Способ формирования квазисинусоидального переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей преобразователя, реализующего способ. При использовании инверторных ячеек с нулевой точкой питания с трансформаторным выходом формируют несколько одинаковых по амплитуде переменных с частотой F напряжений, имеющих форму меандр, последовательно сдвигают эти напряжения относительно друг друга на угол γ, трансформируют их с гальванической развязкой и суммируют в общем контуре. Число суммируемых напряжений задают четным, в положительных и отрицательных полуволнах каждого из напряжений выделяют временные интервалы, на которых частоту напряжений повышают до значений F=φFN/γ, где N - целое число. Преобразователь, реализующий предлагаемый способ, содержит шесть объединенных по входу инверторных ячеек 1-6, выполненных по схеме с нулевой точкой питания с трансформаторным выходом, причем вторичные обмотки 7-12 трансформаторов 13-18 соединены последовательно. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

союз соВетсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 1 2 (51> 4 Н 02 M 7/53 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21} 4332143/24-07 (22) 23.11.87 (46) 15. 11.89. Бюл. hÔ 42 (71) Московский энергетический институт и Производственное объединение

"Прожектор" (72) Г. С. Мыцык, Ю. П. Иванов, В. В. Михеев, В. И. Мамонтов и М. И. Берендеев (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1046876, кл. Н 02 М 7/48, 1979., Голубев Н. В., Карпенко В. М. и др.

Проектирование статических преобразователей. Энергия, 1974, с. 19, 20.

2 (54) СПОСОБ ФОРМ11РОВАНИЯ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода. Цель изобретения— улучшение массогабаритных показателей преобразователя, реализующего способ.

При использовании инверторных ячеек с нулевой точкой питания с траысформаторньщ выходом формируют несколько одинаковых по амплитуде переменных с частотой F напряжений, имеющих форму меандр, последовательно сдвигают эти напряжения относительно друг друга на

1522368 угол )1, трансформируют их с гальванической развязкой и суммируют в общем контуре. Число суммируемых напряжений задают четным, в положительных и отри5 .цательных полуволнах каждого из напряжений выделяют временные интервалы, на которых частоту напряжений по вышают до значений F 7 Рп/It, где

n " целое число. Преобразователь, реИзобретение относится к электротехике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей аппаратуры, реализующей способ и минимизация иска-20 жений квазисинусоидального напряжения при одновременном упрощении реализации.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие способ для слу- 25 чая, когда L = б, угол 1 = Т/9, а число п = 2; на фиг. 2 - силовая часть преобразователя постоянного напряжения в кваэисинусоидальное, реализующе го предложенный способ; на фиг. 3— блок-схема блока управления преобразо-: вателем на фиг. 2; на фиг. 4а,б - вре- менные диаграммы, поясняющие алгоритм функционирования преобразователя.

Существо предложенного способа поясняется на примере при числе суммируемых напряжений L = 6 (фиг. 1).

В соответствии с. предлагаемым способом на определенных интервалах:

g(j - l) — g(j — 1) /3 () (3 1) + «() (3 1) +

3!, частоту каждого из напржкений U« увен личивают с F до f =. —, ° Г ° n, где n— целое число (на фиг. 1б и 2), номер напряжения данной группы. При

: этом высокочастотные напряжения во второй половине (группе) составляющих

U<4 - U<< устанавливают противофазными относительно высокочастотных составляющих в соответствующих напряжениях U ) -U > первой половины (груп- пы). Например, в первых напряжениях

U<, и U 4 (при j = 1) первой и второй групп (в пределах периода) на высокую частоту f 18 F (при n =- 2 и tt = ii/9) ализующий предлагаем(й способ, содержит шесть объединенных по входу инверторных ячеек 1-6, выполненных по схеме с нулевой точкой питания с трансформаторным выходом, причем вторичные обмотки 7-12 трансформаторов 13-18 соединены последовательно. 1 з.п, ф-лы, 4 ил. переходят на интервалах 0 — Т/3 и Т вЂ”

4/ЗТ), причем в напряжении U<< высокочастотную составляющую задают противофазной высокочастотной составляющей U ) первой группы. Аналогично формируют две другие пары напряжений

Ug6 с соо тветствующи ми фазовыми сдвигами. Суммарное напряжение U в известном и в предлагаемом способах при одинаковых условиях по L и (rro величине и по форме оказывается одинаковым.

Рассмотрим конкретный пример предлагаемого преобразователя постоянного напряжения в квазисинусоидальное переменное напряжение, реализующего способ. На фиг. 2 показана силовая часть преобразователя, выполненная в виде шести объединенных по входу инверторных ячеек 1-6 по схеме с нулевой точкой питания с трансформаторными выходами, причем вторичные обмотки 7-12 трансформаторов 13-18 соединены последовательно, Ключи инверторных ячеек 1-6 управляют сигналами ())(„) ())() 1(()()) ()

1 3(6),Ь(6)(()4(ОЖ(Й1 () Б() 9 Б() > . (6() () б() 1 ! которые реализуются, системой управления (фиг. 3). Последняя содержит пос" ледовательно связанные между собой задающий генератор 19 с прямым 20.и инверсным 21 выходами и регистр 22 сдвига с информационным 23 и тактовым 24 входами, выходами связанный с управляющими входами пары ключейj- é инверторной ячейки, где j = 1,6номер инверторной ячейки. Кроме того„ система управления содержит делитель 25 частоты на девять, включенный между прямым выхоцом 20 задающего генератора 19 и информационным входом 23 регистра 22 сдвига с выходами р < — р, который тактовым входом 24 подключен к инверсному. выходу .

21 задающего генератора, а также рас1522368 пределитель импульсов 26, выполненный из четырех последовательно соединенных IK-триггерах 27-30 с прямыми и инверсными выходами 0; и 0

5 где i = 1,4 — номер триггера, причем счетный вход 31 первого триггера 27 соединен с выходом делителя 25 частоты, а логический узел 32, выходами связанный с управляющими входами соответствующих ключей инверторных ячеек, реализует логические выражения: (1 >< ) > 1>} " (Р 1 9

<1 п2}= V}< ) }

<1} 1 4 «) (Р1 + p2) Q < + (р

Pg )< 2>

<< 2121 <<}4(21 Ч 2<1} }

20 %i) <<} И = (Р2 + Р ) Оэ + (Рг

+p) Q

<> Яъ)- +5<<) = <> .> 1);

> <><>) (1 3 Р4) <) (p> p4 ) 4 >

ЧЬ<2) + «!) }

U(<},)> U(<}>) — сигналы на прямом и . инв ерсном выходах IK-тр игг ера 27; (<}„<,),<}(,) — сигналы, подаваемые на управляющие входы силовых ключей первой инверторной ячейки 1;

U2} — U<<, — напряжения, формируемые на вторичных обмотках 7-12 трансформаторов 13-18.

Алгоритм функционирования преобразователя обеспечивающий улучшение его массогабаритных показателей, поясняется временнь}ми диаграммами на фиг. 4. Используемые при напряжениях 35

U(m) индексы (m) отражают принадлежность их соответствующему узлу или точкам схемы:

<1 — сигнал (напряжение) на пряL3r) мом выходе 20 задающего re- 40 нератора 19;

U < ) — выходной сигнал делителя

25 частоты;

<1,) --У<„ ) — выходные сигналы регистра 22 сдвига; 45

Б(,) -U<<) — сигналы в соответству —. ющих точках логического узла 32;

U - — напряжение на выходе преобразователя.

Рассмотрим работу преобразователя на примере формирования напряжения П с числом ступеней Е = 3 (фиг. 4о) °

Задающий генератор 19 формирует па прямом и инверсном выходах парофаэные импульсы тактовой частоты. С выхода

20 задающего генератора импульсы U.<,) поступают на вход делителя 25 частоты, с выхода которого импульсы 5<А) с частотой, в 9 раэ меньшей тактовой частоты, поступают на информационный вход 23 регистра 22 сдвига и тактовый вход 31 первого триггера 2? распре" делителя 26 импульсов. На выходах р — р регистра сдвига формируют по0 следовательность прямоугольных импульсов 11<„,1 - U < 9) (фиг. 4<2), причем фазовый сдвиг между импульсами составляет (.

Сигналы с выхода регистра 22 сдвига и распределителя 26 импульсов после соответствующей логической обработки в логическом узле 32 поступают (после предварительного усиления и гальванической развязки) на управляющие входы транзисторов ячеек l — 6 (фиг ° 2).

Переключение ключей в соответствии с поступающими на их управляющие входы сигналами управления обеспечивают формирование на выходах инверторных ячеек 1-6, а также на первичных и вторичных 7-12 обмотках трансформаторов 13-18 напряжений U <} (фиг, 45) Напряжение (}2 на выходе преобразователя получают суммированием в выходной цепи иэ последовательно соединенных вторичных обмоток 7-12 трансформаторов 13-18 напряжений 02,—

U . Форма напряжения U показана на фиг. 45, В соответствии с предлагаемым способом, например, на интервалах 0—

7/3 и » — 4/3», определяемых выражением (1) для напряжения <} « (при j

1), переходят на вь}сокую частоту (>

f = — F ° n, где и = 1 (фиг. 4О).

Положительный эффект достигается эа счет того, что взаимокомпенсацию суммируемых напряжений осуществляют на более высокой частоте f (в сравнении с низкой выходной частотой Р) .

Формула изобретения

1. Способ формирования кваэисинусоидального переменного напряжения, 1522368 при котором формируют L одинаковых по амплитуде переменных с частотой F прямоугольных напряжений, последовательно сдвигают по фазе эти напряжения относительно друг друга и сумми5 руют, о тличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей реализующей его аппаратуры, число L задают четным, а последовательный фазовый сдвиг II для всех напряжений задают одинаковым по величине и по знаку в положительных и отрицательных полуволнах каждого из

L/2 напряжений, образующих первую группу, и в отрицательных и положи" тельных полуволнах каждого из L/2 остальных напряжений, образующих вторую группу, при отсчете от начала положительной волуволны первого напряжения с = О выделяют временные интер-, валы соответственно

g(j — 1) — ((j — 1) +3

4 (— 1) — - (1 - 1) + —

3 на этих временных интервалах частоту напряжений повышают до значения f

= Т1 Fn/(, причем в отрицательных полуволнах j-ro напряжения одной группы высокочастотное напряжение (частоты t ) устанавливают противофазным высокочастотному напряжению, находящемуся в положительной полуволне j-го напряжения другой группы, где j

1, L/2 — порядковый номер напряжения каждой группы, а и — целое число.

2, Способ по п. 1, о т л и ч. аю шийся тем, что, с целью минимизации искажений квазисинусоидального напряжения при одновременном упрощении реализации, угол II задают равным It = 2 iY/31..

1522368

1522368

Составитель В. Моин

Редактор N. Келемеш Техред Й,Дццык Корректор О.Ципле

Заказ 6977/S4 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101