Устройство для управления регулируемым по напряжению преобразователем постоянного напряжения в трехфазное

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 19) (11) М 7/4 1)4 Н ВСЕСОО И ЕТЕЛЬСТВУ инст скин ые престоты,с ГОСУцАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО И ЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ(56) Хасаев О.И. Транзисторнобразователи напряжения и чаМ.: Наука, 1966, с. 52,Авторское свидетельство СУ 1415379, 20.02.85. Изобретение относится к электротехнике (преобразовательной техни,ке) и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания с синусоидальным, регулируемым (или стабилизированным) в определенном диапазоне выходным напряжением при работе на нагрузку, имеющую как активный, так и реактивный характер.Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения числа переключений, без утраты функциональных способностей регулирования выходного напряжения.На фиг.1 представлена схема силовой части преобразователя, на фиг.2 - принципиальная схема устрой ства управления преобразователем,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ ПО НАПРЯЖЕНИЮ ПРЕОБРАЗО. ВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей. За счет Фвведения в устройство управления преобразователя делителем частоты на два, трех УК-триггеров и их связей с элементами схемы уменьшено число переключений, ключей преобразователя. 4 ил. на фиг.3 - временные диаграммы, поя няющие принцип работы преобразователя и форма выходного напряжения преобразователя при фронтальном расположении регулировочной паузы ы,; на фиг 4 - то же, поясняющие принцип формирования выходного напряжения при центральном расположении регулировочной паузы о 6 .Регулируемый по напряжению пре" образователь постоянного напряжения в трехфазное содержит три мостовые инверторные ячейки 1-3, выполненные в виде двух основных стоек ключей на транзисторах (или других полностью управляемых элементах, например тиристорах) 4-15, шунтированных диодами 16-27 и третьей вспомогательной стойки ключей 28-33 переменного тока. Точки соединения клю 1471268чей основных .стоек 4-15 подключены к основной первичной обмотке 34-36 соответствующего выходного трансформатора 37-39, точка соединения ключей 28-33 вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной обмотки 40-42, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом соответствующей основной первичной обмотки 34-36, Вторичные обмотки 43-45 трех трансформаторов 37-39 соединены в звезду, Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задатчик 46 частоты, связанный с модулятором 47 ширины импульсов с выходом 8, а через делитель 48 частоты на два с входом двенадцатиканального регистра 49 с парафазными выходами Я,И(р (4 Ч,(Ц((1(1 р ВыполнеННОгор НД пример, на двенадцати триггерах 50- .61, В состав блока управления входят также три дополнительных 1 К-триггера 62-64, счетные входы которых объединены и подключены к выходу задатчика 46 частоты, и три аналогичных логических узла 65-67, связанных че- рез усилительно-развязывающий узел 68 с управляющими входами соответствующих ключей 4-15 и 2833. Выходы ЧЙ,рр Ч 10 Ч 1 о р Ч 606 триггеров 51, 59 и.55 непосредственно, минуя логические узлы 65-67, связаны с управляющими входами М , и М, ключей 4 и 5, 8 и 9; 12 и 13 первых основных стоек мостовых инверторных ячеек 1-3. Аппаратурная реализация логических узлов 65-67, обеспечивающая связи между их входами и выходами в каждом из них, определяется следующими логическими выражениями:М;,=Ц;0;П П 8+П 5,8;М =Я,(1,+ П Рщ 8+Р П 8для ключей 6 и 7, 10 и 11 14 и 15вторых основных стоек мостовых ячеек1-3 и30 35 40 45 50 55 дам подключены выходы модулятора 47 ширины импульсов 8 и выходы дополнительных 1 К триггеров 63 и 62 таким образом, что связи между ними определяются логическими выражениями: на выходе логического элемента ИЗ 69 П,Р 8, а на выходе логического элемента ИЗ 70 П(Р 8. После инвертиронання логический сигнал ртрей (р, р я) с нькода логического элемента НЕ 79 (80) поступает на входлогического элемента И 2 73 (74), другой вход которого подключен к выходу логического элемента И 2 71, где формируется сигнал, определяемый логическимвыражением 0,(4 (72- 1 Я). На выходе логического элемента И 2 73 (74), подключенном к одному из входов логического элемента ИЛИ 2 81 ЯЦР,ПЯ (82 - ЦЯ+Р(В йП 8) . На выходе логического элемента ИЛИ 2 81 (82), к второму входу которогоподключен выход логического элемента ИЗ , 70, (69), подключенном к одному из выходов логического узла 65 М р, (связанным с управляющим входом М д ключа 6), формируют упраялякний сигнал, определяеиай логическим выражением М,-=ЯДРРЯ + + Р Пу (82 м 0 04 Р Пр+Р 1 Р 8) Канал того же логического узла 65, предназначенный для формирования индекс х оказывается больше двенадцати (числа триггеров 50-61 в регистре 49), следует осуществить операцию замены Ч;=(1+, =Я, Аналогично индекс ш для фазы А принят равным 1, для фазы В ш = 3 и для фазы С ш = 5, а П =П,р=П р, Эти логические выражения могут быть реализованы различным образом при помощи стандартныхлогических микросхем. На фиг.2 представлен один из возможных вариантов.Так каждый логический узел 65-67содержит два логических элементаИЗ 69-70, восемь логических элементов И-НЕ 2 71-78, два логических элемента НЕ 79-80 и четыре логическихэлемента ИЛИ 2 81-84. Канал логического узла 65, предназначенный для 20 - формирования управляющего сигналаключом 6 (или 7) второй основнойстойки инверторной ячейки 1 и связанный выходом М(МА) через усилительно-развязывающий узел 68 с уп.равляющим входом Мй (М) упомянутого ключа 6 (7), содержитдва логических элемента ИЗ 69-70. К их вхо;55 5 147 управляющего сигнала М д (М ) ключом 28 (29) вспомогательной стойки, содержит два логических элемента И 2 75 и 76 (77 и 78), подключенных выходами к входам логического элемента ИЛИ 2 83 так, что на выходе последнего Формируют управляющий .сигнал, определяемый логическим выражением МА.,=Ч,Г +ЯЧ, (84 Маз= =(1 Ъ+Я Я) Эти выходы логического 1узла 65 связаны с управляющими входами М, Мключей 28 и 29. Два других логических узла бб и 67 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол 2/3 управляющих сигналов ключами Фаз А, В, С. Логические выражения, определяющие связи между логическими элементами в каждом канале всех трех логических узлов 65- 67, приведены выше.Принцип работы устройства для управления преобразователем поясняется временными диаграммами, представленными на Фиг.З. На этом чертеже представлены: Б - сигнал с выхода задатчика 46 частоты, синхронизирую- щего работу преобразователя, 0 сигнал с выхода делителя 48 частоты, Б - сигнал Б с выхода модулятора 47 ширины импульсов.- Длительность о 6 этого сигнала пропорциональна величине Б,ь, определяющего величину выходного напряжения преобразователя. С выхода регистра . 49 получают симметричные импульсы прямоугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на угол Т/12. Например, с выхода триггера 50 сигналы Яи Ч, с выхода триггера 51 сигналы Я, Я и т.д. (0,-Б, фиг.З). Каждый из дополнительных триггеров 62-64 синхронизирован соответствующим триггером регистра 49, При этом выходные сигналы Б -Б . сдвинуты на угол (/24 по отношению к сигналам П , Би П , соответственно. После осуществления логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических элементов 8 1-84 логических узлов 65-67 будут получены новые последовательности управляюших импульсов, определяемые вышеприведечными логическими выражениями. Номер каждого .логического элемента 69-84 в логическом узле 65 соответствует индексу полученной последовательности импульсов, некоторые из которых представлены 1268 6на Фиг.З. В результате ключи 4-15,28 - 33 преобразователя переключаютсяв соответствии с разработанным алгоритмом. Регулировочные паузы ь и дополнительные импульсы при этом вводятся не на всем интервале проводимости О - Т и Т - 2, а только наопределенном участке Й, и 0,фиг.З) . При симметричной нагрузкепреобразователя соединенной в звезду без нулевого провода фазное на-.прях(ение на нагрузке (при соответствующей величине регулировочной паузы ос,) будет иметь вид У (фиг. 3).При центральном расположении регулировочной паузы, тена интервале(2 К+1) о и (2 К+1) ф24 2 24 2 ( 41 ф 20фиг.4) сигнал управления ключом 7(М х) будет иметь вид Б. Фазныенапряжения Б, П и П будут иметьпри этом вид, представленный нафиг,4.Устройство для управления преобразователем позволяет обеспечитьрегулирование его выходного напряжения в определенном диапазоне. Приизменении относительной величинырегулировочной паузы . от 0 до 1, 30действующее значение выходного напряжения изменяется от 0,866 0 до0,441 Б (т.е. практически в том жедиапазоне, что и напряжение известного преобразователя от 0,866 Б, до0,425 П ). Основная гармоника выходного напряжения при этом изменяетсяот 1,219 Б до 0,582 Б, а коэффициент гармоник напряжения - от0,094 до 0,38 1 (для сравнения, визвестном Б,=1,219-0,588 Б К- 0,094-0,209) . В диапазоне изменения регулировочной паузы о от 0до 0,4 коэффициент гармоник изменяется от 0,094 до 0,368 (в извест ном - К 0,094-0,348) . Если, жесравнивать число переключений ключей преобразователя, то оказывается,что оно уменьшено в 2,75 раза, чтопозволяет соответственно уменьшитьдинамические потери в преобразователе, увеличить его КПД,без у 5 судшения регулировочных свойств. Устройство для управления преобразователем может найти применение при построении централизованных источников питания, когда требуется обеспечить как согласование номи 1471268нальных уровней напряжения питания и нагрузки, так и стабилизацию выходного напряжения при изменении напряжения питания в достаточно широких пределах (+203) при высоком качестве выходного напряжения.формула и з обретенияУстройство для управления регулируемым по напряжению преобразователем постоянного напряжения в трехфазное, включающим три мостовые ячейки, каждая в виде двух основных стоек ключей с управляющими входами М, М, и М , М соответственно и третьей всйомогательной стойки на ключах переменного тока с управляющими входами М;, Мгде= А, В, С индекс фазы, причем точки соединения ключей основных стоек каждой мостовой ячейки подключены к основной первичной обмотке соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к.одному концу дополнительной первйчной обмотки, другой конец которой соединен с разноименным по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, вторичные обмотки трех трансформаторов соединены в звезду, содержащее задатчик частоты двенадцатиканальный регистр с перекресной связью с нарафазными выходами О, 6 у. 1 дЧ Ч,.О,Ч, и три аналогичйо выполненные логических узла, к выходу задатчика частоты подсоединен также модулятор ширины импульсов, выходом Я подключенный к одному из входов логических узлов, выходы последних предназначены для соединения с управляющими входами М и Мсоответствующих ключей второйосновной и входами М , Мвспомогательной стоек трех мостовых ячеек,а управляющие входы ключей первыхосновных стоек Ми М, трех ячеекпредназначены для соедйнения с выходами двенадцатиканального регист-.ра непосредственно так, что М, = 1 р =0; М, = Ц;, где 1 = 1 9, 17)соответственно для 3 = А (В,С),=Я+, = (, отличающее "с я тем, что, с целью улучшенияэнергетических показателей путем 5 снижения числа переключений, оноснабжено делителем частоты на два,тремя дополнительными 1 К-триггерами, счетные входы которых объединеныи подключены к выходу задатчика час О тоты, установочные 1-, К-входы подключены к соответствующим выходамдвенадцатиканального регистра. так,что 1, -ОК-С, 1,-0 ю .-Ч, ф1=Цю КЯ вход регистра подклю чен к выходу делителя частоты на два,входом подключенного к выходу задатчика частоты, а парафазные выходы1 К-триггеров ПП,ПП подключены к входам логических узлов, приЗо чем связи между входами и выходамипоследних определяются следующимИлогическими выражениями: для ключей второй основной стойки мостовыхячеекМ=ЕД; П П, З+П Р ,8для ключей вспомогательной стойки 4 О М 3 з ЯЛм Он 0 мМ =ЧЯи. +Я+Я .згде ш = 4 (3, 5) соответственно дляТираж 64 писно твенно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул, Гагарина,1 оиз аказ 1615/5 НИИПИ Госуд твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб.д. 4/5