Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в регулируемое трехфазное

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 153 04 Н 02 М 7 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН эованного по условия улучшенные ли устройс преобразов регулируемыми параметрами. Цебретения - улучшение качестваного напряжения и повышениеройство обеспечивает управление преобразователем постоянного напряженияв регулируемое трехфазное. Регулирование напряжения производится методом частичного широтно-импульсногорегулирования без присущего ему усложнения известной силовой частипреобразователя. Устройство для уп-;равления преобразователем содержитдва делителя частоты, шестиканальныйраспределитель импульсов, два 1 Ктриггера, вспомогательный логическийузел и два основных логических узла,выходы которых связаны с управляющими входами силовых ключей преобразователя, два элемента 2 ИЛИ и два логических элемента НЕ. 4 ил. ль изо выходКПД. УстГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский текстильный институт им.А.Н.Косыгина и Московский энергетический институт(56) Авторское свидетельство СССР Кф 736309, 30,05.80.Тонкаль В.Е. и др, Полупроводниковые преобразователи модуляционного типа с промежуточным звеном повышен ной частоты. - Киев: Наук. думка, 1981, с. 187-192, 211-213.Авторское свидетельство СССР 11 1359872, 27.09.85.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В РЕГУЛИРУЕМОЕ ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении источников вторичного электропитания как централизованного,так и децентралипа во всех случаях, когдэксплуатации требуютсяассогабаритные показатеа и повышенное качествоной электроэнергии сИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении источниковвторичного электропитания как централизованного, так и децентрализованного типов во всех тех случаях, когдатребуются улучшенные массогабаритныепоказатели и повьшенное качество преобразованной электроэнергии, 10Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения преобразователя при его регулировании и повышение КПД за счет уменьшения числапереключений его ключей в единицу 15времени.На фиг,1 представлена схема предлагаемого устройства для управленияпреобразователем; на фиг2 - временные диаграммы, поясняющие принцип 20формирования управляющих сигналовключами преобразователя; на фиг3 впринципиальная схема силовой частипреобразователя, для управления которого применяется предлагаемое устрой ство; на фиг.4 - временные диаграммы,поясняющие принцип формирования выходного фазного напряжения на нагрузке при одном значении угла регулирования с Ф О, 30Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в регулируемое трехфазное (силовая часть которого представлена на фиг.З). включает в себя эадатчик 1 частоты, подключенный к первому 2 и второму 3 делителям частоты, выходы которых подключены к входам элемента 2 И-НЕ 4, Выход последнего подключен к входушестиканального распределителя 5 им пульсов, выполненного из шести 1 К- триггерах 6-11. Выходы первого 2 и второго 3 делителей частоты подсоединены также к входам логического элемента 2 ИЛИ 12, кроме того, выход 45 второго делителя 3 частоты подключен к счетному входу первого 1 К-триггера 13 и к тактовому входу модулятора 14 ширины импульсов. Выход логического элемента 2 ИЛИ 12 подключен к счетному входу второго 1 К-тригге ра 15, установочный вход 1 которого объединен с установочным входом 1 первого 1 К-триггера 13 и подсоединен к выходу логического элемента 2 И-НЕ 4. Инверсный выход второго 1 К-триг 55 гера 15 с подключен к одному из входов второго логического элемента ИЛИ 16, другой вход которого соединен с выходом модулятора 14 ширины импульсов Б. В состав устройства для управления преобразователем входят также три логических узла: дополнительный 17 и два основных 18 и 19, осуществляющих формирование управляющих сигналов ключами преобразователя.Дополнительный логический узел 17 содержит два канала, В состав первого входят первый логический элемент НЕ 20 логический элемент 2 ИИЛИ 21 и второй логический элемент НЕ 22.Связи между выходами Я и Я первого 1 К-триггера 13, выходом Б модулято ра 14 ширины импульсов, выходомвторого 1 К-триггера 15, входом первого канала дополнительного логического узла 17 и его выходом Р определяются следующим логическим выражением:Е = й + 8) Яэ + (0+ 8) Ч 1Второй логический элемент НЕ 22 осуществляет инвертирование этого сигнала. Второй канал дополнительного логического узла 17 содержит также логические элементы НЕ 23 и 2 ИИЛИ 24, Связи между входами этих элементов 23 и 24 с выходами некоторых из перечисленных узлов и элементов (13 и 14) с выходом Н второго канала дополнительного логического узла 17 определяется логическим выражениемН = а 8 + а 8Выходы Г, Р, Н дополнительного логического узла 17 подключены к входам первого основного логического узла 18, другие входы которого соединены спарафазными выходами Я Я, - Ч 5, первой половины 1 К-триггеров 6-8 две - надцатиканального распределителя 5 импульсов и выходами 1, Я первого 1 К-триггера 13.Логический узел 18 выполнен в виде трех идентичных каналов, каждый из которых содержит четыре логические элемента ЗИ 25-36, логический элемент 4 ИЛИ 37-39 и логический элемент НЕ 40-42. На выходе логического элемс нта ЗИ 25 формируют сигнал, олречеляемый логическим выражс нпсм Ц, Д соответственно на вью ч ло; пч.ского элемента ЗИ 26 - э Ы, 27 - с 1,Г, 2840 4 е 50 55 сов 0. В результате на выходе триггера 15 будет сформирована последовательность модулированных по длительности импульсов вида У , поступающаяиа вход второго логического элемента 2 И 16, на второй вход которого поступает последовательность импульсов Я с выхода модулятора 14 ширины импульсов. Модулятор 14 обеспечивает в соответствии с сигналом Цформирование последовательности импульсов Бр, скважность которых изменяется от 0 до 1. Логические узлы 17 19 выполнены на стандартных микросхемах, обеспечивающих реализацию известных логических операций. Сигналы на выходах некоторых иэ них представлены на фиг2Номера последовательностей сигналов соответствуют номерам микросхем.Особенностью работы модулятора 49 является использование общей стойки ключей 56 и 57 для формирования модулированных напряжений 61-63 всех трех фаэ преобразователя.На управляющие входы Мр, М этих ключей подают сигнал Я , Я с выхода триггера 13 Б 1, обеспечивающий переключение этих ключей с постоянной частотой. На управляющие входы М М 1 - М , Мостальных ключей 50-55 модулятора 49 сигналы управления подают с большей или равной частотой при углах регулирования а= 0 либо сигнал равной частоты и сигнал переменной скважности типа УУ , (типа Г,Н) (У - Уз на фиг,2) при р( Ф 0 на соответствующих интервалах проводи-мости, обусловленных требуемым фазовым сдвигом управляющих сигналов. Наличие одинаковой частоты коммутаций ключей 50-55 и 56, 57 модулятора 49 позволяет сформировать на обмотках трансформаторов 61-63 переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы (например, на интервале 11/6 - 7/2 Пр на фиг,4) . Введение регулировочной паузы длительностью Ы в сигнал управления Бэтими же ключами на интервале проводимости 7/2 - 5 и/6, обеспечивает формирование соответствующего сигнала (фиг,4)Отличие частоты коммутации ключей 50-55 от частоты коммутации ключей 56 и 57 позволяет сформировать переменное модулированное напряжение при Ы = О, либо напряжение вида Уср на интер 5 1 О 15 20 25 30 35 валах -й/6 - Г/6 и 5 Р/6 - 7 Э/6. Такая форма напряжения позволяет получить на выходах трех модуляторов, ключи которых переключаются с постоянной частотой, но с изменением порядка чередования фаз через полу - . период выходной частоты (0 4 - Ц на фиг,2), фазное напряжение преобразователя вида Цр или линейное цщ (фиг.4).Сравнивая число переключений силовых ключей 50-57 и 70-75 преобразователя управляемого от предлагаемого устройства с числом переключений тех же ключей в известном устройстве, можно показать, что в ключах модулятора 49 оно, хотя и увеличива - ется примерно в 1,5 раза, зато в демодуляторах уменьшается в 2 раза. Динамические потери в транзисторных ключах преобразовательных устройств существенно зависят от напряжения коммутации. Обычно преобразователи такого типа для преобразования постоянного напряжения питания 27 В в напряжение порядка 200-220 В, т,е, ключи демодуляторов работают при по вышенном напряжении, определяющем и больший уровень динамических потерь, Таким образом, хотя число переключейний ключей модулятора и возросло, при указанных соотношениях входного и выходного напряжений общие динамические потери уменьшаются примерно в 1,6 раза, а КПД преобразователя увеличится на 5-8 Х.Предложенный алгоритм регулирования выходного напряжения позволяет также улучшить его качество. Диапазо регулирования 1-0,57. При этом для случая р( = а/макс, когда Б,вин"вы мкс э г (О) = 0,31.Для того же значения величины выходного напряжения в известном устройстве величина К,( составляет примерно 1,12, т.е, хуже чем в предлагаемом в 3,6 раза.Предлагаемое устройство для управления преобразователем может найти применение при построении централизованных источников питания, когда требуется обеспечить как согласование номинальных уровней напряжений питания и нагрузки, так . и стабилизацию выходного напряжения при изменении напряжения питания в достаточно широких пределах (1207.) при высоком качестве выходного напряжения и энер+ ъаз + аааР 55 дм, = а,а,+ а 4 дм= аа, аа,; дмз=а,а +аА 7 141 гетических показателях преобразователя. Формула изобретенияУстройство для управления преобразователем постоянного напряжения в регулируемое трехфазное, включающим в себя модулятор в виде четырех стоек ключей с управляющими входами М , М, - М, М+, подключенных между шинами питания, три однофазных трансформатора, одни концы первичных обмоток которых подключены соответственно к точкам соединения ключей первых трех стоек, другие их концыобъединены и подключены к точке соединения ключей четвертой стойки, итри однофазных демодулятора на ключах переменного тока с управляющимивходами ДМ, ДМ- ДМ ДМ подключенных к вторичным обмоткам соответствующих трансформаторов, причемодни одноименные выводы демодуляторов объединены, а другие образуютвыходные выводы преобразователя, содержащее два делителя частоты, подключенных входами к выходу задатчика частоты, а выходами - клогическому элементу 2 И-НЕ, выход последнегосвязан со счетным входом шестиканального распределителя импульсов, выполненного на шести 1 К-триггерах сперекрестными связями у одной половины триггеров, причем парафазныевыходы а а, - а, а этих триггеров подключены к соответствующимвходам двух основных логических узлов, три пары выходов М, М, - МЗ,Мз первого из которых и три пары выходов ДМ, ДМ- ДМ , ДМ второгосвязаны с управляющйми входами ключей модулятора и демодулятора, соответственно, а также первый 1 К-триггер с парафазным входом а,связанным с управляющими входамиключей четвертой стойки модулятора.так, что М= а , М 1= а, и второй1 К-триггер с выходом а , модуляторширины импульсов, тактовым входом ссвязанный со счетным входом первого1 К-триггера, выходом Я - с первымвходом дополнительного логическогоузла, включающего в себя логическиеэлементы совпадения, и два логических элемента 2 ИЛИ с выходами Г, Н,другие входы которого подключенык выходам а, а первого 1 К-триггера и связаны с выходом авторого 5382 в1 К-триггера,связи между выходамиБ и а, а упомянутых модулятора ширины импульсов и первого 1 К-триггераи выходом Н определяются логическим 5выражением Н = аЯ + а Я, причемукаэанные выходы Р, Н и выходы а,апервого 1 К-триггера подключены коставшимся входам первого и втОрогоосновных логических узлов, установочный вход 3 первого 1 К-триггераподключен к выходу упомянутого логического элемента 2 И-НЕ, а его счетный вход соединен с выходом второгоделителя частоты, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью улучшениякачества выходного напряжения иповьппения КПД за счет уменьшения числа переключений его ключей в единицувремени, оно снабжено двумя логическими элементами 2 ИЛИ и двумя логическими элементами НЕ, вторая пойовина 1 К-триггеров вьппеупомянутогошестиканального распределителя им пульсов выполнена с перекрестнойсвязью, причем их счетные входыподключены к соответствующим выходампервой половины 1 К-триггеров, счетные входы последних подключены к выходу логического элемента 2 И-НЕ непосредственно, связи между вышеупомянутыми логическими элементами,распределителем импульсов, модуляторомширины импульсов, первым и вторым 351 К-триггерами, дополнительным логическим узлом и выходами устройствачерез первый и второй логические узлы, а также выполнение этих логических узлов определяются следующими логическими выражениями:е = (а, + 5) а + (а, + 5) а,м= а,а,а+ а,а,н + + а,а,е+ аа,е; а 1 а 3 а+ ааан +/Е Х с,У оставитель О,Парфеновехред Л. Кравчук Корректор М.Пож дактор С, Патруц.ева ЗЯЯ 2 53 пиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. ектная,роняв дствен ТираИ 1 И 1 ПИ Го с удпо делам035, Москва,рственного чобретений Ж, Рауш Подписноеомитета СССРоткрьтииая наб, д, Й/5