигналов М 1 - М 15. К остальным входам узлов 19 - 21 подключены соответствующие выходы триггеров 4-15 регистра 3 сдвига и Я-выход модулятора 22 ширины импульсов, Последний может быть выполнен автономным или синхронизированным от задатчика 1 частоты,Каждый узел 19 - 21 содержит два элемента ЗИ-НЕ 23 и 24, два элемента 2 И 25 и 26, элемент ЗИ - 2 ИЛИ - 27 и два элемента 2 ИЛИ-НЕ 28 и 29. На выходах элементов 2 И 25 и 26 формируются управляющие сигналы МА 1 и МАз, определяемые логическими выражениями МА 1=01012, МАЗ=01012, Канал узла 19, предназначенный для формирования управляющего сигнала МА 5, содержит элементы ЗИ - НЕ 23 и 24 и элемент ЗИ - 2 ИЛИ 27, соединенные таким образом, что на выходе последнего формируется управлягощии сигнал, определяемыи логическим аырамением лелэ=010 т 8 Оэ 0 ич 01028 020 и,Для формирования управляющих сигналовМА 2 и МА 4 используются два дополнительных5 элемента 2 ИЛИ - НЕ 28 и 29, к входам которыхподключены выходы элементов 2 И 25 и 26и ЗИ - 2 ИЛИ 27. На выходе элемента2 ИЛИ - НЕ 28 прЕи этом формируется сигнал МА 2=МА 1+МА 5, а на выходе элемента10 2 ИЛИ - НЕ 29 - сигнал МА 4=МАэ+МА 5.Два других узла 20 и 21 формированияуправляющих сигналов выполнены аналогично, с учетом фазового сдвига на угол2 к/3 сигналов с выходов распределителя15 импульсов и триггеров 16 - 18. В общем виделогические выражения, определяющие связи в каждом из них, можно представить ввиде:кар=010+11; Мгэ=0 йнг 1Мэ=ОиОи+180 н 10 ноч.ОиОпг 180 ч 10 г 1 о;М 1+2=М)+1+М 15; М 14=М 1 З+М 15.Для фазы А=1) индексы т иравны 1.Для фазы В п 1=3,1=9, для фазы С п 1=5,1=17.Следует учесть, что если результирующийиндекс сигнала 0 окажется более двенадцати (числа 1 К-триггеров 4 - 15 распределителяимпульсов) или сигнала О более трех (числадополнительных 3 К-триггеров 16 - 18), то егозначение равно результирующему минус соответственно 12 или 13 с одновременнойинверсией данного сигнала. Такая операцияможет осуществляться неоднократно, доудовлетворения поставленному условию.35, Выходы М 11,М 2,М 1 з,М 14,М 5 узлов 19 - 21связан ы через усилительно-развязы вающий узел 30 с управляющими входами соответствующих ключей силовой частипреобразователя,Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное (фиг. 2), для управлениякоторым используется предлагаемое устройство, содержит три однофазные инверторные ячейки 31-33, выполненные в видедвух стоек ключей 34 - 45, причем ключи 34 -39, подключенные к первой (например, плюсовой) шине 46 питания преобразователя,выполнены в виде полностью управляемыхключей переменного тока, а смежные с ними ключи 40 - 45 стоек - в виде встречно-параллельно включенных, например,транзистора и диода. Средние точки стоекключей 34-45 инверторных ячеек 31 - 33подключены к концам первичных обмоток47-49 соответствующих трансформаторов50-52, а средние точки обмоток 47 - 49 подключены через ключи 53 - 55 (выполненныетак же, как ключи 40-45, в виде встречно-параллельно включенных транзистора идиода) к первой шине 46 питания преобразователя, Вторичные обмотки 56-58 трансформатора 50 - 52 соединены в звезду.Принцип работы устройства для управления преобразователем поясняется временными диаграммами (фиг. 3).Задатчик 1 частоты синхронизирует работу устройства, Импульсы вида О 1 с его выхода поступают на вход делителя 2 частоты, а также определяют частоту работы модулятора 22 ширины импульсов, Импульсы О 2 поступают на счетный вход регистра 3 сдвига импульсов. Фазовый сдвиг между последовательностями симметричных прямоугольныхых импульсов 01, 02,012,012 составляет тг/12. Каждый триггер 16 - 18 синхронизирован соответствующим сигналом с выхода регистра 3 сдвига импульсов, а нэ их счетные входы поступает последовательность импульсов 01. В результате выходные сигналы О 1 б - О 1 в оказываются сдвинутыми нэ угол л /24 по отношению к сигналам 04, 08 и 012 соответственно,Для обеспечения регулирования величины выходного напряжения преобразователя в соответствии с сигналом Оа изменяется длительность а сигнала на выходе модулятора 22 ширины импульсов, Этот сигнал, а также сигналы с выходов регистра 3 сдвига импульсов и триггеров 16 - 18 поступают на входы трех узлов 19-21 формирования сигналов управляющих, ключами 34 - 45 и 53 - 55 преобразователя. После осуществления логических операций над последовательностями импульсов на выходах элементов 25-29 получают новые последовательности управляющих импульсов (сигналов), определяемые приведенными логическими выражениями, Номер каждого элемента 23-29 в узле 19 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены на фиг, 3. В результате ключи 34 - 45 и 53-55 преобразователя переключаются в соответствии с разработанным алгоритмом. Регулировочные паузы й и дополнительные импульсы вводятся при этом на определенном интервале проводимости ключей 34 - 39 и 53 - 55. При симметричной нагрузке преобразователя, соединенной в звезду без нулевого провода, фазное напряжение на нагрузке (при соответствующей величине регулировочной паузы а ) имеет вид ОА (фиг, 3). Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет обеспечить.регулирование выходного напряжения в определенном диапазоне, При изменении45 50 55 Формула изобретения Устройстводля управления трехфазным преобразователем постоянного напряжения, включающим три однофазные инверторные ячейки с трансформаторным выходом, каждая из которых выполнена в виде двух стоек ключей с управляющими вхадами М,1 М 4, гдЕ =А, В, С - индЕкС фазы, причем ключи с управляющими входами М 2 и М 4, подключенные к первой шине питания, выполнены в виде полностью управляемых ключей переменного тока, а ключи с управляющими входами М 1 и МИ, подключенные к второй шине питания, - в виде встречна-параллельно включенных транзистора и диода, средние точки стоек ключей подключены к концам первичной обмотки трансформатора, средняя точка которой через ключ с управляющим входом М 15, также выполненным в виде встречно-паралотносительной величины регулировочной пафузы а от Ода 1 действующее значение выходного напряжения изменяется от 0,866 Оп до 0,645 Оп. Основная гармоника выходного напряжения при этом изменяется от 1,219 Оп до 0,901 Оп. Данный способ регулирования позволит обеспечить стабилизацию выходного напряжения преобразователя при изменении напряжения питания в диапазоне + 15, т.е, достаточном для большинства автономных объектов. Качество выходного напряжения преобразователя, определяемое.коэффициентом гармоник выходного напряжения Кт, при этом изменяется от 0,094 до 0,163 при а 1= 0,5 ам.кс, О 1= 1,06 Омакс Кг= =0,197). По сравнению с известным устройством в том же диапазоне изменения выходного напряжения Кг изменяется от 0,094 до 0,405, а при О 1= 1,06 Омакс Кг=0,283, Уменьшение величины Кг позволит уменьшить установленную мощность выходного фильтра преобразователя, улучшить его массогабаритные показатели, увеличить быстродействие.Предлагаемое устройство для управления преобразователем может найти применение при построении стабилизированных централизованных исТочников вторичного электропитания, когда требуется обеспечить согласование номинальных уровней напряжения нагрузки и питания и стабилизацию последнего при колебаниях напряжения питания в диапазоне + 15;/, при высоком качестве выходного напряжения.Малое значение Кг обеспечивается бесфильтровым путем, без усложнения структуры силовой части преобразователя.1598084 Фие,2 лельно включенного транзистора и диода, подсоединена к первой шине питания преобразователя, содержащее задатчик частоты, выходом связанный через делитель частоты на два со счетным входом двенад цатиканального регистра сдвига, парафазные выходы 01, 01,012, Ои которого подключены к соответствующим входам трех аналогично выполненных узлов формирования управляющих сигналов, выходы 10 М 11, М .М которых предназначены для подключения к соответствующим управляющим входам упомянутых ключей преобразователя, к выходу эадатчика частоты подключен также модулятор ширины им пульсов, Я-выходом соединенный с одним иэ входов узлов формирования управляющих сигналов, к оставшимся свободным входам которых подключены выходы О, Ь 10 з, Оз трех триггеров, установочные 3- 20 и К-входы. которых соединены с выходами двенадцатиканального регистра сдвига так, что 31=04, К 1=СИ А=Ов, Кг= С 1 в, Зз=Оа,Кз=012, а их счетные входы объединены и подключены к выходу эадатчика частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества преобразованного напряжения за счет уменьшения коэффициен-. та гармоник, связи между входами и выходами узлов формирования управляющих сигналов выполнены реализующими следующие логические выражения: М 1=0 О +11 е М 3 О 0 1+11 зМ)=Ощ Ощ+130 н 10 но+ОщОм ЗОн 10+10,Мц ) 354 М 33 35где 1=1(9,17) и е=Ц 3,5) соответственно для)=А(В,С),причем если результирующий индекс при 0больше двенадцати или трех при О, то еговеличина уменьшается соответственно на12 или 3 с одновременной инверсией данного выходного сигнала и такой переход может осуществляться неоднократно доудовлетворения поставленному условию,ректор А.Обруча р Производственно-издательский комбинат "Патен ", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 аз 3067 Тираж 497 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5