Устройство для управления двухканальным трехфазным преобразователем

(505 Н 02 М 7/53 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21)4914493/07 (22) 27,02,91 (46) 07.07.93, Бюл. УЖ 25 (71) Московский энергетический институт (72) А.В.Селиверстов, В,В.Михеев, Г,С цик и Ю,В.Тиняков (56) Авторское свидетельство СССР М 124517, кл. Н 02 М 7/537, 1959.Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1690134, кл. Н 02 М 7/537, 1988.(54) УСТРОЙСТВО.ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКАНАЛЬНЫМ ТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Устройство содержит эадатчик частоты 1, делители частоты 2 - ,4, два формирователя управляющих импульсов, выполненные на 1 К-триггерах 5-10, модулятор ширины импульсов 11, элементы 2 И 13-16, логический узел 17. 4 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в регулируемое или стабилизированное трехфазное как в системах управления электроприводом, так и в автономных системах централизованного питания, когда предьявляются повышенные требования к массо- габаритным показателям.Цель изобретения - снижение искажений выходного напряжения и тока преобразователя.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства управления; на фиг. 2 - структурная схема вариантов силовой частитрехфазного преобразователя, управляемого предлагаемым устройством; на Фиг, 3 - временные диаграммы работы устройства управления; на фиг, 4а, б-временные диаграммы Формирования выходного напряжения, в, г - зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения К(О) от относительного угла регулирования а+; При этом фиг. 4 а, в. относится к заявляемому устройству, б., г - к прототипу.Устройство управления содержит. последовательно связанные между собой задатчик 1 частоты, делитель 2 частоты, Т-триггер 3, прямой У и инверсный У выходы которого соединены с информационными входами триггера 4 (для примера показанК-триггер, хотя могут быть и другие. тактирующие триггеры, например, О-типа), счетный вход которого подключен к инверсному выходу Х делителя 2. Инверсный выход У Т-триггера 3 соединен с счетным входом 1 К-триггеров 5-7, собранных по кольцевой пересчетной схеме и образующих первый формирователь управляющих импульсов, Второй Формирователь управляющих импульсов выполнен на трех тактируемых 1 К- триггерах 8-10, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам первого формирователя, а счетные - к прямому выходу Х делителя 2. Тактовый вход модулятора ширины импульсов МШИ) 11 подключен к инверсному выходу задающего генератора, Информационный вход Оу МШИ 11 является управляющим входом устройства. Два элемента 2 И выполнены для простоты на двух последовательно свя.занных логических элементах 2 И-НЕ 13-16 . с выходами ф, ф, первые входы которых объединены и подключены к выходу Р МШИ 11, а вторые входы подключены соответственно к прямому и и инверсному п выходам триггера 4. Выходные выводы р 1 и а элементов 2 И-НЕ 14, 16 и парафазные выходы первого и второго формирователей импульсов а, а 1; Ь 1, Ь 1, с 1, с 1 и аЗ, аг; Ьъ Ьи; съ с 2подключены на соответствующие входы шестиканального логического узла (ЛУ) 17 спарафаэными выходами ф, Щ где = 1-6,так, что при соответствующем выполненииканалов логического узла 17, обеспечивается реализация логических выражений.В качестве примера приведена схема,содержащая два элемента ЗИ-НЕ 18 и 19,"0 входами связанные соответственно с выходами р 1, Ь 1, с 1 и у 1, Ь 1, с 1, и два элемента2 И-НЕ 20 и 21, одни входы которых подключены соответственно к выходам элементов18 и 19. Второй вход элемента 2 И-НЕ 2015 соединен с выходом а 1 первого Формирователя; а его вход - с вторым входом элемента.2 И-НЕ. Выходф элемента 21 подключен кобъединенным входам элемента 2 И-НЕ22 с выходомт 1. Аналогично выполнены20 остальные каналы ЯУ 17, выходы которогоф, ф связаны в общем случае через узелгальванической развязки и усиления с.соответствующими управляющими входамиключей силовой части преобразователя.МШИ 11 может быть выполнен по классической схеме, содержащей генератор пилообразного напряжения 23 (ГПН), выходомсвязанный с неинвертирующим входом компаратора 24, инвертирующий вход которого30 является управляющим входом устройстваОу. Вход ГПН 23 является тактовым входомМШИ 11,Вариант силовой части преобразователя, представленный на фиг. 2, содержит два35 трехфазных мостовых инвертора 25 и 26,параллельно соединенных по питающей сети постоянного тока. Выходы мостовых инверторов 25 и 26 подключены к первичнымобмоткам трехфазных трансформаторов 2740 и 28 соответственно; причем первичная обмотка трансформатора 27 соединена в звезду, а трансформатора 28 - в треугольник.Вторичные обмотки трансформаторов 27 и28 соединены согласно последовательно и45 образуют выходные выводы преобразователя,Работа устройства поясняется временными диаграммами на фиг. 3.Принятые обозначения:50 01 - выходное напряжение трансформатора 27,02-выходноенапряжениетрансформа. тора 28,0 - результирующее выходное напря 55 жение преобразователя,Огпн - выходной сигнал ГПН 23,Оу - сигнал управления, обеспечивающий заданный закон регулирования выходного напряжения преобразователя, 1826116Х, Х - парафазные выходные сигналы делителя 2,Р - выходной сигнал МШИ 11, о 1, щ - выходные сигналы элементов 2 И-НЕ 14, 16,и, и - парафазные выходные сигналы триггера 4,У, У - парафазные выходные сигналы Т-триггера 3,а 1, а 1; а 2, аг - парафазные выходные сигналы ЛУ 17 для двух каналов, сдвинутые между собой на л/6,Рассмотрим работу предлагаемого устройства при числе регулировочных пауз й." 12. Выходной сигнал с частотой 1 задатчика частоты 1 поступает на вход делителя частоты 2 с коэффициентом деления К(а данном случае К = й/6 = 2) и инверсный ему - на вход МШИ 11, Парафазные выходные сигналы делителя 2 Х и Х имеют частоту 1/21. Т-триггер 3 уменьшает частоту сигнала Х в два раза. Парафазные выходные сигналы У и У Т-триггера 3 с частотой 1/41 поступают на информационные входы К-триггера 4, тактируемого по счетному входу сигналом Х. Выходными сигналами этогоК-триггера 4 будут парафазные последовательности импульсов и и и. Инверсный выходной сигнал У Т-триггера 3 поступает на счетные входы 1 К-триггеров 5-7, соединенных по кольцевой пересчетной схеме и образующих первый формирователь управляющих импульсов с парафазными сигналами а 1, а 1; Ь 1, Ь 1; с 1, с 1 (на фиг. 3 приведены выходные сигналы одного канала а 1, а 1). Эти парафазные выходные сигналы представляют собой симметричную трехфазную систему управляющих импульсов, которые кроме того являются информационными входными сигналами для тактируемых триггеров 8-10 второго формирователя управляющих импульсов с парафазными выходными сигналами а 2, а 2; Ь 2, Ь 2; с 2, с 2, сдвинутыми относительно системы импульсов первого формирователя на л/6, На счетные входы с 1 К-триггеров 8-10 поступает выходной сигнал Х делителя 2. На входы компаратора 24, входящего в МШИ 11, поступают сигналы пилообразного напряжения Огпн (с ГПН 23), тактируемого инверсным сигналом задатчика частоты 1, и управляющий сигнал Оу. В компараторе 24 происходит сравнение этих сигналов и на интервале превышения уровня Огпн над уровнем Оч на его выходе появляется сигнал прямоугольной формы. Периодическая последовательность этих импульсов является выходным сигналом МШИ 11 - Р, Этот сигнал совместно с парафазными выходными сигналами и и п триг 5 10 гера 4 поступает на входы элементов 2 И. выполненных в данном примере на элементах 2 И-НЕ 13 - 16, где осуществляется распределение периодической последовательности импульсов Р через один по двумканалам р 1 и о 2 соответственно, Сигналы р 1 и у 2 совместно с па рафазными выходными сигналами обоих формирователей импульсов поступают на соответствующие входы каналов ЛУ 17, который реализует совокупность, логических выражений, Парафазные выходные сигналы ЛУ 17 ф,ффф ф, ф 4, 4 на фиг, 3) имеют на полупериоде фоводимости две регулировочные пау=15 зы длительность которых будетопределяться коэффициентом заполнениясигнала Р МШИ 11 или уровнем сигнала Оу.Расположены регулировочные паузы на интервале от л/3 до 2 л/3 относительно на 20 чала полупериода проводимости,Выходные сигналы ЛУ 17 поступают через узел гальванической развязки и усиления на. одноименные управляющие входыключей трехфаэных мостовых инверторов25 25 и 26 (фиг, 2). При этом форма фазноговыходного напряжения этих инверторов будет определяться как числом регулировочных пауз управ,".ющих сигналов,, например, ф, ф; ф, ф 4, так и схемой соеди 30 нения обмоток трансформаторов 27, 28, накоторые нагружены инверторы. Таким образом, выходное напряжение 01 трансформатора 27 (для одной фазы), суммируясь снапряжением Ог трансформатора 28 через35 пофазно последовательно соединенныевторичные обмотки трансформаторов 27,28, образуют выходное напряжение преобразователя 0. Число регулировочных паузна периоде напряжения О будет опреде 40 ляться заданным коэффициентом деления Кделителя 2 частоты, а длительность пауз -уровнем управляющего напряжения Оу. Модуляция напряжения О будет частичной эасчет несовпадающих по времени регулировочных пауз в 01 и Оъ что, в свою очередь,обеспечивается описанной выше организацией работы предлагаемого устройства управления. Представленные на фиг. 4зависимости подтверждают получение полбжительного эффекта.Формула и зоб рет е н ияУстройство для управления двухканальным трехфазным преобразователем,выполненным в виде двух трехфазных ин 55 верторов, содержащее задатчик частоты соскважностью импульсов, равной двум, основным выходом подключенный к последовательно соединенным делителю частоты иТ-триггеру, модулятор ширины импульсов, 1828116два формирователя, сдвинутых между собой на Ф 6 трехфазных систем прямоугольных управляющих импульсов, имеющие парафазные выходы а 1, а 1: Ь 1, Ь 1; с 1, с 1 и аг, аг; Ьг, Ь 2, сг, с 2,тактовый вход одного из них под ключен к выходу делителя частоты, тактовый вход другого - к выходу Т-триггера, . шестиканальный логический узел с парэфазными выходами ф, ф для подключения управляющих входов инверторов, где= 1- 10 6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения искажений выходного напряжения и тока преобразователя, оно снабжено 1 К-триггером со счетным и информационными входами, двумя элементами 2 И с вы ходами р 1 и (2, первые входы которых объединены и подключены к выходу модулятора ширины импульсов, вторые входы подключены соответственно к прямому и инверсному выходамК-триггера, инфор мационные входы которого подключены к прямому и инверсному выходам Т-триггера, задатчик частоты и делитель частоты выполнены с дополнительными выходами, инверсными основным и подключенными соответственно к тактовому входу модулятора ширины импульсов и счетному входу К-триггера, а связь шестиканального логического узла с выходами элементов 2 И и формирователей сдвинутых между собой на ж/6 трехфазных систем прямоугольных управляющих импульсов выполнена в соответствии с логическими выражениямиф= а 1(Ь 1 с 1.р 1)+ Ь 1 с 1 р;ф= Ь 1(а 1 с р 1) + а 1 с 1 р 1;ф= с 1 (а 1 Ь 1 р 1) + а 1 Ь у 1,ф 4= аг (Ь 2 сг Щ) + Ь 2 сг щ;ф= Ь 2 (а 2 с 2 2) + а 2 с 2 02;1 ф= с 2 (э 2 Ь 2 02) + э 2 Ь 2 ф.1826116 5 9416 0 О 04 Об Составитель Г; МыцыкЛ, Павлова Техред М.Моргентал Корректор П. Гереш Ред изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул,Гагарина, 101. 3 2321 . Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5