Преобразователь т-фазного напряжения в однофазное1всесоюзная 15 ватентйв” tfxhhqecjtagьиблиотеклэти недостатки обусловлены несовершеством примененной структуры систем управления, которые построены по многоканал

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социапистических Республик(51)м, кл,с присоединением заявки Йо Н 02 М 5/27 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 3004,81 В.И.Сенько, В,М.Скобченко, С.С.Подушко, Н.П.Макаренко, Ю.П.Большов, А,И.Лозовой и В.Н.Матвеев(71) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции 1 Изобретение относится к ехнике и может быть исп ектэовансснабже темах элек омных фазно 5 полнен- итудиловых мостыо 1 О ти недостатки обусловленыеством примененной структуправления, которые пострногоканальному принципу. несоры сены ершем О в автон сис тро ния.Известны преобразователи его напряжения в однофазное, вы ные в виде комплекта из М ампл но-импульсных модуляторов на с ключах с двухсторонней проводи а также содержащие блок управления, состоящий иэ заданного генератора, 2 М-канального распределителя импульсов и М окбнечных усилителей мощности 11 и 21.Недостатком этих преобразователей является низкое качество выходной энергии. Так при е = М = 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. Известна система управлен преобразователя частоты, выпго по так называемой структуре с суммированием в общем узле 31.Из известных схемных решений преобразователей в-фазного напряжения в однофаэное наиболее близким является преобразователь, содержащий М 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 Рбразуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую из последовательно связанных между собой задазяцего генератора и 2 М-канального распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам М основны . усилителей мощности, источника опорного напряжения, М дополнительных усилителей мощности, а также блока формирования управляющих напряжений, входами подключенного к выходам 2 М-канального распределителя импульсов и выходу задающего генератора, а выходами связанного со входами М дополнительных усилите 826526Поставленная цель достигается тем, что преобразователь в-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, задающий генератор и основной 2 М-канальный распределитель импульсов, выходы которого через лей мощности, причем выходы М основных и Я дополнительных усилителеймощности нагружены на управляющиевходы силовых ключей соответственноосновных и дополнительных стоек Мамплитудно-импульсных модуляторов.Блок формирования управляющих напряжений состоит иэ М каналов Формирования управляющих напряжений, каждыйиз которых выполнен в виде соединенных последовательно схемы выделенйяуправляющих импульсов, управляемогогенератора пилообразного напряжения,схемы сравнения, один иэ входов которой связан с источником опорногонапряжения, и схемы синхронизации,выголненной на комбинированном -Ктриггере, тактовым входом связаннымс выходом схемы сравнения, а управляющими 1-К входами соединенным ссоответствующими выходами 2 М-канального распределителя импульсов.Принцип работы основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляцииосновного в-фаэного переменного напряжения (в = 3) с частотой 1, вспомогательным в-фазным переменнйм напря-жением (в=3) с частотой 1 , Послепофаэной амплитудно-импульсной модуляции основного -фазного напряжениявспомогательным формируются промодулированные напряжения, алгебраическое суммирование которых дает квазисинусоидальное напряжение на выходепреобразователя 41.Существенным недостатком этогопреобразователя является наличие низкочастотной модуляции выходного на"пряжения, воэникакщей при несимметрии вспомогательного в-фаэного пере-менного напряжения. Несимметрия вспомогательного в-фазного переменногонапряжения является результатом неидентичности параметров М каналовформирования управляющих напряженийдруг относительно друга, в частности неидентичности пилообразных напряжений при неизменной величине опорного напряжения,Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем устранения в нем низкочастотной модуляциипервый комплект из М усилителей мощности связаны со входами силовыхключей первых из указанных стоек,второй комплект иэ М усилителей мощности, выходами связанных со входами силовых ключей вторых из указанных стоек, и, кроме того, блок формирования управляющих напряжений, входамиподключенный к выходам основного 2 М-канального распределителя1 Чимпульсов и выполненный в виде соеди-ненных последовательно схемы выделения управляющих импульсов, управляемого генератора пилообразного напряжения, схемы сравнения, одним извходов соединенной с источником опорного напряжения, а также схемы синхронизации, выполненной на триггере,управляющими входами связанного спарафазныьв выходами основного 2 М-.канального распределителя импульсов,20 дополнительно снабжен схемой ИЛИ,одним иэ входов подключенной к выходусхемы сравнения, другим входом - квыходу схемы выделения управляющихимпульсов, а выходом соединенной совходом схемы синхронизации, схемойвыделения установочных импульсов,одним из входов подключенной к выходу схемы сравнения, а другим входомк выходу указанной схемы ИЛИ, дополнительным 2 М-канальным распределите 30лем импульсов, выходами подключеннымк входам второго комплекта иэ М усилителей мощности, а управляющимивходами. соединенным с выходами схемсинхронизации, основным и дополнительным делителями частоты, тактовыми входами подключенными к выходу задакщего генеоатора, а выходами - соответственно к тактовым входам основного и дополнительного 2 М-канальных40 распределителей импульсов, причемдополнительный делитель частоты установочным входом связан с выходомсхем выделения установочных импульсов,На Фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого преобразователяпри в = М = 3; на фиг. 2 - структурная схема блока формирования управлякщих напряжений; на фиг, 3 - Пример выполнения схемы ИЛИ и схемы выделения установочных импульсов налогических элементах 2 И-НЕ, нафиг. 4 - дополнительный 2 М-канальныйраспределитель импульсов и схемасинхронизации, собранная на .триггере,на фиг. 5 - пример выполнения дополнительного делителя частоты на ком"бинированных 1.-К триггерах, нафиг. 6 - диаграмьи, поясняющие работуодноканальной систеьи формирования60 вспомогательного в;фазного переменного напряжения (вМ3),Предлагаемый преобразователь в-фазного напряжения в однофазное (фиг,1)содержит М амплитудно-импульсных мо 65 дуляторов 1 (М = в = 3), выполненных60 по схеме одйофазного инвертора в виде.двух стоек 2 и 3 силовых ключейс 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 и10 преобразователя, а также систему11 управления, состоящую иэ задающего генератора 12, основного 2 И-каналь-(Оного распределителя 13 импульсов,выходы которого через первый комплект14 из й усилителей 15 мощности связаны со входами силовых ключей первых иэ указанных стоек 2, второгокомплекта 16 иэ М усилителей 15 мощности, выходами связанных со входамисиловых ключей вторых из указанныхстоек 3, источника 17 опорного напряженйя, блока 18 формированияуправляющих напряжений, входами. соедииенного с одними из парафазныхвыходов 19 основного 2 й-канальногораспределителя 13 импульсов, входом20 связанного с источником 17 опорного напряжения, дополнительного д 52 й-канального распределителя 21 импульсов, выходами подключенного ковходам второго комплекта 16 из И усилителей 15 мощности, а управлякщимивходами 22 соединенного с соответствукщими выходами блока формированияуправляющих напряжений, основного23 и дополнительного 24 делителейчастоты, тактовыми входами 25 подключенными к выходу задающего генератора 12, а выходами 26 - советственно к тактовым входам основного 13и дополнительного 21 2 И-канальныхраспределителей импульсов, причемдополнительный делитель 24 частотыустановочным входом 27 связан с выходом блока 18 формирования управляющих напряжений с выходом 28 схемывыделения установочных импульсов.Блок 18 формирования управляющих напряжений (фиг.2) выполнен в виде 4соединенных последовательно схемы 29выделения управляющих импульсов,управляемого генератора 30 пилообразного напряжения, схеьи 31 сравнения,одним из входов 20 соединенной с50источником 17 опорного напряжения,схемы 32 синхронизации, выполненнойна триггере 33, управляющими 1-Квходами связанном с парафазными выходами 19 основного 2 й-канальногораспределителя 13 импульсов, схемыИЛИ 34, одним из входов подключеннойк выходу 35 схемы 31 сравнения, другим входом - к выходу 36 схемы 29выделения управляющих импульсов, авыходом 37 соединенной со входомсхемы 32 синхронизации, схемы 38выделения установочных импульсов, одним из входов подключенной к выходу35 схемы 31. сравнения, другим входом - к выходу 37 схемы 34 ИЛИ, при чем выход 28 схемы 38 выделенияустановочных импульсов связан с установочным входом 27 дополнительного делителя 24 частоты.На тактовые входы 25 основного23 и дополнительного 24 (фиг.5) делителей ча .тоты поступают импульсы39 (фиг,6) с выхода задающего генератора 12. Основной и дополнительный делители частоты выполнены по одинаковой схеме, например, на комбинированных 1-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 од оснорного 2 й-канального распределителя 13 импульсов (йе = 3). На выходах основного 2 Н-канального распределителя 13 импульсов формируются напряжения 41, 42 и 43 (противофазные напряжения для наглядности не показаны), сдвинутые друг относительно друга на 120 ф.Синхронно с напряжением, например, 41, принятым за ведущее, схемой 29 выделения управляющих импульсов вырабатываются управляющие импульсы 44, запускащцие управляемый генератор 30 пилообразного напряжения, на выходе которого получаем пилообразное напряжение 45. Пилообразное напряжение 45 поступает на один иэ входов схем 31 сравнения, на другой вход 20 которой подается опорное напряжение 46 с источника 17 опорного напряженияВ 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 -К триггере 33, поступает ведущее напряжение 41 с парафаэных выходов 19 основного 2 Н-канального распределителя 13 импульсов, в результате чего на выходах схемы 32 синх" ронизации формируется синхронизирующее напряжение 48, сдвинутое на уголотносительно ведущего напряжения 41. Величина угла д зависит от уровня опорного напряжения 46.В моменты сравнения опорного напряжения 46 и пилообразного напряжения 45 схемой 38 выделения установоч 826526тудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде двух стоек силовых ключейс двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформаторы, последовательно соединенные выходные обмоткикоторых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления,содержащую источник опорного напряжения, задающий генератор, основной2 М-канальный распределитель импульсов,выходы которого через первый комплектиз М усилителей. мощности связаны совходами силовых ключей первых из укаэанных стоек, второй комплект из Мусилителей мощности, выходами связанных со входами силовых ключей вторыхиз указанных стоек, и, кроме того,блок формирования управляющих напряжений, входами подключенный к выходам основного 2 М-канального распреде О лителя импульсов и выполненный в видесоединенных последовательно схемывыделения управляющих импульсов,управляемого генератора пилообразногонапряжения, 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 2 М-канального распределителя импульсов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения качества выходногонапряжения путем устранения в немнизкочастотной модуляции,он дополнительно снабжен схемой ИЛИ, однимиэ входов подключенной к выходу схемы сравнения, другом входом в . к выходу схем выделения управляющих импульсов, а выходом соединенной совходом схемы синхронизации, схемой 40 выделения установочных импульсов,которая одним из входов подключенак выходу схеьи сравнения, другим входом к выходу укаэанной схемы ИЛИ,дополнительным 2 М-канальным распреде лителем импульсов, выходами подключенным ко входам второго комплектаиз М усилителей мощности, а управляющими входами соединенным с выходамиЪсхемы синхронизации, основным и до О полнительным делителями частоты,тактовыми входами подключенными к выходу задающего генератора, а выходами - соответственно к тактовым входам основного и дополнительного 2 М -канальных распределителей импульсов, причем дополнительный делительчастоты установочным входом связанс выходом схемы выделения установочных импульсов. Формула изобретенияПреобразователь е-фазного напряжения в однофазное, содержащий й ампли" ных 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 опорного 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 2 М-канального распределителя 21 импульсов, выполненного например, по схеме парафаэного сдви-гающего регистра. Тактовый вход дополнительного 2 М-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 2 й-канального распределителя 21 импульсов. На выходах дополнительного 2 й-канального распределителя 21 ймпульсов формируются напряжения 51, 52 и 53, сдвинутые относительно напряжений 41, 42 и 43 на угол Ч =+ Т, где Т - период следования импульсов 39 с выхода задающего генератора 12, т.еошибка 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 щ-фаэное, (.в = 3) переменное напряжение 54, 55, 56 с высокой степенью симметрии.Таким образом, применение одноканальной системы формирования вспомогательногор -фазного переменного напряжения позволяет значительно улучшить качество выходного напряжения путем устранения в нем низкочастотной модуляции. бО Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Карташов Р.П., Чехет Э,И.функциональные схемы преобразователей частоты. Устройства преобразова тельной техники. Вып. 2, Киев, 1969.2. Пьяных Б.Е. Исследование не,сиюетричных режимов преобразователей частоты с однократной модуляцией. Дис. на соиск. учен степени канд. техн. нау ИЭД АН УССР, Киев, 1972.3. Иыцык Г.С. Исследование и разработка способов преобразования параметров электроэнергии с помощью статических преобразователей. Канд. дис,.М МЭИ, 1972, с. 351. 4. Авторское свидетельство ССРпо заявКе Р 2641860/07,кл. Н 02 М б/27, 07,0778.82 б 526иг,За.ГВНИИПИ Заказ 2532/77 Тираж 730 Подписное Филиал ППП Патент, г. Уигород, ул. Проектна