Преобразователь постоянного напряжения в регулируемое трехфазное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) ( 34 7/4 4 Е ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ отои ев В 7 В 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина(56) Авторское свидетельство СССР31534, кл, Н 02 М 7/537, 1980,Авторское свидетельство СССР288870, кл, Н 02 М 7/48, 1985, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В РЕГУЛИРУЕМОЕ ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показатеЛей и расширение функциональных возможностей. Преобразователь выполнен в виде модулятора, к выходным выводам крого подключены первичные обмоткдвух однофазных трансформаторов, вторичные обмотки которых подключены ктрем демодуляторам на ключах переменного тока. Первый однофазный трансформатор имеет одну вторичную обмотку, число витков которой в Г 3 раэбольше числа. витков каждой из двухвторичных обмоток второго однофаэноготрансформатора. Система управленияобеспечивает реализациюразработанного алгоритма управления. Преобразователь постоянного напряжения в регулируемое трехфазное обеспечивает форми-,рование выходного напряжения с широтно-импульсноф модуляцией и широтноимпульсное регулирование амплитудыосновной гармоники этого напряжения.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при проектировании централизованных источников вторичного электропитания, используемых в системах электропривода переменного тока с улучшенными массогабаритными показателями.Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей преобразователя.На фиг.1 приведена схема силовой части преобразователя; на фиг,2 принципиальная схема блока управления преобразователем; на фиг.З и 4 временные диаграммы, поясняющие принцип работы и формирования выходного напряжения преобразователя при угле регулированияг,=06 0 соответственно.Трехфазный преобразователь содержит модулятор 1 выполненный в виде трех стоек ключеи 2 - 7 (с управляющими входами М 1, М 1 - МЗ, МЗ), включенных между шинами питания преобразователя. Точки соединения ключей 2 - 7 подключены к концам первичных обмоток 8 и 9 соответствующих трансформаторов 10 и 11, Три однофазных демодулятора 12 - 14 на ключах 15 - 20 переменного тока с управляющими входами РМ 1, ЭМ 1 - РМЗ, ПМЗ подключены к вторичным обмоткам 21 - 23 соответствующих трансформаторов 10 и 11. Три вывода демодуляторов 12 - 14 объеди - йены в одну точку, общая средняя точка вторичных обмоток 21-23 трансформаторов 10 и 11 и оставшиеся выводы 24-26 образуют три выходных вывода преобразователя.Блок управления преобразователем содержит задатчик 27 частоты, связанный с первым 28 и вторым 29 делителями частоты. Выход первого делителя частоты 28 подключен к счетному входу С, первого ЗК-триггера 30, входам двух логических элементов 2 И-.НЕ 31 и 32 и модулятору 33 ширины импульсов (МШИ), Выход второго делителя 29 часто - ты подключне к счетным входам С и С второго 34 и третьего 35,1 К-триггеров. Установочные входы ) и К третьего .1 К-триггера 35 подключены соответственно к прямому Т. и инверсному Т вьгходам, а его прямой Тз и инверсный Т выходы - к установочным Ки Л входам второго ЛК- триггера 34, Выходь Т и Тр через первый формирователь 36 узких импульсов годсоединены квторому входу первого логическогоэлемента 2 И-НЕ 32, выходом подключенного к входу логического элемента 52 И 37, второй вход которого подключен к выходу логического элемента2 И-НЕ 31. Второй вход логическогоэлемента 2 И-НЕ 31 подсоединен к вы ходу второго формирователя 38 узкихимпульсов, связанного с выходамитретьего К-триггера 35. Выход логического элемента 2 И 37 соединен свходами шестиканального регистра 39, 15 установочными входами,1 второгоЗК-триггера 34 и К первого ЛК-триггера 30. Выходы регистра 39 МШИ 33,а также трех ЛК-триггеров 30,34 и35 подсоединены к входам двухканаль ных логических узлов 40 и 41. Каналлогического узла 40 выполнен в видечетырех логических элементов ЗИ 4245 (46 - 49), на выходах которьгх реализуются. следующие логические функ ции;зи 42 - я(т (Зи 46 - Йдгтз)ЗИ 43 - СС Т, (ЗИ 47 - ДДТ,),ЗИ 44 - Я(т (ЗИ 48 - . ЧДдт ) эЗи 45 - О 0,т (Зи 49 - ОЯ т ) .30 Выходы логических элементов ЗИ соединены с входами логического элемента 4 ИЛИ 50 (51), на выходе которогореализуются логические функции;4 ИЛИ 50 - ЦЦт+Ц т +,Я,Т+60В каждом канале логических узлов40 имеются также логические элементы2 И 52 и 53, выходы которых соединеныс выходом 8 МШИ 33, а также с выходомТ, (Т,) первого ЗК-триггера 30. Выходы логического элемента 4 ИЛИ 50 (51)соединены с одним входом логическогоэлемента 2 И 54 (55), второй вход которого соединен с выходом логического 45 элемента 2 И 52 таким образом, что наих выходах реализуются логическиефункции:2 И 54 -50 (Ч. Оут+О Я т +й Я т+0 й,т ) т, Б;2 И 55(0 Д т +ЯД,Т +0,0,Т,+0,0 т ) т 8Логические элементы 2 И 54(55) выходами соединены с входами логического элемента 2 ИЛИ 56(57), вторые входы которого соединены с выходами логического элемента 2 И 53, На выходе гго 1334323гического элемента 2 ИЛИ 56(57) реали- Б и Б с выходов этих элементов такс выходов этих элементов такзуется логическая функция: же логически складываются при помощи 2 ИЛИ 56 - М=(Ц,ЯТ+Я,ЯТ,+Я,ЯТг+ логического элемента 2 И 37 и поступа+(,( Т)Т,Я+Т,Я; 2 ИЛИ (57) - М=(ЯД 4 Т,+ ют на счетный вход шестиканального +ЯаОТ+ЧАТз+ЧЯТ 1) Т 8+Т 8регистра 39. С выходов регистра 39Выход логического элемента 2 ИЛИ получают прямоугольные симметричные 56(57) образует выход логического парафазные импульсы вида Я, - Я6 узла 40 М 1(М 2), связанный с управляю- (фиг,З), сдвинутые относительно друг щим входом М 1 ключа 6 модулятора, и 10 друга на угол /6. Сигнал Б с выхода подключен к входу логического злемен- первого делителя частоты синхронизирута НЕ, 58(59), выход которого образует ет работу МШИ 33. Длительность м сигинверсный выход М 1 (М 2) канала логи- нала Я Й , фиг,З и 4) пропорциональэческого узла 40, связанный с управля- на величине управляющего сигнала НЫф ющим входом М 1 (М 2) ключа 7(9) моду определяющего величину выходного наплятора. Каждый канал двухканального ряжения преобразователя. После осущелогического узла 41 включает логичес- ствления соответствующих логических кие элементы 2 ИИЛИ 60(61), входы операций над полученными последовакоторых подключены к соответствующим тельностями импульсов на выходах ловходам регистра 39 и выходам Т Т 20 гических узлов 40 и 41 получают новые первого ЗК-триггера 30 так, что напоследовательности управляющих импувыходе реализуются логические функльсов, определяемые приведенными лоции: гическими выражениями, Номер каждого2 ИИЛИ 60 - ПМ 1=Т,Я+ТОбф логического элемента 42-63 в логичес ИИЛИ 61 - ЭМ 2=ТЯ +Т,Ц,. 25 ких узлах 40 и 41 соответствует инВыход логического элемента 2 ИИЛИ дексу полученной последовательности 60(6 1) образует выход логического импульсов, некоторые из которых пред- (элемента) узла 41 ПМ 1(ЭМ 2), связан- ставлены на фиг,З и 4, Сформированные ный с управляющим выходом ЭМ 1(ПМ 2= последовательности импульсов У УЯф 8 =ВМЗ) ключа 20(18,16) демодулятора Зо 07, П, Б, Б поступают соответст-. и подключен к входу логического эле- венно на управляющие входы М М М1 ф гф мента НЕ 62(63), выход которого об- М,М, М силовых ключей 2 - 7 моду- разует инверсный выход ВМ 1(РМ 2=ЭМЗ) лятора 1. В результате на обмотках канала логического узла 41, связан- трансформаторов 8 и 9 формируется пеный с управляющим входом РМ 1(0 М 2= ременное модулированное напряжение35=РМЗ) ключа 19(17,15) демодулятора. вида 08,07, После демодуляции этогонапряжения в соответствии с управляюПринцип работы преобразователя щими сигналами У Б на выходе пребф Ь 1 поясняется временными диаграммами, образователя формируется трехфазное приведенными на фиг.З и 4: Бг - сиг О напряжение вида П - Б в нерегули- .Е 4 26выхода задатчика 27 частоты,синхронизирующего работу преобразо- (фиг,4) вариантах. вателя; Н,.1 Б - сигналы с выходовпервого 28 и второго 29 делителей Особенностью работы данного преобчастоты; У , Б , Б - сигналы с вы разователя является наличие только ходов первого 30, второго 34 и треть- .двух напряжений вида Н ,Б , используего 35,Ж-триггеров. Частоты сигналов емых для формирования трехфазного вы- Б и Н равны между собой, а сами ходного напряжения У- У , Фазовый сйгналы сдвинуты на угол Т /2 относи- сдвиг между этими напряжениями сосотельно друг друга. Частоты сигналов 5 тавляет 90 , а соотношение между вед,) и У(ы) связаны соотношени- личинами этих напряжений Б,/У =Б /Н = ем а, /а =М/И 1, где И - любое целое =1/43. По сравнению с известным пречисло. Формирователи узких 36 и 38 образователем, в состав которого вхоимпульсов осуществляют выделение . дят два трансформатора, имеющих по фронтов импульсов Б и П , после чего одной вторичной обмбтке, в предложен- сигналы Б и Б сравниваются при по- ном устройстве один из трансформатоИ мощи логических элементов 2 И-НЕ 31 и ров имеет две вторичные обмотки У 32 с сигналом ц з с выхода первого де- и У", однако число витков вторичной/ лителя 28 частоты. Сигналы совпадения обмотки первого трансформатора Уг.ра - равно числу витков трансформато-ра преобразователя-прототипа.,323 6 управляющими входами М 1,М 1,М 2,М 2 ключей модулятора, выходы второго - с управляющими входами ключей демодуляторов, причем связи между входами и выходами в первом канале второго ло Таким образом, предлагаемый преобразователь обеспечивает регулирование выходного напряжения при улучшенных массогабаритных показателях устройства в целом. Применение изобретения позволяет расширить область использования преобразователя. Формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения в регулируемое трехфазное, содержащий модулятор в виде трех стоек ключей с управляющими входами М 1,М 1 МЗ,МЗ, подключенных между шинами питания, два однофазных трансформатора, одни концы первичных обмоток которых подключены соответственно к точкам соединения ключей первых двух стоек, другие концы этих обмоток объединены и подключены к точке соединения ключей третьей стойки, два однофазных демодулятора на ключах переменного тока с управляющими входами ПМ 1,ЭМ 1 - ПМ 2, ЭМ 2, подключенных к вторичным обмот кам соответствующих трансформаторов, ,причем одни одноименные выводы демодуляторов объединены в общую точку, другие образуют два выходных вывода преобразователя, а также блок управления, включающий в себя эадатчик частоты, связанный через первый делитель частоты с коэффициентом деления М, и первый ЛК-триггер с парафазными выходами Т 1, Т 1 с управляющими входами МЗ,МЗ третьей стойки ключей модулятора так, что МЗ=Т 1,МЗ=Т 1 выход задатчика частоты соединен с входом второго делителя частоты с коэффициентом деления И подключенного к счетному входу С второго ЗК-триггера с установочными Л и К-входами, выход первого делителя частоты подключен к одному входу первого логического элемента 2 И-НЕ, выходом связанного с входом х-канального регистра с перекрестной связью с парафазными выходами О Я 1 ц;я и два двухканальных логических узла, одними входами подключенных к соответствующим выхопам упомянутого регистра и выходам Т 1, Т 1 первого и Т 2,Т 2 второго ЗК-триггеров, выходы первого логического узла связаны с гического узла выполнены реализующимиследующую логическую функцию:1)М 1-Т, Ц +Т Ч1 О отличающийся тем, что,с целью улучшения массогабаритных показателей и расширения функциональных возможностей, он снабжен третьимоднофазным демодулятором, выполненным15 аналогично двум первым на ключах переменного тока с управляющими входами И 13,0 МЗ и подключенным к введеннойвторой вторичной обмотке второго однофазного трансформатора, одним вы 2 О ходным выводом подсоединенным к общейточке первых двух демодуляторов, другим образующим третий выходной выводпреобразователя, в состав блока управления введен модулятор ширины им 25 пульсов, связанный входом с выходомпервого делителя частоты, выходом Яс одним из входом первого логическогоузла, также введен третий ЗК-триггер,установочными входами Л и Кэ подклю 30 ченный соответственно к прямому Ти инверсному Т выходам, счетным входом С - к счетному входу С, а прямым Т и инверсным Т .выходами - со 3 зответственно к установочным К и ЛЗ 5 входам второго ЗК-триггера, выходыТТ которого через введенный первыйформирователь узких импульсов подсоединены также к второму входу первогологического элемента 2 И-НЕ, выходом4 О подключенного к входу логическогоэлемента 2 И, второй вход которогоподключен к. выходу введенного второго логического элемента 2 И-НЕ, однимвходом подсоединенного к выходу пер 45 вого делителя частоты, другим черезвторой формирователь узких импульсов - с выходами третьего Ж-триггера, подключенными также к соответствующим входам первого логического5 О узла, регистр выполнен шестиканельным(1.=6) и подключенным входом к выходулогического элемента 2 И, а связи между входами и выходами логическихузлов выполнены реализующими следую 55 щие логические. функции:в первом логическом узлеМ 1-К,Ц,т,+1 З,О,Т, +ОД,Т,+О,О,Т, )т 5;+Т, Б, 13343во втором канале второго логического узла0 М 2=0 МЗ=ТЯ+Т,причем число витков каждой вторичной обмотки второго трансформатора в "ГЗ раз меньше числа витков вторичной об 23 8мотки первого трансформатора, а коэф-.фициенты деления первого н второгоделителей частоты связаны соотношени 1ем И 2 =- (М 1+ 1), где И 1 - любое целое