Трехфазный преобразователь

 

Изобретение относится к преобра-, зовательной техник е и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - упрощение и расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения . Трехфазный преобразователь постоянного напряжения содержит три одс

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„140 (51)4 Н 02 М 7 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1И !

1

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3859157/24-07 (22) 20.02.85 (46) 07.12.88. Stan. Р 45 (71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина и Московский энергетический институт (72) Г.С.Мыцык, А.В.Чесноков и В.В.Михеев (53) 621.314.57 (088.8) (56) Хасаев О.М. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты.

М.: Наука, 1966, с. 52.

Голубев П.В;, Карпенко В.Г1. и др.

Проектирование статических преобразователей. — И.: Энергия, 1974, с. 29, 25.

Мыцык Г.С., Чесноков A.Â., Михеев В.В. Метод синтеза преобразователей с трехфазным выходом с улучшенHblM качеством преобразованной электроэнергии. Труды МЭИ. Вып. 596, 1982, с. 135-145. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к преобра-. зовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения — упрощение и расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения. Трехфазный преобразователь постоянного напряжения содержит три од1443099 нофазные инверторные ячейки 1 — 3 с тремя трансформаторами 4-6 на выходе

Каждая однофазная ячейка выполнена в виде двух стоек ключей 7-18, причем ключи 7, 9, 11, 13, 15, 17 в виде ключей переменного тока подключены к первой шине 19 питания, а ключи 8, 10, 12, 14, 16, 18 выполнены в виде управляемых ключей (транзистора), шунтированных диодами 20-25. Точки соединения ключей каждой стойки подключены к первичным обмоткам 26-28 трансформаторов 4-6. Средняя точка обмоток 26-28 через полностью управляемые ключи 29-31, шунтированные

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении централизованных источников вторичного электропитания (ИВЭ) с синусоидальным выходным напряжением.

Цель изобреТения — упрощение и расширение области использования путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения.

На фиг.l представлена принципиальная схема сиповой части предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — принципиальная схема блока управления предлагаемого преобразователя; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя.

Трехфазный преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) содержит 2 три однофазные инверторные ячейки

1-3 с тремя трансформаторами 4-6 на выходе. Каждая однофазная инверторная ячейка 1-3 выполнена в виде двух стоек ключей l 7-18, причем ключи 7, 9, 11, 13, 15 и 17, подключенные к первой шине питания (например, к шине 19 +U, фиг.l), выполнены в виде ключей переменного тока, а ключи 8, 10, 12р 14, 16 и 18 — в виде управляемого ключа (например, транзистора), шунтированного диодом 20-25.

Точки соединения ключей каждой стойки подключены к первичным обмоткам

26-28 соответствующих трансформато35 диодами 32-34, подключена к первой шине 19.питания. Вторичные обмотки

35-37 соединены в звезду. Блок управления содержит эадатчик частоты

38, связанный с модулятором ширины импульсов с парафазными, выходами и распределителем импульсов, и три логических узла с соответствующими логическими выражениями, управляющими ключами. Указанное выполнение ключей

7-18 и соответствующее управление ими обеспечивает регулирование выходного напряжения в диапазоне от 0 до при упрощении преобразователя.

3 ил.

Ров 4-6. Средняя точка обмоток 26-28 через полностью управляемый ключ 2931, шунтированный диодом 32-34, подключена к первой шине 19 питания преобразователя. Вторичные обмотки 35-37 трех трансформаторов 4-6 соединены в звезду.

Блок управления преобразователем (фиг.2) содержит эадатчик 38 частоты, связанный с модулятором 39 ширины импульсов с парафазным выходом S, S u двенадцатиканальным распределителем

40 импульсов с парафаэными выходами

0„Q, q„° ° ° q;Q, ° ° °,,,», на триггерах 41-52 и три аналогично выполненных логических узлах 53-55, выходами через усилительно-развязы- вающий узел 56 связанные с управляющими входами 11 „, Й у„, 1! ), 1 .1г, 11j соответствующих ключей 7-18, 29-31.

Внутренние связи между элементами в логических узлах 53-55 определяются следующими логическими выражениями:

N) — (),()...S + q qq $ +

Q, Q1г + 11 1 1 г

ql., 0;,г+ Q ° Р «8 для j-x ключей 7, 8, 11, 12 15 и 16 первых трех стоек, И1 QQ;„S+Q,, Q;,S+

+ Ч +1Ч1 г+ Q l 1qi 1 . — q .,q;+)+ q °,0«8

14430 для j-х ключей 9, 10, 13 14, 17 и.

18 вторых трех стоек, N33 3=Qq;, S+Qq для трех j-х ключей 29-31 инверторных ячеек 1-3, где i = 1 (9,,17) соответственно для 3 А(В, С), причем

1 Q }" +1 7 0

Внутренняя структура логических узлов 53-55 может быть различной.

Конкретный вариант их схемотехнической реализации зависит от типа и номенклатуры используемых логических элементов. На фиг.2 представлен вариант логического узла 53, реализующего вышеприведенные логические выражения в базисе И-НЕ. В этом .случае, каждый канал логического узла 53-55 содержит восемь логических элементов

ЗИ-HE 57-64, семь логических элементов 2И-НЕ 65-71 и два.логических элемента 4И-НЕ 72-73. Канал логического узла 53, предназначенный для формирования управляющего сигнала клю- 25 чом 8 (или 10) инверторной ячейки 1 и связанный выходом с управляющим входом М д1(М ) ключа 8(10), содержит логические элементы 2И-НЕ 65 и

ЗИ-НЕ 57., к входам которых подключе- д0 ны соответствующие выходы распределителя 40 импульсов и модулятора 39 ширины импульсов, а также еще один логический элемент 2И-НЕ 67. Связи между пеРечисленными узлами и элементами определяются логическими выражениями, на выходе логического элем ЗИ-HE 57 — Q1Q>S (58 - Q:qçs) ° на вьмоБе логического элемента 2Й-HE

65 — Аз (66 — (40з) Ha выходе JIO 40 гического элемента 2И-НЕ 67(68), подключенном к одному из выходов логического узла 53, к входам которого . подключены вьмоды логических элементов 57 и 65 (58, 66) формируют упраа 45

;ляющий сигнал М д„= (0 0 g) (() ОзЯ) (68 — м д1 - (Q10,) (Q q s) . канал ло1 ,гического узла 53, предназначенный для формирования управляющего сигна- 50 ла ключом 7 (9), содержит два логических элемента ЗИ-НЕ 61 ° 62 (63,64), один логический элемент 4И"НЕ 72 (73) и два логических элемента 2И-НЕ 71 и 70 (являющихся общими для обоих ка- 55 налов формирования управляющих сигналов). Вьмод логического элемента

4И-НЕ 72 (73) образует еще один вы99

4 ход логического узла 53 и связан с управляющим входом мд1(м py) ключа

7(9) инверторной ячейки 1. Связи между узлами блока управления s этом случае определяются следующими логическими выражениями: на выходе логического элемента ЗИ-HE 61 — Q Q S

1 (63 — Q, Я $) логического элемента

ЗИ-НЕ 62 — ЯД Б (64 - Qqqqs), логического элемента 2 2И-НЕ 70 — Q Q

1 Э и логического элемента 2И-НЕ 71 ((, Выходы этих элементов подключены к выходам логического элемента

4И-HE 72 (73) так, что на выходе по: следнего формируют управляющий сигнал, определяемый логическим выражением

Ng(-,(q1q2S) (ОзЯ 8) (ЯЛ з) ЯАз) (73 — Млг (Я Я 8) (ЧзЯ+5) (0Лз)

I (Я2Ч з) ) ° о

Пятый канал логического узла 53, предназначенный для формирования управляющего сигнала ключом 29, содержит два логических элемента ЗИ-НЕ 59 и 60 и логический элемент 2И-НЕ 69.

На выходе логического элемента ЗИ-НЕ

59 формируют сигнал Q Q S на выходе логического элемента 60 — Q,Q@S и на имкоде логического елемеита 2Й-НЕ

69 — сигиал И p = (Q,ß Я} (Ц,ОаБ} °

Два других логических узла 54 и 55 выполнены аналогично, с учетом фазового сдвига на угол 27/3 управляющих, сигналов фаэ А, В, С. Данные логические выражения могут быть преобразованы к описанным в соответствии с известными процедурами, обеспечивающими минимизацию числа логических операций. Форма выходных управляющих сигналов М11,М;,,М }1 М.„М при этом не изменяется °

На диаграммах (фиг.З) обозначены сигнал U> с выхода задатчика 38 частоты, синхронизирующего работу преобразователя; сигналы U1 (S) и U z (S) соответственно выходов модулятора 39 ширины импульсов. Длительность этих сигналов пропорциональна величине сигнала П,}, определяющего величину выходного напряжения преобразователя.

С выхода распределителя 40 импульсов

;получают прямоугольные симметричные импульсы, например, с выхода триггера 41 — сигнал Q, и Q„ c выхода триггера,42 — (,„, (1 и т.д. (П4,-U $ фиг.3). После осуществления соответ5 14430 ствующих логических операций над полученными последазательностями импульсов на выходах логических элементов 57-73 в логических узлах 53-55 получают новые последовательности импульсов, определяемые описанными логическими выражениями. Номер каждого логического элемента 57-73 в логическом узле 53 соответствует ин", 10 дексу полученной последовательности импульсов (фиг.3). В результате, на обмотках трансформаторов 4"6 преобразователя формируется напряжение вида U - При симметричной нагрузке пре 15 обраэователя, соединенной в звезду беэ нулевого провода,фазное напряжение имеет вид Up (фиг.3) °

Предлагаемый трехфазный преобразователь позволяет в упрощенной, пятиключевой структуре обеспечить регу- лирование выходного напряжения в диа« пазоне от 0 до U „, . Это позволяет расширить область применения такого преобразователя. Известный способ амплитудного регулирования напряжения по цепи постоянного тока сводится к дополнительному преобразованию энергии, к снижению на 5-10Х КПД,увеличению s среднем на ЗОХ. массы и усложнению преобразователя. Помимо упрощения структуры силовой части (уменьшение íà 16Х числа силовых клю. чей) в предлагаемом преобразователе упрощается блок предварительного усиления и гальванической развязки.

В некоторых преобразовательных устройствах его массогабаритные показатели составляют до 20-30Х от массы всего устройства в целом, поэтому уменьшение числа силовых ключей на

16Х позволяет уменьшить дополнительно в среднем на 6Х денный показатель устройства.

45 формула изобретения

Трехфазный преобразователь, содержащий три однофазные инверторные ячейки с трансформаторным выходом, 50 выполненные в виде двух стоек ключей с управляющими входами М;,, М1,, М

М 2,точки соединения ключей стоек подключены к первичной обмотке выходного трансформатора, средняя точка которой связана через ключ, имекщий

99 6 управляющий вход М °, где j = A, B, С - индекс фазы, с первой шиной питания преобразователя, к которой подключен ключ переменного тока второй стойки ключей и блок управления,включающий в себя последовательно связанные между собой задатчик частоты, двенадцатиканальный распределитель импульсов с парафазными выходами Q „, 0, Q,. ° °, Q., 0 °, ° ° ° и три аналогично выполненных логических узла, выходами связанных с управляющими входами соответствующих ключей инверторных ячеек, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, чта, с целью упрощения и расширения области использования путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения, ключ первой стойки с управляющим входам N,,, подключенный к первой шине питанйя, выполнен в виде полностью управляемого ключа переменного така, ключ второй стойки с управляющим входом M .2, подключенный к второй шине % ° питания, — в виде управляемого ключа, шунтированного диодом обратного така, блок управления снабжен модулятором ширины импульсов с парафазным выходом S S включенным между задатчиком частоты и соответствующими входами трех логических узлов, причем связи между модулятором ширины импульсов, распределителем импульсов, входами и выходами логических узлов и управляющими входами соответствующих ключей трех инверторных ячеек выполнены реализующими следующие логические выражения:

0+ В + Q 2 0 „, +

31

° Q;.,Q;., + 0;+,0 .;

М j > 0 1., 0 1 ., + 0 1 ., 0 ;.2 для j-x ключей первых трех стоек, Mj2 Q; 01+ + 0 ..2Q „ +

+ 0;+,0;,2 + 0 +,0; 21 м;, 1 10 0|л2

1+1 - i 2 для j-х ключей вторых трех стоек, 3 01 0;+3 01 0, 3

1з для трех 1-х ключей инвертарных яче ек, где i 1(9, 17) соответственно для j А(В, С), причем 0 Q t, ° 2

1443099

1443099

Ug;цл

Редактор О. Головач

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и. открытий

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

Заказ 6392/51

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, и®

Оуу®

Руу(Я)

И у (Я,) аг® ц (а,)

У,Д,)

vs (yi a5)

4у 84 3 ) б7 (A<)

vied (+p g} к9 (vt ) ).

У„(Щ Ф 4д (40

vga(v< v, 5) и„(а,ц s)

"т(0, v>)

Ver(g, Ду) „ „,) (п„,) Составитель И. Войтович

Техред. A.Êðàâ÷óê Корректор H.Åoðîëü