Способ формирования выходного напряжения выпрямителя
Изобретение относится к области преобразовательной те.хники и может быть использовано в преобразователях напряжения, тока и частоты, выполненных на управляемых вентилях. Цель изобретения - улуч- njenne качества выходного напряжения и входного тока. Б данном способе широтноимпульсной модуляции на первом этапе изменяют мо.менты замыкания (размыкания) одного ключа относительно вторых фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно первых фаз. На третьем этапе одновременно изменяют моменты замыкания (размыкания ) одного ключа относительно третьих фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно вторых фаз. На четвертом этапе изменяют моменты замыкания и размыкания одного или двух ключей относительно первых фаз при замкнутом состоянии третьего ключа на интервале третьих фаз. На пятом этапе одновре.менно изменяют моменты замыкания (размыкания) одного ключа относительно вторых фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно первых фаз при замкнутом состоянии третьего ключа на интервале третьих фаз. На шестом этапе изменяют моменты замыкания и размыкания одного ключа относительно первых фаз при замкнутом состоянии двух других ключей на интервалах вторых и третьих фаз в течение периода выпрямленного напряжения на нагрузке. Это позволяет уменьшить уровень пульсаций выходного напряжения, качеств о спектрального состава выходного напряжения и входного тока и тем самым улучшить качество выходного напряжения и выходного тока. 6 ил. со (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1403294
А1 (51) 4 Н 02 М 7 12
ОПИСДНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А BTOPGHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 ) 4101452/24-07 (22) 04.06.86 (46) 15.06.88. Бюл. ¹ 22 (71) Фрунзенский политехнический HHcTHTvT (72) Р. P. Храмшин (53) 621.314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 888328, кл. Н 02 М 7/!2, 1979. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в преобразователях напряжения, тока и частоты, выполненных на управляемых вентилях. Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения и входного тока. В данном способе широтноимпульсной модуляции на первом этапе изменяют моменты замыкания (размыкания) одного ключа относительно вторых фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно первых фаз. На третьем этапе одновременно изменяют моменты замыкания (размыкания) одного ключа относительно третьих фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно вторых фаз. На четвертом этапе изменяют моменты замыкания и размыкания одного или двуx ключей относительно первых фаз при замкнутом состоянии третьего ключа на интервале третьих фаз. На пятом этапе одновременно изменяют моменты замыкания (размыкания) одного ключа относительно вторых фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно первых фаз при замкнутом состоянии третьего ключа на интервале третьих фаз. На шестом этапе изменяют моменты замыкания и размыкания одного ключа относительно первых фаз при замкнутом состоянии двух других ключей на интервалах вторых и третьих фаз в течение периода выпрямленного напряжения на нагрузке.
Это позволяет уменьшить уровень пульсаций выходного напряжения, улучшить качество спектрального состава выходного напряжения и входного тока и тем самым улучшить качество выходного напряжения и выходного тока. 6 ил.
1403294
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямительных установках, состоящих из последовательно включенных выпрямительных секций, каждая из которых подключена к соответствующей фазе питающей сети.
Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения и входного тока.
На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие способ на примере формирования выходного напряжения тремя выпрямительными секциями, подключенными к трехфазной сети переменного тока, с числом центров q= 12; на фиг. 2 —— схема трехфазного выпрямителя; на фиг. 3-6 — — устройство для реализации способа.
Схема трехфазного выпрямителя (фиг. 2), реализующего способ, содержит три идентичные по всей структуре выпрямительные секции 1 З,каждая из которых содержит однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель 4 — б, ключ 7--9 и шунтирующий диод 10 — 12.
В каждой секции 1 — 3 ключ 7 — 9 одним выводом соединен с общей точкой диодов катодной группы выпрямителя 4 — 6, а другим выводом через шунтирующий диод 10 — 12 —— с общей точкой диодов анодной группы соответствующего выпрямителя. Шунтирующие диоды 10- 12 секций 1- — 3 соединены последовательно между собой и с нагрузкой
13. Питание выпрямительных секций осуществляется от трехфазной сети.
Устройство (фиг. 3) содержит синхронизатор 14, вырабатывающий короткий импульс в момент, когда мгновенное значение напряжения фазы А равно нулю, К вЂ” Sтриггер 15, осуществляющий запуск и остановку ждущего генератора 16, частота которого равна 2q1,, f, - частота напряжения сети, счетчик импульсов 17, дешифратор 18, выделяющий импульс, который является последним импульсом генератора 16 на полупериоде напряжения сети в фазе А, блок 19 формирования центров первых, вторых и третьих групп для каждой фазы питающего напряжения, блок 20 формирования широтно-модулированных импульсов на отдельных поддиапазонах, блок 21 формирования управляющих импульсов. Блок 19 (фиг. 4) содержит шесть дешифраторов
22 27, формирующих короткие импульсы соответственно в моменты О, л/6, л/3, -c/2, 2л/3, 5т/6 в течение полупериода напряжения сети в фазе А, шесть триггеров 28 — 33, три элемента ИЛИ вЂ” HE 34--36. Блок 20 (фиг. 5) может быть выполнен по традиционной схеме фазовых регуляторов и содержать интегратор 37, осугцествляющий формирование опорного пилообразного напряжения, и шесть идентичных каналов, каждый из которых содержит компаратор
38 — 43, выделяющий момент равенства опорного и управляющего напряжения ()).р., фор.
5 !
О
55 мирователи 44 — 49 прямоугольных импульсов, элементы ИЛИ 50 — 53, дифференцирующие цепочки 54 — 63. триггеры 64 — 68, элементы 69 — 73. Блок 21 (фиг. 6) содержит три идентичных блока 74 — 76, каждый из когорых содержит четырнадцать логических элементов И 77 — 90, три элемента HE 91 — 93, шесть элементов ИЛИ 94 — 99, пять формирователей 100 — 104 разрешающих импульсовов, которые сохраняют логическое состояние «1» только при наличии на их входе и м п ул ьсо в.
Выход синхронизатора 14 (фиг. 3) соединен с первым входом триггера 15. Выход триггера 15 соединен с входом генератора
16, выход которого соединен с входом счетчика 17. Выход Mëà„cøåão разряда счетчика
17 соединен с входом интегратора 37 олока 20. Выходы счетчика 17 соединены с входами дешифраторов 22 — 27 блока 19 и дешифратора 18, выход которого соединен со вторым входом триггера 15. В блоке 19 выход дешифратора 22 соединен с первым выходом триггера 31 и вторым входоv. триггера 33. Выход дешифратора 23 соединен со вторым входом триггера 28 и первым входом триггера 32. Выход дешифратора 24 соединен с первым входом триггера 29 и вторым входом триггера 3! . Выход дешифратора
25 соединен с первым входом триггера 30 и вторым входом триггера 32. Выход дешифратора 2б,соединен с первым входом триггера 33 и вторым входом триггера 29. Выход дешифратора 27 соединен с первым входом триггера 28 и вторым входом триггера 30.
Выход триггера 28 соединен с первым входом элемента 34 и с первым входом блока 74.
Выход триггера 29 соединен со вторым входом элемента ИЛИ вЂ” НГ 34 и с -ретьим входом блока 74. Выход элемента 34 соединен со вторым входом блока 74. Выход триггера
30 соединен с первым входом элемента
35 и с первым входом блока 75. Выход триггера 31 соединен со вторым входом элемента 35 и с третьим входом блока 75. Выход элемента 35 соединен со вторым 115 зходом блока 75. Выход триггера 32 соединен с первым входом элемента 36 и с первым входом блока 76. Выход триггера 33 соединен со вторым входом элемента 36 и с третьим входом блока 76. Выход элемента 36 соединен со вторым входом блока 76. В блоке 20 выход интегратора 37 соединен с первыми входами компараторов 38 43, va вторые входы которых подается U> р. На третьи входы компараторов 39 — 43 подаются соответствующие напряжения смещения. Выход каждого компаратора 38 -43 соединен с входом соответствующего формирователя 44—
49. Выход формирователя 44 соединен с первым входом элемента 69 и с цепочкой 54, выход которой соединен со входом S триггера 64. Выход триггера 64 соединен со вторым входом элемента 69. Выход формирователя 45 соединен с первым входом элемен1403294 та 70 и с цепочкой 56, выход которой соединен со входом S триггера 65. Выход триггера 65 соединен со вторым входом элемента 70. Выход формирователя 46 соединен с первым входом элемента 71 и с цепочкой 58, выход которой соединен со входом S триггера 66. Выход триггера 66 соединен со вторым входом элемента 71. Выход формирователя 47 соединен с первым входом элемента 72 и с цепочкой 60, выход которой соединен с входом S триггера 67. Выход триггера 67 соединен со вторым входом элемента 72. Выход формирователя 48 соединен с первым входом элемен. та 73 и с цепочкой 62, выход которой соединен со входом S триггера 68. Выход триггера 68 соединен со вторым входом элемента 73. Выходы формирователей 45 — 49 соединены с входами элемента 50, выход которого через цепочку 55 соединен со входом триггера 64. Выходы формирователей 46 — 48 соединены со входами элемента 51, выход которого через цепочку 57 соединен с входом триггера 65. Выходы формирователей
47 — 49 соединены со входами элемента 52, выход которого через цепочку 59 соединен со входом S триггера 66. Выходы формирователей 48 и 49 соединены со входами элемента 53, выход которого через цепочку
61 соединен со входом Я триггера 67. Выход формирователя 49 через цепочку 63 соединен со входом триггера 68. Выход элемента 69 соединен с четвертыми входами !08, 117, 126 блоков 74 — 76. Выход элемента 70 соединен с пятыми входами блоков 74 — 76.
Выход элемента 71 соединен с шестыми входами блоков 74 — 76. Выход элемента 72 соединен с седьмыми входами блоков 74—
76. Выход элемента 73 соединен с восьмыми входами блоков 74 — 76. Выход формирователя 49 соединен с девятыми входами блоков 74 — 76. Блоки формирования управляющих импульсов 74 — 76 полностью идентичны, поэтому рассмотрим соединения элементов на примере блока 74. Первый вход соединен с первыми входами элементов 77, 80, 82, 83, 85. Второй вход соединен с первыми входами элементов 78, 81, 84 и элемента 98. Третий вход соединен с элементом
79 и элементами 96 — 98. Четвертый вход соединен со вторым входом элемента 77.
Пятый вход соединен со вторым входом элемента 78, со входом формирователя и через логический элемент 91 со вторым входом элемента 83, выход которого соединен со входом элемента 94. Выход элемента 78 соединен со входом элемента 94. Выходы элемента 94 и формирователя 100 соединены со входами элемента 86. Шестой вход соединен со вторым входом элемента
79, со входом формирователя 101 и через элемент 92 со вторым входом элемента
84, выход которого соединен со входом элемента 95. Выход элемента 79 соединен со входом элемента 95. Выходы элемента 95 и
55 формирователя !01 соединены со входами элемента 87. Седьмой вход соединен со входом формирователя 102 и со вторым входом элемента 80, выход которого соединен со входом элемента 96. Выходы элемента 96 и форм и ровател я 102 соединены со входам и элемента 88. Восьмой вход соединен со вторым входом элемента 81, со входом формирователя 103 и через элемент 93 со вторым входом элемента 85, выход которого соединеH с входом элемента 97. Выход элемента 81 соединен с входом элемента 97. Выходы элемента,97 и формирователя 103 соединены со входами элемента 89. Девятый вход соединен с входом формирователя
104 и с вторым входом элемента 82, выход которого соединен с входом элемента 98. Выходы элемента 98 и формирователя 104 соединены с входами элемента 90. Выходы элементов 77, 86, Hi, 88, 89, 90 соединень с входами элемента 99. Выходы блоков 74 — 76 являются выходами устройства формирования управляющих импульсов.
Выходное напряжение на нагрузке 13 формируется выпрямителями 4 — 6 при замыкании ключей 7 — 9.
На первом поддиапазоне регулирования Ua x (фиг. 1, 2) в момент ti(t ) подают импульс управления на замыкание ключа
7 при разомкнутых ключах 8 и 9. При этом на интервале ti — t (t — -4) через ключ 7 и диоды 1 и 12 к нагрузке 13 прикладывается импульс выходного напряжения (фиг, 1,а) с секции !.
В момент t (t,) подают импульс управления на размыкание ключа 7. На интерва1ах !и — ti, 1 — t,;, 4 — (э при разомкнутых ключах 7 — 9 выходное напряжение равно нъ лк).
В момент t;,(t-,) подают импульс управления на замыкание ключа 9. При этом на интервале t — ti;(t-,— t>) через ключ 9 и диоды
10 и 11 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,в) с секции 3.
В момент tl;(t;) подают импульс управления на размыкание ключа 9. На интервалах !г,— -t-;, ts — -1, при разомкнутых ключах
7 — 9 выходное напряжение равно нулю.
На втором поддиапазоне формирования импульсов (фиг. 1,г) при регулировании выходного напряжения выпрямителя в диапазоне от 0,125 до 0,375 его максимального значения в момент tiii(ti ) подают импульсы управления на размыкание ключа 9 и замыкание ключа 8 при разомкнутом ключе 7.
При этом на интервале tl0 — tll (tl2 — tl3) через ключ 8 и диоды 10 и 12 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,б) с секции 2.
В момент tii(t;z) подают импульсы управления на размыкание ключа 8 и замыкание ключа 9. При этом на интервалах t9 — t10, til — ti 1п — tip через ключ 9 и дио!
403294 ды 10 и 11 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,в) с секции 3.
В момент t!, (1пп ti>) полают импульсы управления на размыкание ключа 9 и замыкание ключа 8 при разомкнутом ключе /.
При этом на интервале t!, -t!; (t!<; — 1!-Ä
tis — tig) через ключ 8 и диоды 10 и 12 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1, б), с секции 2.
В момент tl5(1l7) подают импульсы уп10 равления на размыкание ключа 8 и замыкание ключа 9. При этом на интервалах
1>;,— t!(j t!7 — -t!!! через ключ 9 и диоды !О и 11 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,в) с секции 3.
На третьем этапе формирования импульсов (фиг. 1,г) при регулировании выходного напряжения выпрямителя в диапазоне от
0,375 до 0,5 его максимального значения в момент t!()(t ) подают импульсы управления на размыкание ключа 7 и замыкание клю- 20 ча 9 при разомкнутом ключе 8. При этом на интервале 1«> — 1п (4 — 1») через ключ 9 и диоды 1О и 11 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. ),â) с секции 3.
В момент t ai(t») подают импульсы управления lа размыкание ключа 9 и замыкание ключа 7. При этом на интервалах 1пг — 4 >, 1 — 4, 4з 4з через ключ 7 и диоды 11 и !
2 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,à) с секции !.
В момент t»(1-,) подают импульсы управления на размыкание ключа 8 и замыкание ключа 9 при разомкнутом ключе 7. При этом на интервале 4;,— 4 ; (4; — -1») через ключ 9 и диоды !О и 11 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,в) с секции 3.
В момент 4 ;(1») подают импульсы управления на размыкание ключа 9 и замыкание ключа 8 при разомкнутом ключе 7. Г!ри этом на интервалах 4> — 4г, 4в 4-„ t» — 1»
40 через ключ 8 и диоды 10 и 12 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,б) с секции 2.
На четвертом этапе формирования импульсов (фиг. 1,з) при регулировании вы- 45 ходного напряжения выпрямителя в диапазоне от 0,5 до 0,625 его максимального значения в момент 1з (1зз) подают импульс управления на замыкание ключа 7 при разомкнутом ключе 9 и замкнутом ключе 8.
При этом на интервале 1гп — -tç (tçç — 1з ) че- 50 рез ключи 7 и 8 и диод 12 к нагрузке 13 прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1,д,е) с секций 1 и 2.
В момент 1з (1з ) подают импульс управления на размыкание ключа 7. При этом, на интервалах 1, — 1,, t» — 4, t — -1м. через ключ 8 и диоды 10 и !2 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. 1,е) с секции 2.
В момент 1з (1 -,) подают импульс управзения на замыкание ключа 9. При этом, на интервале 1з 1;«;(1, -, -1з ) через ключи 8 и
9 и диод 10 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. !,е,ж) с секций 2 и 3.
В момент 1ц;(4 ) подают импульс управления на размыкание ключа 9. При этом, на интервалах 1;«; -1,!-... t! — -1з, через ключ
8 и диоды 10 и 12 к нагрузке прикладывается импульс выходного напряжения (фиг. !,е) с секции 2.
На пятом этапе формирования импульсов (фиг. 1,з) при регулировании выходного напряжения выпрямителя в диапазоне от 0,625 до 0,875 его максимального значения в . o HT 1q» (1! )) сы управления на размыкание ключа 9 и замыкание ключа 8 при замкнутом ключе 7.
При этом, на интервале i«> — t — 1 в) через ключи 7 и 8 и диод 12 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1,д,е) с секций 1 и 2.
В момент (п (1д) подают импульсы управления на размыкание ключа 8 и замыкание ключа 9. При этом, на интервалах
1зз «ь t,!! ..д, 1.д .,! через ключи 7 и 9 и диод
1 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. !,д,ж) с секций!и3.
В момент 1,! (t.!6, t ) подают импульсы управления на размыкание ключа 9 и замыкание ключа 8 при замкнутом ключе 7. При этом, на интервале t;. --t;;,(1! — Ь-;, t!!! — ) через ключи 7 и 8 и диод 12 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1, д,е) с секций 1 и 2.
В момент 1з-,(t!-,) подают импульсы управления на размыкание ключа 8 и замыкание ключа 9. При этом, па интервалах t,—
— через ключи 7 и 9 и диод 11 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. !,д,ж) с секций 1 и 3.
На шестом этапе формирования импульсов (фиг. 1,з) при регулировании выходного напряжения выпрямителя в Jèàïàçoíå от 0,875;lо 1,0 его максимального значения в момент t,;!! (t,-,! ) подают импульс управления на замыкание ключа 8 при замкнутых ключах 7 и 9. При этом, на интервале
t;o — 1;и (15 — 15в) через ключи 7, 8 и 9 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1,д,е,ж) с секций 1, 2 и 3.
В момент t„! (t;,з) подают импульс управления на размыкание ключа 8. При этом, на интервалах t«>- — t;,î, 1гп--1.-п 1;.,з — t;,< через ключи 7 и 9 и диод 11 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. 1,д.ж) с секций 1 и 3.
В момент tq,-,(t,.-, ) подают импульс управления HB замыкание ключа 7 при замкнутых ключах 8 и 9. При этом на интервале т, — t5, (1;7 — -1-„) через ключи 7 — 9 к нагрузке прикладываются (импульсы выходного напря жения (фиг. 1,д,е,ж) с секций 1, 2 и 3.!
403294
10
В момент 46(1 8) подают импульс управления на размыкание ключа 7. При этом, на
HHTe1jÂ Ë X 1 4 — t 5, t 6 — t57, t58 — 159 черe3 K. j jO чи 8 и 9 и диод 10 к нагрузке прикладываются импульсы выходного напряжения (фиг. l,е,ж) с секций 2 и 3.
Плавное регулирование выходного напряжения в диапазоне от О до 1,0 его максимального значения осуществляют в соответствии с описанным способом широтноимпульсной модуляции выходных напряжений 3 п — последовательно по выходу включенных выпрямительных секции, входами подключенных к Зп фазам питающего напряжения, а именно, например, для трехфазной сети (и= l ), на первом этапе путем изменения моментов замыкания и размыкания одного или двух ключей относительно первых фаз, на втором этапе путем одновременного изменения моментов замыкания (размыкания) одного ключа относительно вторых фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно первых фаз, на третьем этапе путем одновременного изменения моментов замыкания (размыкания) одного ключа относительно третьих фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно вторых фаз, на четвертом этапе путем изменения моментов замыкания и размыкания одного или двух ключей относительно первых фаз при замкнутом состоянии третьего ключа на интервале третьих фаз, на пятом этапе путем одновременного изменения моментов замыкания (размыкания) одного ключа относительно вторых фаз и размыкания (замыкания) другого ключа относительно первых фаз при замкнутом состоянии третьего ключа на интервале третьих фаз, на шестом этапе путем изменения моментов замыкания и размыкания одного ключа относительно первых фаз при замкнутом состоянии двух других ключей на интервалах вторых и третьих фаз.
Устройство, управляющее ключами 7 — 9 (фиг. 3,), работает следующим образом.
В исходном состоянии (перед моментом
tjj) имеем логическое состояние «О» на выходе триггеров 15, 29, 30, 31, 32, на всех выходах триггеров счетчика 17, на всех выходах блоков 20 и 21; логическое состояние «1» на выходах триггеров 28 и 33, на элементе 35.
В момент tjj, когда значение напряжения в фазе А равно нулю, на выходе синхронизатора 14 (фиг. 3,) формируется импульс, который переводит триггер 15 в состояние «1». При этом, ждущий генератор
16 запускается и на его выходе появляются импульсы с частотой 2(lf
В момент tjj, когда значение напряжения в фазе А (фиг. 4) равно нулю, на выходе дешифратора 22 блока 19 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика 17 формируется короткий импульс, ко15
55 торый переводит триггер 3! в состояние «!», триггер ЗЗ вЂ” в состояние «О», элемент 35— в состояние «О», элемент 36 — в состояние «)»
В момент t (/6), когда значения напряжений в фазах А и С равным, на выходе дешифратора 23 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика форм ируется короткий импульс, который переводит триггер 28 в состояние «О», триггер 32 — в состояние «1», элемент 34 — в состояние «!», элемент 36 — в состояние «О».
B момент !9(л/3), когда значение напряжения в фазе С равно нулю, на выходе дешифратора 24 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика формируется короткий импульс, который переводит триггер 29 в состояние «1», триггер 31 — в состояние «О», элемент 34 — в состояние «О», эпемент 35 — в состояние «1».
В момент 1 (л/2), когда значения напряжений в фазах В и С равны, на выходе дешифратора 25 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика формируется короткий импульс, который переводит триггер 30 в состояние «1», триггер 33 — в состояние «О», элемент 35 — в состояние «О», элемент 36 — в состояние «1».
B момент tj< (2л/3), когда значение напряжения в фазе В равно нулю, на выходе дешифратора 26 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика формируется короткий импульс, который переводит триггер 29 в состояние «0», триггер 33 — в состояние «1», элемент 34 — в состояние «1», элемент 36 — в состояние «О».
В момент !г (5л/6), когда значения напряжений в фазах А и В равны, на выходе дешифратора 27 под действием импульсов с выходов триггеров счетчика формируется короткий импульс, который переводит триггер 28 в состояние «1», триггер 30 — в состояние «О», элемент 34 — в состояние «0», элемент 35 — в состояние «1».
На интервалах to — t<, t>< — 4г на выходе триггера 28 — состояние «1», а на интервале 1; — !г4 — состояние «О». Состояние «1». на выходе триггера 28 сохраняется на интервалах 0 — л/6, 5л/6+л в течение полупериода напряжения фазы А. На этих же интервалах выбирают первую группу центров формирования импульсов в фазе А. Аналогичная закономерность формирования интервалов сохраняется на выходах триггеров
30 и 32 по отношению к напряжениям фаз
В, С соответственно.
На интервалах t< — !9, tj —.to< на выходе элемента 34 — состояние «1», а на интервалах !о — tg> 19 — tjcl> 1г — 1г9 — состояние «О».
Состояние «1» на выходе элемента 34 сохраняется на интервалах л/6 — л/3, 2л/3 — 5л/6 в течение полупериода напряжения фазы А.
На этих же интервалах выбирают вторую группу центров формирования импульсов в фазе А. Аналогичная закономерность фор1403294
10 мирования интервалов сохраняется на выходах элементов 35 и 36 по отношению к напряжениям фаз В, С соответственно, На интервале !9 — tig на выходе триггера
29 — состояние «1», а на интервалах to — tg, t(g — tzg — состояние «О». Состояние «1» на выходе триггера 29 сохраняется на интервале л/3 — 2п/3 в течение полупериода напряжения фазы Л. На этом же интервале выбирают третью группу центров формирования импульсов в фазе Л. Аналогичная закономерность формирования интервалов сохраняется на выходах триггеров 31 и 33 по отношению к напряжениям фаз В, С соответственно.
Рассмотрим работу блока 20.
Импульсы с генератора 16 (фиг. 3 ), поступая на счетчик 17, формируют на выходе его мл адшего разряда соответствующие импульсы. Эти импульсы, поступая на интегратор 37 блока 20, формируют опорное пилообразное напряжение, которое 20 подается на входы компараторов 38 — 43.
На первом поддиапазоне, когда опорное пилообразное напряжение превышает управляющее напряжение U> p на интервалах t - -! — — и тд. на выходе формирователя 44 устанавливается состояние «1». На выходах формирователей 45 — 49 сохраняется состояние «0». В моменты ti, !>ь ts и т.д. на выходе цепочки 54 формируются импульсы, которые устанавливают триггер 64 в состояние «!». Под действием импульсов с 30 формирователя 44 и триггера 64 на выходе элемента 69 на первом этапе формируются импульсы.
На втором поддиапазоне на выходе формирователя 45 устанавливается состояние
«1». На выходах формирователей 46 — -49 сохраняется состояние «О», а на выходе формирователя 44 — — состояние «1». В моменты (ь (ч tg и т.д. на выходах цепочек 56 и 55 (через элемент 50) формирук>тся импульсы, которые переводят соответственно триггер
65 в «1», а триггер 64 — в «0». Под действием импульсов с формирователя 45 и триггера 65 импульсы формируются на выходе элемента 70.
На третьем поддиапазоне на выходе формирователя 46 устанавливается состояние «1». На выходах формирователей 47-—
49 сохраняется состояние «0», а на выходах формирователей 44 и 45 -- состояние «1».
В моменты ti, tg, !5 и т. д. на выходах цепочек
58 и 57 (через элемент 51) и цепочки 55 (через элемент ИЛИ 50) формируются им- 50 .пульсы, которые переводят триггер 66 в «1», а триггеры 65 и 64 — в «О». Под действием импульсов с формирователя 46 и триггера 66 импульсы формируются на выходе элемента 71.
На четвертом поддиапазоне на выходе формирователя 47 устанавливается состояние «1». На выходах формирователей 48 и
49 сохраняется состояние <О», а на выходах формирователей 44 — 46 — состояние «1».
В моменты ti, t„-, tä и т.д. на выходах цепочек 60 и 59 (через элемент 52) цепочки 57 (через элемент 51) и цепочки 55 (через элемент 50) формируются импульсы, которые перводят триггер 67 в «1», а триггеры 66, 65 и 64 — в «О». Под действием импульсов с формирователя 47 и триггера 67 импульсы формируются на выходе элемента 72.
На пятом поддиапазоне на вь|ходе формирователя 48 устанавливается состояние
«1». На выходах формирователя 49 сохраняется состояние «О», а на выходах формирователей 44 — 47 — состояние «1». В моменты t, tg, !5, и т.д. на выходах цепочек 62 и 6! (через элемент ИЛИ 53), цепочки 59 (через элемент 52), цепочки 57 (через элемент 51) и цепочки 55 (через элемент 50) формируются импульсы, которые переводят триггер 68 в «1», а триггеры
67 — 64 — в (0». При этом, импульсы формируются на выходе элемента 73.
На шестом поддиапазоне на выходе формирователей 44 — 49 устанавливается состояние «1». В моменты t, tq, 1;„и т.д. на выходах цепочек 63 и 61 (через элемент 53) цепочки 59 (через элемент 52), цепочки 57 (через элемент 51) н цепочки 55 (через элемент 50) формируются импульсы, которые переводят триггер 68 — 64 в «О». Импульсы формируются на выходе формирователя 49.
Наличие и длительности широтно-модулированных импульсов на выходах блока 20 обуславливаются величиной управляюшсго напряжения.
Рассмотрим работу блока 21.
Импульсы с выходов блока 19 и с выходов блока 20 поступают на логические элементы блоков 74- — 76. На выходе блока 74 формируются управляющие импульсы для управления ключом 7 (фиг. 2) в соответствии с логической функцией.
Г ==а1 Х1+ (a2 X2+ а(.Х2).Р1+ (аЗ-ХЗ+
+а2. ХЗ) Р2+ (аЗ+а1. Х4) РЗ+ (аЗ+
+ а2 Х5+ а 1 Х5) Р4+ (аЗ - а 2+ а!-Хб ) Р5, где а1, а2, аЗ --- переменные, отображающие логическое состояние триггера 28, элемента 34, триггера 29 и определяющие интервалы существования соответственно центров положения импульсов в фазе Л; Х1, Х2, Х3, Х4, Х5, Хб — — переменные, отображающие логическое состояние соответственно элементов 69, 70, 71, 72, 73, 49; Р1, Р2, Р3, Р4, Р5 — переменные, отображающие логическое состояние соответственно формирователей 100 — 104 и определяющие существование управляющих импульсов на выходе блока 74 соответственно на втором, третьем, четвертом, пятом, шестом поддиапазонах.
На выходе блока 75 формируются управляющие импульсы для управления ключом 8 в соответствии с логической функцией.
1403294
Рь= Ы Xl+ (Ь2 Х2+ bl Х2) Р1+ (ЬЗ X3+
+ Ь2.-ХЗ).Р2+ (b3+bl Х4)РЗ+ (Ь3+Ь2 X5+
+bl Х5) Р4+ (b3+ b2+ bl.Х6)-Р5, 5 где bl, Ь2, ЬЗ вЂ” переменные, отображающие логическое состояние соответственно триггера 30, элемента 35, триггера 31.
На выходе блока 76 формируются управляющие импульсы для управления ключом 9 в соответствии с логической функцией
F,= с1-X1(c2.Х2+сl.Х2) Рl+(сЗ.ХЗ +
+с2 X3) Р2+ (c3+ cl Х4) РЗ+ (с3+с2.Х5+
+cl Х5) Р4+ (с2+ с3+ с1-Xб) Р5, !
5 где cl, с2, с3 — переменные, отображающие логическое состояние соответственно триггера 32, элемента 36, триггера 33.
В момент t9„(tsa), когда на счетчик 17 с генератора 16 приходит последний импульс, «укладывающийся» в полупериоде напряжения фазы А, на выходе дешифратора 18, под действием импульсов с выходов триггера 17, формируется короткий импульс, который переводит триггер 15 в состояние
«О», при этом к моменту 199, 159 прихода очередного синхроимпульса с синхронизатора
14 на всех элементах устройства устанавливается исходное состояние. Далее процессы формирования управляющих импульсов повторяются.
Анализ гармонического состава выход- 30 ного напряжения показывает, что данный способ обеспечивает уменьшение доли низкочастотных и увеличение доли высокочастотных гармонических в выходном напряжении выпрямителя, что улучшает качество выходного напряжения. 35
При осуществлении способа первая гармоническая входного тока имеет сдвиг по фазе, равный нулю, по отношению к напряжению источника питания, это обеспе- 40 чивает повышенный коэффициент мощности выпрямителя, во всем диапазоне регулирования выходного напряжения выпрямителя, а следовательно, улучшает качество входного тока.
Кроме того, данный способ обеспечи- 45 вает линейность регулировочной характеристики.
Формула изобретения
Способ формирования выходного напря- 50 жения выпрямителя, состоящего из Зп последовательно включенных по выходу выпрямительных секций, вход каждой из которых подключен к питающему напряжению соответствующей фазы, заключающийся в том, что для каждой выпрямительной секции на™ каждом полупериоде питающего напряжения задают с! центров, отстоящих друг от друга на интервал 0= л/q, на каждом интервале 0 из выпрямленного питающего напряжения формируют импульс выходного напряжения длительностью 0„, регулируют величину выходного напряжения путем изменения относительной длительности yn era импульсов в пределах 0<у»<1, где уа=
=0„/О, отагичагоигийея тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения и входного тока, устанавливают д=бк(к=
= 1,2,3...), крайние на полупериоде центры задают в точках, отстоящих на г/2q от точек, в которых питающее напряжение равно нулю, в зависимости от положения на полупериоде питающего напряжения делят все центры на три группы, к первой из которых относят центры, лежащие на интервалах Π— г/6 и 5:т/б, к второй — на интервалах л/б — л/3 и 2:т/3 — — 5л/6, к третьей— на интервале г/3 — 2л/3, указанное изменение длительности импульсов осуществляют одновременным изменением положения фронтов и срезов импульсов или пауз относител ьно центров, которые являются центрами импульсов или пауз, весь диапазон регулирования делят на шесть поддиапазонов, первый — от О до 0,125 U»i - второй — от 0,125 до 0,375 Умакс, третий — от
0,375 до 0,5 U ., четвертый — от 0,5 до
0,625 Ьмакс, I1BTblй — от 0,625 до 0,875 Ьмакс H шестой от 0,875 до U- на первом поддиапазоне фиксируют центры первой группы и относительно них формируют импульсы длительностью 0<7»i <уп9<1 ОтНОСИтЕЛЬНО цЕНтрОВ трЕтЬЕй Груипы и паузы длительностью yn2=yn3 относиа тельно центров второй группы, на четвертом поддиапазоне фиксируют центры первой и третьей групп и формируют импульсы длительностью Оуа <1 относительно центрОВ ПЕрВОй ГруППЫ И дЛИтЕЛЬНОСтЬЮ yn»â€” = 1 относительно центров третьей группы, на пятом поддиапазоне фиксируют центры всех групп и формируют импульсы с длительностью 0<у„9=y,»=1 относительно центров второй и третьей групп. 1403294 3 ЧЧ 4>4>4 7 48 505 45558 t 58 ФС/Р. 3/ 3? Af Ж Ь1 l E 4 4 б 6 8 ЗЬОЬ А21Л4 А5ЬБЬ7ЬВ Ь94а4А2 гА41403294 1403294 1403294 1403294 (:oc àHèòåëü В. Миронов Релактор И. (;егляник 1ехред И. Верее Ь;орректор Л. Оор чар Заказ 2880!52 Тираж 665 По.(нисное ВНИИПИ Госуларетнеииоiо когии ета ((.(.Р ио аслаки изооретений и открытий ! l3035, Моеква. Ж 35, Раз никия нао., л. 4, 5 Производственно-яо.iиграфическос Il çñ Lilt)llsl1 èñ, ". Ужгорол, ул. 1ро v ï ; я. -!
