Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве вторичных источников электропитания. Цель изобретения - упрощение и расширение области использования путем обеспе .чения возможности регулирования величины выходного напряжения. Трех- Лазный преобразователь содержит i (П ю QD Ю 1 00

СОЮЗ СОВЕтжИХ

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 M 7/48

ВСЕ"..,".: 11! Н Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

13,;;,13

ЬНЬДИОТа1{А г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3858089/24-07 (22) 20.02.85 (46) 23.02.87. Бюл, !1 7 (7i) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина и Московский энергетический институт

{72) А.В,Чесноков, Г.С.Мыдык и В.В.Михеев (53) 62 1,314,57{088 ° 8) (56) Хасаев.О,И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты.

- М.: Наука, 1966, с.52.

Голубев П.В., Карпенко В.M. и др °

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

„,SU, 1292143,A1

Мыцык Т.С., Чесноков А.В., Михеев В.В. Метод синтеза преобразователей с трехфазным выходом с улучшенным качеством преобразованной электроэнергии. Труды МЭИ, вып. 569, 1982, с.135 — 145. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве вторичных источников электропитания. !1eab изобретения — упрощение и расширение области использования путем обеспе.чения возможности регулирования величины выходного напряжения. Трек*азный преобразователь содержит,три одноАазные иннерторные ячейки

1 - 3 выполненные н виде двух стоек ключей, причем ключи 4 — 9 подключены к плюсовой шине питания 10, смежные ключи переменного тока и блок управления, содержащий задатчик 38 частоты с двенадцатиканальным распределителем импульсов с параАазными выходами и три логических узла с соотнетствующими логическими выражениями.Выполнение ключей 4-9 н виде полностью управляемого ключа переменного тока, а ключей переменного тока соответственно н виде

1292143 транзисторов 11 — 16, шунтиронанных диодами 17 — 22, и управление кл:чами в соответствии с определенными выражениями позволяют в упрощенной структуре обеспечить регулирование выходного напряжения от U ö до

0,49 0 „ . Регулирование напряжения осуществляется при помощи метода частичного широтно-импульсного регули рования, которое происходит на частоте, в 12 раз выше выходной, что обеспечивает хорошие динамические свойства преобразователя. 3 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано прн построении централизованных источников нторичного электропитания (ИВЭ) с синусоидальным,стабилизируемым или регулируемым н определенном диапазоне выходным напряжением.

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

На Аиг.1 представлена схема силовой части преобразования; на фиг.2 принципиальная схема блока управления преобразователем; на Аиг.3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы и формирования выходного напряжения преобразователя.

Трехфазный преобразователь (фиг,1) содержит три однофазные инверторные ячейки 1 — 3, выполненные в виде двух стоек ключей, причем ключи 4 — 9,подключенные к первой (например, плюсовой) шине 10 питания преобразователя, выполнены в виде полностью управляемых ключей переменного тока. Смежные с ключами 4 — 9 ключи còoåê выполнены соответственно в виде транзисторов

11 — 16, шунтированных диодами 17—

22 обратного тока. Точки соединения ключей 4 — 9 и 11 — 16 стоек подключены к концам первичных обмоток

23 — 25 соответствующих трансформаторов 26 — 28, а средняя точка обмоток

23 — 25 через транзисторы 29 — 31 (ключи), шунтированные диодами 32—

34, подключена к первой шине 10 питания преобразователя. Вторичные обмот1«Q««z Q««.-., Я«0;«-, 8 + Q;Q

25 1, = Q;+ Q„.: S + 0;0„„8 + 0;„+О;„ для j-х ключей 4 — 9 первых трех стоек, ) !«2

Q;„ S + Q;„ +Q;„

Q 1 + Q 1 «. 3 для j-x ключей 11

35 стоек, 16 вторых трех

40 для трех j-х ключей 29 — 31 иннерторных ячеек 1 — 3, где i=1(9, 17) ки 35 — 37 трансформаторов 26 — 28 соединены в звезду. Блок управления преобразователем (Аиг,2) содержит задатчик 38 частоты, синхронизирую5 щий работу преобразователя и связанный с модулятором 39 ширины импульсон с парафаэным выходом S, S u двенадцатиканальным распределителем 40 импульсов с г араАазными выходами

Q,, q, 0, 0,...,О, Ot. » Q«, ), на тригаерах 41 — 52, а также три аналогичных логических узла 53 - 55, выходами через усилительно-раэвяэынающий узел 56 связанных с управляющими

BxoPBMH YLj«y H1 y Yl g y Y g y Nyg 3 индекс фазы А., В и С) соответствующих ключей 4 — 9, 11 — 16 и 29 — 31.

Внутренние связи между элементами

20 н логических узлах 53 — 55 определяются следующими логическими выражениями:

1292143 пределителя 40 импульсов и модулятора 39 ширины импульсов определяются следующими логическими выражениями: на еыхоле логического элемента ЗИ-НЕ

63 — 0,0,8 (67 — О, 8), на выходе логического элемента ЗИ-НЕ 65

q,q4S (69 — n, 0

53 и подключенном к одному из входов усилительно-развяэывающего узла 56, формируют сигнал,определяемьпЪ вырАМ4 01048 0>Т Я 0048 (70 — MA,= (?50+5 q% Q,S Q.Q,S) °

Канал логического узла 53, предназначенный для формирования управляющего сигнала ключом 29, содержит два логических элемента. ЗИ-НЕ 71 и

72, выходами подключенных к входам логического элемента 2И-НЕ 73, Выход последнего образует выход логического узла 53 и связан с управляющим входом MA ключа 29 инверторной ячейки 1. Связи между узлами и элементами блока управления определяются следующими логическими выражениями: на выходе логического элемента ЗИ-НЕ 71

0, 4 S логического элемента ЗИ-НЕ 72

0 04S логического элемента 2И-НЕ 72

М„ = ),048 0,048 °

Логические узлы 54 и 55 выполнены аналогично с учетом сдвига на угол

2 й/3 управляющих сигналов фаз А,В и С., I

Данные логические выражения могут быть преобразованы к вышеприведенным в соответствии с изложенными процедурами, обеспечивающими минимизацию числа логических операций. Форма выходных сигналов М, М,, М., М

М при этом не изменяется.

J5

Принцип работы преобразователя поясняется временными даграммами, представленными на фиг.З, где U g — сигнал с выхода эадатчика 38 частоты, синхронизирующего работу преобразователя U u U — соответственно сиг° зз зз налы Б и S с выходов модулятора 39 ширины импульсов. Длительность этих сигналов пропорциональна величине

U определяющего величину выходноoL > го напряжения преобразователя. Последовательности прямоугольных симметричных импульсов 0Ä0<,0,0 .. °,,(;, 50

0 0 (62 — М„, = 0 0 S 0 0 S 0 0 ). Канал того 1 2 З 4 2 еЗ же логического узла 53s предназначенный prrsr формирования управляющего сигнала Мд,(MA< ключом 4(5), содержит четыре логических элемента

ЗИ-НЕ 63 — 66 (67 — 70), причем связи между их входами и выходами рассоответственно для j = А (В, С?, причем Q, = 0„+, = О

Внутренняя структура логических узлов 53 — 5" может быть различной.

Конкретный вариант их схемотехнической реализации зависит от типа и номенклатуры используемых логических элементов. Так, например, на фиг.? представлен вариант логического узла 53, реализующего приведенные логические выражения в базисе И-HE. В этом случае каждый канал логических узлов 53 — 55 содержит шестнадцать логических элементов

ЗИ-НЕ 57 — 7?, один логический элемент 2И-НЕ 73 и два логических элемента 2И, выполненных, например, в виде последовательно включенных логических элементов 2И-НЕ 74 и 75 и НЕ 76 и 77. Канал логического узла 53, предназначенный для формирования управляющего сигнала Мд, (YA>? ключом (транзистором 11 (12) инверторной ячейки 1, связанный с его

25 управляющим входом, содержит три логических элемента ЗИ-НЕ 57 — 59 (60 — 62) и последовательно включенные логические элементы 2И-HE 74(75) и НЕ 76(77). К входам логических элементов ЗИ-НЕ 57 и 58 (60 и 61) и

30 логического элемента 2И-НЕ 74 (75) подключены соответствующие выходы распределителя 40 импульсов и модулятора 39 ширины импульсов так, что связи между ними определяются логи- 35 ческими выражениями: на выходе логического элемента ЗИ-НЕ 57 — 0 g„S

4 (60 — Q g S), на выходе логического элемента ЗИ-НЕ 58 — О,О S (61

Q,Q S) и на выходе логического элемен- 40 та 2И-HE 74 — О 0 (75 — 0 Я. ), На выходе логического элемента

ЗИ-НЕ 59 (62), образующем один иэ выходов логического узла 53, к вхо-. дам которого подключены выходы логи- 4 ческих элементов ЗИ-НЕ 57 и 58 (60 и 61) и логического элемента НЕ 76 (77), формируют управляющий сигнал

1292143

g,..., ()„, О, получают на выходах распределитеЛя 40 импульсов, Фазовый сдвиг между последовательностями составляет (1 — 14)Т, где Т вЂ” период выходного сигнала или 15 эл,град.

На выходе триггера 41 получают сигналы О,О,, на выходе триггера 42 сигналы 0 О и т д, (U<, — U<< на фиг.3), После осуществления соответствующих логических операций над полученными последовательностями импульсов на выходах логических элементов 57 — 73 логического узла 53 получают новые последовательности импульсов. Номер каждого логического элемента 57 — 73 соответствует индексу полученной последовательности импульсов (некоторые иэ них представлены на фиг,3). Ключи 4 — 9, 11 — 16 и 29 — 31 преобразователя переключаются в соответствии с раз-. работанным алгоритмом, а на обмотках 35 — 37 трансформаторов 26 — 28 формируется напряжение вида U .

При симметричной трехфазной нагруз-; ке преобразователя, соединенной в звезду без нулевого провода, фазное напряжение нагрузки имеет вид Цд (фиг. 3) .

Предлагаемый трехфазный преобразователь позволяет в упрощенной пятиключевой структуре на фазу обеспечить регулирование выходного напрял, ения в диапазоне от U» до

0,49 U o„ . Это позволяет расширить область его применения. Известный способ амплитудного регулирования напряжения по цепи постоянного тока сводится к дополнительному преобразованию энергии, к снижению на 5-10Х

КПД, увеличению в среднем на 30 .. массы и усложнению преобразователя.

Помимо упрощения структуры силовой части (уменьшения на 16Х числа силовых ключей) в предлагаемом преобразователе упрощается и усилительно-развязывающий узел 56 ° В некоторых преобразовательных устройствах его массогабаритные показатели составляют 20 - 30 от массы всего устройства, поэтому уменьшение числа ключей íà I0X снижает дополнительно в среднем на б данный показатель устройства в целом. Регулирование напряжения осуществляется при помощи метода частичного широтно-импульсного регулирования, Оно происходит па частоте, в 12 раэ выше выходной, 10

Формула

1,15 с управляющим входом М, подключенный к второй шине питайия, — в виде управляемого ключа, шунтированного диодом обратного тока, блок управления снабжен модулятором ширины импульсов с парафазным выходом В, S, включенным между задатчиком частоты и соответствующими входами трех логических узлов„ причем связи между модулятором ширины импульсов, входа55

40 что обеспечивает хорошие динамические свойства преобразователя ° Величина коэффициента гармоник выхопното напряжения при одинаковой величине

U, уменьшается по сравнению с методом полного широтно-импульсного регулирования от K„(U) 1,78 до

K (U) 0,209.

I изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное, содержащий три однофазные инверторные ячейки с трансформаторным выходом, выполненные в виде двух стоек ключей с управляющими входами М, Й;, и М, Я точки соединенйя ключей стоек подключены к первичной обмотке выходного трансформатора, средняя точка которой связана через ключ, имеющий управляющий вход И;, где j = А, В, 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 О, 0, (),...,O, О,...,0, О и три аналогично выполненных логических узла, выходами связанных с управляющими входами соответствующих ключей инверторных ячеек, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения и расширения области использования путем обеспечения возможности регулирования величины выходного напряжения, ключ первой стойки с уп- равляющим входом И, подключенный к первой шине питания, выполнен в виде полностью управляемого ключа переменного тока, ключ второй стойки ми и выходами логических узлов и управляющими входами соответствующих ключей трех инверторных ячеек; выполнены реализующими следующйе логические выражения:

t 39214Ç 8 для j-х ключей вторых трех стоек, n11+i+Q Фг стоек, М;, = 0;.г0;„S + Q„Q„„S + для 1-х ключей первых трех

М)г — 0;+г Q i+q 8

Qi+a Q< 3 1+

О1 1ФЗ 8

1+1+ 1 г

5 дле трех j-х ключей инверторных ячеек, где i = 1(9,17) соответственно для j А, В, С, прнчем ();

= 0к+1г = к

1292143 58

Ь9® и„у

У„,tg, «À, ( у„, (g, 58(g г

7Ч (2 З

У„(402, use (,) gg(l5z)

Uggg Я,8

0д /,Р, Л ы(Щ5) бб (41) 70 Я

Lb (g g .N,a„3

, (< )

Заказ 283/56 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4