Преобразователь -фазного напряжения в однофазное

Преобразователь -фазного напряжения в однофазное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (i и752 674 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву- (22) Заявлено 07.07.78 (2I ) 2641860/24 07 с присоединением заявки N(23) Приоритет—

Опубликовано 30.07.80. 61оллетень ¹ 28 (5I )A%. Кл.

Н 02 М 5t27

Государственный комитет

СССР (53) УДК ,621.314. . 27 (088. 8) до делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 02.08.80

В. И. Сенько, B. М. Скобченко, С. С. Подушко и Ю. П. Большов (72) Авторы

"изобретения

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ tA - ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ОДНОФА ЗНОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в частотнорегулируемом электроприводе и автономных системах электро снабжения.

Известен преобразователь 1 — фазного напряжения в однофазное, выполненный в виде комплекта иЗ К амплитудно-импульсных модуляторов на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, а также содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора, 1К - канального распределителя импульсов и Й оконечных усилителей мощности 11) .

Недостатком этого преобразователя является низкое качество выходной энергии. Так при гр=N = 3 коэффициент гармоник выходного напряжения этих преобразователей равен 31.08%.

Известен преобразователь тъ- фазного напряжения в однофазное с улучшенным гармоническим составом выходного нап ряжения, который достигается добавлением второго комплекта из N амплитудно-импульсных модуляторов P2) .

Это является существенным недостат ком преобразователя, так как приводит к двойному увеличению количества силовых ключей.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий

Й амплитудно-импульсных модуляторов, подключенных к фазам входного напряже10 ния, выполненных по схеме однофазного инвертора в виде первой и второй стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформа15 торы, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую из задающего генератора, 2.14 — канального распределителя импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам ключей амплитудно-импульсных модуляторов через г1 основных усилителей мощности. Принцип работы этого преобразователя основан

3 7 52674 4 на пофазной амплитудно-импульсной моду- ных усилителей мощности подключены ляции основного rn- фазного переменного к управляющим входам ключей, соответнапряжения (tn-3) с частотой k< вспомо- ственно, первой и второй стоек амплигательным Ф - фазным переменцым нап- тудно-импульсных модуляторов. При ряжением (гп-3) типа "меандр" с часто- 5 этом каждая из схем синхронизации BbIтой 5 . После пофазной амплитудно- полнена на комбинированном )- триг2 импульсной модуляции основного m- фаз- гере, тактовым входом связанным с выного напряжения вспомогательным форми- ходом соответствующей схемы сравнения, руются промодулированные напряжения, а управляющими )- Q входами соединенным алгебраическая сумма которых дает ква- щ с. соответствующими выходами 2 М - казисинусоидальное напряжение на выходе нального распределителя импульсов. преобразователя m - -фазного напряжеНа фиг. 1 представлена структурная ния в однофазное 3 . Недостатком этосхема предлагаемого преобразователя; го преобразователя является сравнительна фиг. 2 - пример выполнения силового но низкое качество выходной энергии. 15 ключа с двухсторонней проводимостью;

Так при m =3, =3 коэффициент гар"-О 31. на фиг. 3 — структурная схема одного моник выходного напряжения из каналов блока формирования управля«

Цель изобретения - улучшение ка- ющих напряжений; на фиг. 4 - пример, чества выходной энергии преобразователя выполнения схемы синхронизации, соб20 путем улучшения гармонического состава ранной на комбинированном ) - g триггевыходного напряжения. ре; на фиг. 5 - диаграммы, поясняющие

Поставленная цель достигается тем» работу одного из каналов блока формичто преобразователь — фазного нап- рования управляющих напряжений; на ряжения в однофазное, содержащий (ам- фиг. 6 — диаграммы, поясняющие формиплитудно-импульсных модуляторов, выпол- рование квазисинусоидального напряжененных по схеме однофазного инвертора ния на выходе преобразователя М вЂ” фаз в виде первой и второй стоек силовых ного напряжения в однофазное; на фиг. 7ключей с двухсторонней проводимостью зависимости выходного напряжения и кои нагруженных на трансформаторы, по-

30 эффициента гармоник QT величины угла следовательно соединенные выходные б для случая .m =- М » 3; на фиг. 8обмотки которых образуют общий выход диаграммы, поясняющие формирование преобразователя, а также систему уп- вспомогательного переменного напряжеравления, состоящую из последователь- ния для случая N =6; на фиг. 9- эависи но связанных между собой задающего мости выходного напряжения и коэффющи35 генератора и 1Й - канального распреде- ента гармоник от величины угла О(для лителя импульсов, выходы которого.под- случая Га= 3, N = 6. ключены к управляющим входам ключей Предлагаемый преобразователь т -фазамплитудно-импульсных модуляторов че- ного напряжения в однофазное содержит реэ Q основных усилителей мощности, hl амплитудно-импульсных модуляторов

40 снабжен источником опорного напряже- 1, выполненных по схеме однофазного ния, 11 дополнительными усилителями инвертора в виде первой 2 и второй 3 мощности, а также блоком формирования стоек силовых ключей с двухсторонней управляющих напряжений, состоящим иэ проводимостью, каждый из которых выЙ каналов формирования управляющих полнен, например, в виде однофазного напряжений, каждый из которых выпол- двухполупериодного выпрямителя 4 с си-. нен в виде соединенных последовательно ловым транзистором 5, включенным в дисхемы выделения управляющих импуль- агональ постоянного тока, входными высов, управляемого генератора пилообраз- водами подключенных к фазам 6, 7, 8, ного напряжения схемы сравнения, один

9 входного напряжения (т» = 3), а выхоиз входов которой связан с источником дами нагруженных иа трансформаторы опорного напряжения, и схемы синхро- 10, последовательно соединенные вывизации, причем входы блока формирова- ходные обмотки которых образуют общий ния управляющих напряжений подключены выход 11, 12 преобразователя, а такк выходам 2М - канального распределите- же систему 13 управления, состоящую из ляимпульсовиквыходузадающегогенерато- последовательно связанных между собой ра, выходыэтогоблокасвязанысовходами задающего генератора 14 и 2Q» канальдополнительных усилителей мощности, ного распределителя 15 импульсов, выхоа выходы последних и выходы М основ-, ды 16, 17» 18 которого подключены ко

5 7 526

Изменяя величину опорного напряжения

40, т. е. изменяя величину угла с, можно регулировать коэффициент гармоник выходного напряжения. Кривой 56 (фиг. 7) представлена зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения от величины угла 5 R1-= g (d/ô )„, кривой

57мзависимость выходного напряжения от величины угла сК: Ц п1,,= (+/4 д ) для случая п1=3, =3. Так прн — =046,4 =-1 К =

ООИ(На диаграмме 58 показан вид одной из фаз вспомогательного to — фазного переменного. напряжении для случая го 3, М «6, а на диаграммах 59, 60 - напряжения, из которых путем алгебраического суммирования формируется вспомогательное напряжение 58.

Кривой 61 показана зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения от величины угла 8: R f (+/ IIIgg), а на графике 62 - зависимость выходновходам Я основных усилителей 19 мощности, источника 20 опорного напряжения, Й дополнительных усилителей 21 мощности, а также блока 22 формирования управляющих напряжений, входами подключенного к выходам 16, 17, 18 28канального распределителя 15 импульсов и выходу 23 задающего генератора

14, а выходами 24, 25, 26 связанного со входами Я дополнительных усилителей 21 мощности, причем выходы Я основных 19 и N дополнительных 21 усилителей мощности нагружены на управляющие входы силовых ключей соответственно первых 2 и вторых 3 стоек N амплитудно-импульсных модуляторов 1.

Блок 22 формирования управляющих напряжений состоит из N каналов 27 формирования управляющих напряжений, каждый из которых выполнен в виде 20 соединенных последовательно схемы 28 выделения управляющих импульсов, управляемого генератора 29 пилообразного напряжения, схемы 30 сравнения, один из входов которой связан с источником

20 опорного напряжения, и с хемы 3 1 синхронизации.

При этом схема 31 синхронизации выполнена на комбинированном 1 — х триггере 32, тактовым входом 33 связанным с выходом схемы 30 сравнений, а управляющими ) входами 34 соединенным с соответствующими выходами 2 8 - канального распределителя 15 импульсов.

На входы схемы 28 выделения управляющих импульсов одного из И каналов

27 формирования управляющих напряжений блока 22 формирования управляющих напряжений поступают напряжения 35, 36 с выходов 16, 17 2 К- канального распределителя 15 импульсов и последовательность импульсов 37 с выхода 23 задающего генератора 14. На выходе схемы 28 выделения управляющих импульсов формируется последовательность им- 4> пульсов 38, запускающих управляемый генератор 29 пилообразного напряжения, синхронно с напряжением 36. Пилообразное напряжение 39 поступает на вход схемы сравнения 30, на другой вход которой подается опорное напряжение 40 от источника 20 опорного напряжения.

В результате сравнения напряжений 39, 40 на выходе схемы 30 сравнения фор; мируется последовательность 41 импульсов, управляющая работой схемы 31 синхронизации. На выходе схемы 31 синхронизации вырабатывается напряжение 4.2, сдвинутое относительно напряжения 36

74 d на некоторый угол ck . Величина угла зависит or уровня опорного напряжения

40 на выходе источника 20 опорного на- пряжения.

Напряжение в качестве управляющего подается на силовые ключи основных стоек 2, а напряжение 42 соответственно на силовые ключи дополнительных стоек

3 одного из г(амплитудно-импульсных модуляторов 1. На выходе амплитудноимпульсного модулятора 1 формируется промодулированное напряжение 43, что математически соответствует умножению одной из фаз основного rn - фазного переменного напряжения 44 на вспомогательное напряженке 45.

Принцип работы предлагаемого преобразователя основан на пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного г — фазного переменного напряжения

46, 47, 48 (г = 3) с частотой %», вспомогательным П -фазным переменным напряжением (<ъ-"3) 49, 50, 51 с частотой У . После пофазной амплитудно-импульсной модуляции основного

Гг1 — фазного напряжения 46, 47, 48 вспомогательным 49, 50, 51 получаем промодулированные напряжения 52, 53, 54, алгебраическое суммирование которых дает квазисинусоидальное напряжение 55 на выходе преобразователя mфазного напряжения в однофазное.

7 75 го напряжения от величины угла K: U/О п х МФгоа ) для случая Г 3, = 6. p» -о,оа,(и Л) t; уз%, гпак дух 1 Г

v ju «,-о,м

Таким образом, использование исто ника опорного напряжения, Я дополнительных усилителей мощности, а также блока формирования управляющих наприжений позволяет значительно улучшить гармонический состав выходного напряжения.

2674

Ф .о р м у л а и .з о б р е т е н и я

1. Преобразователь гт - фазного напряжения в однофазное, содержащий N амплитудно-импульсных модуляторов, выполненных по схеме однофазного инвертора в вице первой и второй стоек силовых ключей с двухсторонней проводимостью и нагруженных на трансформато- ры, последовательно соединенные выходные обмотки которых образуют общий выход преобразователя, а также систему управления, состоящую из последовательно соединенных между собой задающего генератора и. 2 N — - канального распределителя импульсов, выходы которого. подключены к управляющим входам ключей амплитудно-импульсных модуляторов через М основных усилителей мощности, о т л и.ч а ю ш и и с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения, он снабжен источником опорного напряжения, N дополнительными усилителями мощности, а также блоком формирования управляю« щих напряжений, состоящим из Я каналов формирования управляющих напряжений, каждый иэ которых выполнен в ви ,де соединенных последовательно схемы выделения управляющих импульсов, управ ляемого генератора пилообразного напря- .. жения, схемы, сравнения, один из входов которой связан с источником опорного напряжения, и схемы синхронизации, причем входы блока формирования управляющих напряжений подключены к выходам и 2N - канального распределителя импуль» сов и к выходу задающего генератора, выходы этого блока связаны со входами дополнительных усилителей мощности, а выходы последних и выходы N основд ных усилителей мощности подключены к управляющим входам ключей, соответственно, первой и второй стоек амплитудноЪ импульсных модуляторов.

2. Преобразователь по п. 1, о т л иур ч а ю шийся тем, что схема синхронизации выполнена на комбинированном -В триггере, тактовым входом связанным с выходом схемы сравнения, à управляющими j -К входами соединенным с

25 соответствующими выходами 2й«канального распределителя импульсов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Пьяных 5. Е. Исследование несим30 метричных режимов преобразователей частоты с однократной модуляцией. Лиссерт. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук.

ИЭД AH Украинской ССР, Киев, 1972, с. 212-215.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2495993/24-07, 1977.

3. Карташов P П., Чехет Э. М. Функциональные схемы преобразователей частоты. -"Устройства преобразовательной

40 техники, Вып. 2, Наукова думка", .Киев, 1969.

752674 (00 40

60 Об

Уд ОЧ

20 02 д2

Составитель Г. Мьщык, Редактор Л. Алексеенко Техред Т. Левадская Корректор М. Коста

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4760/16 Тираж 783 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

/0 yrnax