Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями. Целью изобретения является расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования выходного напряжения. Регулирование напряжения ведется при помощи метода частичного широтно-импульсного регулирования за счет введения модулятора ширины импульсов. Оно происходит на частоте квантования в двенадцать раз вьше выходной частоты, что обеспечивает высокие динамические свойства преобразователя. Необходимый алгоритм распределения импульсов обеспечивается логическими узлами на выходе устройства. 3 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (ll) (51) 1 Н 02 M 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3858872/24-07 (22) 20. 02. 85 (46) 07, 08. 88. Бюл. N- 29 (71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина и Московский энергетический институт (72) А.В.Чесноков, Г.С.Мыцык и В.В,Михеев (53) 621.316.727(088.8) (56) Голубев П.В., Карпенко В.М,, Коновалов М.Б. и др. Проектирование статических преобразователей. — M, Энергия, 1974, с ° 19-30.

Полупроводниковые устройства и системы преобразования электрической энергии. — Сборник трудов МЭИ.

Вып. 596. М., МЭИ, 1982, с.138, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕГ1 ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями.

Целью изобретения является расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования выходного напряжения. Регулирование напряжения ведется при помощи метода частичного широтно-импульсного регулирования за счет введения модулятора ширины импульсов. Оно происходит на частоте квантования в двенадцать раз выше выходной частоты, что обеспечивает высокие динамические свойства преобразоватепя. Необходимый алгоритм распределения импульсов обеспечивается логическими узлами на выходе устройства. 3 ил.

1415379

Изобретение относится к электротехнике и может быть использонано при построении централизованных источников вторичного электропитания (ИВЭ) с синусоидальным, стабилизиру— емым или регулируемым в определенном диапазоне выходным напряжением при работе на нагрузку, имени(ую как активный, так и реактивный характер.

Цель изобретения — расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования величи10 ны выходного напряжения.

На фиг. i показана схема силовой части преобразователя; на фиг,2 принципиальная схема блока управления преобразователя; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя и форма выходного фазного напряжения преобразователя.

Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное трех— фазное (фиг.1) содержит три однофаз- 25 ные мостовые инверторные ячейки 1-3, выполненные в виде двух основных стоек ключей 4-15 на транзисторах (или других полностью управляемых элементах, например, тиристорах), шунти- 30 рованных диодами 16 — 27 обратного тока, и третьей вспомогательной стойки на ключах 28-33 переменного тока.

Точки соединения ключей основных стоек 4-15 подключены к основной пер35 вичной обмотке 34-36 соогветствующего выходного трансформатора 37-39, а точка соединения ключей 28-33 вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной обмотки

40-42, другой конец которой соединен с разноименным IIQ полярности концом соответствукнцей основной первичной обмотки 34-36. Вторичные обмотки

43-45 трех трансформаторов 37-39 со45 единены в звезду.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит задатчик 46 частоты, связанный с модулятором 47 ширины импульсов с парафазным выходом

S, S, и двенадцатиканальным распределителем 48 импульсов с парафазньии выходами«(л, Q,, Q Q Q», Ц„я

1 на триггерах 49-60, а также три аналогично выполненных логических узла

61 — 63, вьгх )дами через усилительно55 развязывающнй узел 64 связанные с управляющими вх(дами соответcтву)()щих ключей (— 15, 28 — 33. Выходы 0 э

Q1о Q1o (6 (6 тРиггеРов 51, 58 и

54 непосредственно, минуя логический узел, связаны с управляющими входами (1 ° н М„- ключей 4, 5; 8, 9; 12, 13 1 )1 первых основных стоек однофаэных мостовых инверторных ячеек 1-3. Каждый логический узел 61-63 содержит четырнадцать логических элементов

ЗИ-HE 65-78, два логических элемента 2И-HE 79 и 80, два логических элемента 4И-HE 81 и 82. Канал логического узла 61, предназначненый для формирования управляющего сигнала ключом 7 (или 6) второй основной стойки инверторной ячейки 1 и связанный выходом с управляницим входом

M 2(И 2) ключа 7 (6), содержит четыре логических элемента ЗИ-НЕ 65-68 (69-72). К входам первых трех элементов ЗИ-НЕ 65-67 (69-71) подключены выходы модулятора 47 ширины импульсов и распределителя 48 импульсов так, что связи между ними определяются логическими выражениями: на выходе логического элемента ЗИ-НЕ 65 (69) QQ S (Q Q S), на выходе логи1 4 ческого элемента ЗИ-НЕ 66 (70)

Q Q Б (Q Ц S), а на выходе логиче3 ского элемента ЗИ-НЕ 67 (71) — Q Q Л ,д (Q Q Л) . На выходе логнмеского эле2 мента ЗИ-HE 68 (72), подключенного к одному из выходов логического узла 61, к входам которого подключены выходы логических элементов ЗИ-HE

65-67 (69-70), формируют управляющий сигнал, определяемый логическим выражением

М„2 (Q1Q4S) (0,Я„Б) (Qlq2S) „, = (б„Ч, S) (q,q, S) (q1 q, S)

Канал того же логического узла 61, предназначенный для формирования управляющего сигнала Й„, (M ) ключом 29 (28) вспомогательной стойки, содержит три логических элемента

ЗИ-НЕ 73-75 (76-78) и по одному логическому элементу 2И-НЕ 79 (80) и

4И-HE 81(82). Выход логического элемента 4И-НЕ 81 (82) образует один из выходов логическогоузла 61 и связан управляк)шим вхг)л(и !. э (M4з) ключа 29 (28) инверт )рн )й ячейки 1.

Связи между узламн блока управления в этом случае ) нр(..)(г(яются следующими

3 141 л(1 ич Рс кими вьц)аже(IIIIII415: на вых(«ПР логического элемента ЗИ-НЕ 73 (76)

Q (2 S (Q g S) логического элемента

3 4

ЗИ-HE 74 (77) Q S (Q Q S), ногиче 2 5 ского элемента ЗИ-HF, 75 (78) Q Q S

5 4 (Q Q S), логического элемента 2И-HE

1 4

79 (80) а2а 3(а2аз) . Выходы этих элементов подк55ючены к входу логического элемента 4И-HF. 81 (82) так, что на выходе последнего формируют управляющий сигнал, определяемый логическим выражением

М = (Q Q S) (Q Q S) (Q Q S) (Q Q ) Два других логических узла 62 и 63 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол 2!5/3 управляющих сигналов фаз

А,В,С.Можно записать в общем виде логические выражения, определяющие связи между логическими элементами в каждом канале всех трех логических узлов 61-63. Так для ключей 6 7; 10, 11; 14, 15 вторых основнь(х стоек (Q Q S) (Q. Q S) х

М.

J2 (Q а, „S)„ (Q,Q.,8) (Qi-, Qi.. 8) J 2 х (Q Q. .S), а для ключей 28-33 вспомогательных стоек (Q Q S) (Q Q. S) x

23 i+2 la 3 i i+I (а,o S) (Q, Q„,)

М . = (Q Q S5 (Q Q S) x 3 1+2 1+3 1 1+1. (Q.Q S) (Q Q. ) (rr „, = (Q Q S) (Q Q S) (Q Q S) (Q Q ) °

5379

45 (фиг. 3): U — сигнал с выхода за46 датчика 46 частоть(, синхронизирую55!(го работу преобразователя, U

41

1, < — соответственно сигналы S u S

47 с 5(ьгхопа модулятора 47 ширины им" пульсов. Длительность этих сигналов пропорциональна величине U>, определяющего величину вь5ходного напряжения преобразователя. С выхода распределителя 48 импульсов получают прямоугольные симмемричные импульсы, сдвинутые друг относительно друга на один такт (период сигнала задатчика частоты),равный 1/24 Т, где

Т вЂ” период выходного результирующе2 го сигнала (или равный 15 эл. град) .

Например, с выхода триггера 49 сигналы 0 и а, с выхода триггера 50

1 1У

Q (2 H Q < 15 " -д ° (диа! раммь5

После осуществления соответствующих логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических элементов 65-82 логических узлов 61-63 получены новые последовательности импульсов, определяемые приведенными логическими выражениями. Номер каждого логического элемента 65-82 в логическом узле 61 соответствует индексу полученной последовательности импульсов (фиг.З). В результате ключи 4-15 преобразователя переключаются в соответствии с разработанным алгоритмом, а на обмотках трансформаторов 37-39 сформировано напряжение вида U „. При симметричной нагрузке преобразователя, соединенной в звезду без нулевого провода, фазное напряжение имеет вид U > (фиг.3).

Таким образом, устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное позволяет существенно расширить область его применения за счет обеспечения возможности стабилизации или регулирования величины выходного напряжения.

55

Для фазы А i = 1, для фазы В i

8, а для фазы С i = 16. Следует учесть, что, если результирующий индекс оказывается больше двенадцати (числа триггеров 49-60 в распределителе 48 импульсов), следует осуществить операцию замены а; = а

Принцип работы преобразователя поясняется временными диаграммами

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для управления преобразователем постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, включающим три однофазные мостовые инверторные ячейки, каждая в виде двух основных стоек ключей с управляющими входами 1 1 и М 2 М 2

11 J2 52 соответственно и третьей вспомога—

5 14153 тельной стойки на ключах переменного тока с управляющими входами M, M ..

4Ъ 43 где j = А, В, С вЂ” индексы фа.зы,прйчем точки соединения ключей основ5 ных стоек каждой ячейки подключены к основной первичной обмотке соответствующего выходного трансформатора, точка соединения ключей вспомогательной стойки подключена к одному концу дополнительной первичной обмотки, другой конец которой соединен с разноименньм по полярности концом основной первичной обмотки этого трансформатора, вторичные обмотки трех трансформаторов соединены в звезду, содержащую последовательно связанные между собой задатчик частоты, двенадцатиканальный распределитель импульсов с парафаэными выходами Q, ()

Q 2 Qy2 Q 3(Q 0142 QI2,и три Йалогично выполйенных логических узла, выходы которых связаны с управляющими входами М, Й„. соответствующих ключей вторых Основных и Входами М., М„З 5

43 вспомогательных стоек трех упомянутых инверторных ячеек, а управляющие входы ключей первых основных стоек И„, и М „ трех ячеек связаны с выходами

4 1 распределителя импульсов непосредственно, причем Ы - = Q и M„. Q ,4i1 1 41 1У отличающееся тем,что,с целью расширения области использования путем обеспечения возможности регулировния величины выходного напря35 кения, оно снабжено модулятором ширины иМпульсов с парафаэными выхода- (44 S) (Q. Q. S) x

J2 1 13 li2 1 3

x (Q. Q . Б) М. (5.Q. .S)(Q. Q. S) x

j3 . (() )). 3). а для ключей вспомогательных стоек— выражениями

M =(Q Q„,S) (QQ 3) х х (Q;Я,„й (Q. Q,.„) М. - (Q. Q S) (QQ. Я х

° (Я,„Q,„), где i = 1 (8, для фазы А (В, 4К

16) соответственно

С), причем Q .. = Q к+1

79 6 ми S S, включенными между эадатчиком частоты и соответствующими входами трех логических узлов, причем связи между модулятором ширины импульсов, распределителем импульсов, входами и выходами логических узлов для ключей вторых основных стоек инверторных ячеек определяются следующими логическими выражениями:

l4I 5379

1 1 "379

4„) 1415379

Vy

Редактор Н.Бобкова

Заказ 3882/53 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4у(Ч

Уу( 51 (4 (Составитель О.Парфенова

Техред А. Кравчук Корректор А.Тяско