Преобразователь @ -фазного напряжения в однофазное с устройством для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения, в частности, для питания однофазных потребителей, например установок, индукционного нагрева. Для снижения массогабаритных показателей преобразователь дополнительно содержит одновибратор, элементы ИЛИ, И. Выход одновибратора 2 соединен с задающим генератором 1, прямой выход одновибратора соединен с входом распределителя 3, а инверсный выход - с первыми входами элементов. Выходы последних подключены к управляющим входам ключей преобразователя. Силовые входы ключей соединены соответственно с фазами источника. Один из зажимов 14 нагрузки соединен с выходами четных ключей, а другой-с выходами нечетных ключей. При работе преобразователя ток нагрузки протекает через пары ключей, равномерно распределяясь между фазами источника. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Н 02 М 5/12

Г

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ -И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4366298/24-07 (22) 19,01.88 (46) 30,12.90. Бюл. ¹ 48 (71) Украинский заочный политехнический институт и Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина (72) А,Н.Борисенко, Е,Г.Заславский, В.И.Кушаков и М,К,Кравцов (53) 621,314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹731528,,кл,,Н 02 М 5/22, 1978, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ m-ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ОДНОФАЗНОЕ С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ЕГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения, в частности, для питания однофазных потребителей, например

„„Я.) „„1617567 Al установок индукционного нагрева. Для снижения массогабаритных показателей преобразователь дополнительно содержит одновибратор, элементы ИЛИ, И. Выход одновибратора 2 соединен с задающим генератором 1, прямой выход одновибратора соединен с входом распределителя 3, а инверсный выход — с первыми входами элементов. Выходы последних подключены к управляющим входам ключей преобразователя. Силовые входы ключей соединены соответственно с фазами источника. Один иэ зажимов 14 нагрузки соединен с выходами четных ключей, а другой — с выходами нечетных ключей. При работе преобразователя ток нагрузки протекает через пары ключей, равномерно распределяясь между фазами источника. 2 ил, 1617567

Изобретение относится к электротехнике, 5

55 в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах электроснабжения для питания однофазных потребителей, например, установок индукционного нагрева от трехфазных сетей, Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей.

На фиг.1 приведена схема преобразователя и устройства для его управления в случае нечетного числа фаз питающей сети; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие работу преобразователя, Преобразователь содержит задающий генератор 1, подключенный к входу одновибратора 2. Прямой выход одновибратора

2 соединен с входом распределителя 3, инверсный выхододновибратора подключен к первым входам первого элемента И 4, второго элемента И 5, i-ro элемента И 6, (m — 1)го элемента И 7, m-го элемента И 8 и (m+1)-го элемента И 9. Второй вход элемента И 4 соединен с выходом первого элемента ИЛИ

10, второй вход элемента И 5 соединен с выходом второго элемента ИЛИ 11, второй вход элемента И 6 соединен с выходом i-го элемента ИЛИ 12, второй вход элемента И

7 подключен к выходу (m — 1)-го элемента

ИЛИ 13, второй вход элемента И 8 соединен с выходом (m — 1)-го канала распределителя

3, второй вход элемента 9 подключен к выходу m-го канала распределителя 3, Первый вход элемента ИЛИ 10 подключен к выходу первого канала распределителя 3 и второму входу элемента ИЛИ 11, первый вход элемента ИЛИ 11 соединен с выходом второго канала распределителя 3 и вторым входом элемента ИЛИ 12, первый вход элемента

ИЛИ 12 подключен к выходу!-ro канала распределителя 3 и второму входу элемента

ИЛИ 13, первый вход элемента ИЛИ 13 соединен с выходом (m — 1)-ro канала распределителя, Второй вход элемента ИЛИ 10 соединен с выходом m-го канала распределителя 3. Выход элемента И 4 соединен с управляющим входом первого ключа 14, выход элемента И 5 соединен с управляющим входом второго ключа 15, выход элемента

И 6 соединен с управляющим входом i-ro ключа 16, выход элемента И 7 соединен с управляющим входом (m — 1)-го ключа 17, выход элемента И 8 соединен с управляющим входом m-го ключа 18, выход элемента И 9 соединен с управляющим входом (в+1)-го ключа 19. Силовые входы ключей 14 — 19 соединены с зажимами А, В, С, Х и У источника

20, выходы ключей 14, 16 и 18 соединены с одним зажимом нагрузки 21, выходы ключей 15, 17 и 19 соединены с другим зажимом этой нагрузки, Преобразователь работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы единичной амплитуды (фиг,2), частота следования которых не превышает частоту источника 20. По спаду этих импульсов срабатывает одновибратор 2, на прямом выходе которого формируютя импульсы Uz, а на инверсном Uz. Импульсы с прямого выхода одновибратора 2 поступают на вход распределителя 3, который распределяет импульсы по каналам.

На выходе первого, второго, i-го, (m — 1)-го и m-ro каналов распределителя 3 формируются соответственно импульсные последовательности U3(, U3(I U3() U3() U3() сдвинутые по фазе одна относительно другой. На фиг.2 показано, что в момент t< вырабатывается единичный импульс на выходе первого канала распределителя 3 1Л (сигнал Оз 1, который оканчивается в момент тз. B этот же момент з формируется передний фронт импульса 0) ) на выходе

i-ro канала распределителя, который оканчивается в момент tq. Выходной импульс (m — 1)-го канала распределителя начинается в момент tq, а выходной сигнал m-го канала распределителя 3 появляется в момент ts u исчезает в момент t6. В момент окончания импульса на последнем, m-м выходе распределителя 3 начинается формирование выходного сигнала первого канала распределителя, и далее его работа повторяется.

Выходные сигналы распределителя 3 поступают на входы элементов ИЛИ 10, 11, 12, 13, И 8 и 9. При появлении единичного сигнала на выходе первого канала распределителя 3 единичный сигнал устанавливается на выходе элементов ИЛИ 10 и 11 (на фиг,2 этому соответствует момент t<). В момент tz, когда единичный сигнал на выходе первого канала распределителя 3 исчезает, на выходе элемента ИЛИ 11 выходной сигнал сохраняется на единичном уровне (поскольку в момент tz единичный сигнал появляется на втором выходе паспределителя) вплоть до момента т3, когда единичный сигнал на втором выходе распределителя 3 сменяется нулевым. В интервале tz — tq единичный выходной сигнал поддерживается на выходе элемента ИЛИ 12, поскольку на один его вход поступает единичный сигнал в течение tz — 1з, а на другой вход — в течение

tg-t4. На выходе элемента ИЛИ 13 выходной сигнал единичного уровня устанавливается в момент тз и исчезает в момент исчезновения выходного единичного сигнала на (m — 1)-м выходе распределителя, т.е. в мо1617567

5 10

55 мент t5. Поскольку второй вход элемента

ИЛИ 10 подключен к m-му выходу распределителя 3, то на выходе этого элемента единичный сигнал присутствует не только в интервале t1-t2, но и в промежутке t5-t5, когда на m-м выходе распределителя 3 действует единичный импульс, Элементы И 4 — 9 осуществляют логическое умножение поступающих на них сигналов, поэтому единичный сигнал на их выходах присутствует только тогда, когда на обоих входах одновременно имеются высокие потенциалы. Поэтому на выходе элемента И 4 единичный импульс начинается в момент появления высокого потенциала Uz на инверсном выходе одновибратора 2 и оканчивается в момент исчезновения хотя бы одного из сигналов (Uz или 01о), что соответствует моментам t2 и 15 на фиг,2, На выходе элемента И 5 единичный выходной сигнал действует с момента появления единичного сигнала на инверсном выходе одновибратора 2 до момента исчезновения одного из сигналов Uz или U11(т.е. моментов и, 1з). Элемент И 6 вырабатывает единичный сигнал тогда, когда во время действия единичного сигнала на выходе элемента ИЛИ

12 единичный потенциал присутствует и на инверсном выходе одновибратора 2. Единичный импульс на выходе элемента И 7 присутствует тогда, когда на выходе элемента ИЛИ 13 и инверсном выходе одновибратора 2 одновременно присутствуют высокие потенциалы, Элемент И 8 вырабатывает единичный сигнал тогда, когда на его входах одновременно присутствуют сигналы высокого уровня, поступающие с инверсного выхода одновибратора 2 и (m — 1)-го выхода распределителя 3. Элемент И 9 формирует единичный сигнал в такие промежутки времени, когда на его входах имеются высокие потенциалы Uz и 0з 1 одновременно, Полученные серии 04, 05, 05, 07, Ua u Ug управляющих импульсов поступают соответственно на ключи 14 — 19, под действием которых ключи отпираются.

Под действием сигнала U4 в момент11

1 отпирается первый ключ 14, а под действием сигнала U5 в этот же момент времени открывается второй ключ 15, благодаря чему с этого же момента времени через ключи и нагрузку 21 протекают токи l14. l15, 121, причем 114=115=I21. В момент времени t2 сигналы U4 и 05 спадают до нуля, благодаря чему ключи 14 и 15 закрываются и ток наI грузки прекращается. Затем в момент t2 управляющий сигнал U5 снова появляется на втором ключе 15, отпирая его. В этот же момент времени появляется управляющий сигнал 06, отпирающий i-й ключ 16, благодаря чему ток протекает между фазами В и С через ключи 15, 16 и нагрузку 21, В момент

1з управляющие импульсы U5 и 05 прекращаются, вследствие чего ключи 15 и 16 закрываются и ток нагрузки спадает до нуля.

После паузы, равной длительности импульса на прямом выходе одновибратора 2, снова появляется управляющий импульс 05 и, кроме того, устанавливается единичный сигнал на выходе элемента И 7. При этом ключ

16 снова отпирается, а (m — 1)-й ключ 17 переходит в проводящее состояние, в результате чего ток нагрузки протекает через ключи 16 и 17 между фазами С и Х. В момент t4 управляющие импульсы 05 и 07 оканчиваются, ключи 16 и 17 запираются и ток нагрузки

l21 спадает до нуля, Далее в момент 14 снова

I появляется импульс 0т, а выходной сигнал

20 элемента И 8 переходит из нулевого уровня в единичный, В результате этого ключи отпираются и ток нагрузки протекает через эти ключи между фазами Х и У. В момент t5 сигналы 07 и 0я прекращаются, ключи 17 и

25 18 запираются и ток нагрузки 21 спадает до нуля. Далее в момент t5 появляются импульI сы управления U4 и Ug, ключи 14 и 19 отпираются и через нагрузку 21 и эти ключи протекаетток между фазами А и У. В момент

30 t5 импульсы управления прекращаются, ключи запираются и ток нагрузки спадает до нуля. В этот момент прекращается первый цикл работы устройства, а далее после паузы, равной длительности импульса на пря35 мом выходе одновибратора 2, работа преобразователя происходит аналогично изложенному.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает подключение однофазной нагрузки поочередно к различным парам фаз многофазной сети, т.е. преобразовывает m-фазное напряжение в однофазное, При неизменности в пределах одного цикла работы преобразователя сопротивления нагрузки. 21 и линейных напряжений источника 20 токи, потребляемые от фаз, равны, так как время открытого состояния одной пары ключей равно времени открытого состояния другой пары ключей, т.е. предложенный преобразователь обеспечивает равномерное распределение нагрузки, потребляемой однофазным потребителем, между фазами питающей системы напряжений, Для этого не требуются трансформаторы, дополнительные задающий генератор, амплитудно-импульсные модуляторы и демодулятор, что уменьшает массу и габариты преобразователя.

1617567

Формула изобретения

Преобразователь m-фазного напряжения в однофазное с устройством для его управления, содержащий полностью управляемые ключи с двусторонней проводимо- 5 стью, входы которых предназначены для подключения к соответствующей фазе сети, выходы ключей предназначены для подключения к выводам нагрузки, устройство для управления которым содержит задающий 10 генератор и m-канальный распределитель, о т л и ч а ю Щ и и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, число ключей установлено равным m для четного m и m+1 для нечетного m, устройст- 15 во для управления снабжено одновибратором с прямым и инверсным выходами, m элементами И и m элементами ИЛИ, если

m — четное, или m-1 элементами ИЛИ, если

m — нечетное, причем вход (m+1)-ro ключа 20 предназначен для подключения к m фазе

Составитель В.Миронов

Техред М,Моргeнтаn Корректор Т,Палий

Редактор M,Êåëåìåø

Заказ 4125 Тираж 498 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 12

Vz

U (1/

Ul2)

U ((!

u)

U (/l7j

Uro

U0

012 а

Uy 5

08

U7 8

U9

719 715 18

717

А8

718

7г1 сети, выходы нечетных ключей предназначены для подключения к одному выводу нагрузки, выходы четных ключей — к другому, управляющий вход ключа подключен к выходу соответствующего элемента И устройства для управления, первые входы всех элементов И соединены с инверсным выходом одновибратора, прямой выход которого подключен к входу распределителя, вход одновибратора соединен с выходом задающего генератора, первый вход каждого из элементов ИЛИ соединен с соответствующим выходом распределителя, выход каждого из элементов ИЛИ подключен к второму входу соответствующего элемента

И, второй вход (!+1)-го элемента ИЛИ соединен с I-м выходом распределителя, считая для первого элемента ИЛИ I=m, а при нечетном m вторые входы (m — 1)-го и m-го элементов И соединены с соответствующими выходами распределителя.