SU1046876A1

SU1046876A1 - Method of converting constant voltage to multister voltage

Info

Publication number: SU1046876A1
Application number: SU792782828A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Сергеевич Мыцык; Юрий Павлович Иванов; Владимир Викторович Михеев
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1983-10-07

Abstract

1. СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОСГУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ путем формировавши ни п последовательностей знакопеременных импульсов пр моугольной формл равной амплитуды,сдвинутых,:; относительно один другого на угол у и последующего их суммировани , отличающийс тем, что, с целью улучшени качества выходного напр жени путем уменьшени его коэффициента гармоник, между импульсами пр моугольной формы каждой на п упом нутых последовательностей ввод т паузу длительностью ei njf, где п г-2i 2. Способ nonil, отлича- Q ю щ и и с тем, что при формирова - JS НИИ однофазного многоступенчатого напр жени угол в1, задают равным «4 1. METHOD FOR CONVERSION OF CONSTANT VOLTAGE TO A MULTIPLE-VOLTAGE VARIABLE by forming n sequences of alternating rectangular formulas of equal amplitude shifted,:; relative to each other at an angle y and their subsequent summation, characterized in that, in order to improve the quality of the output voltage by reducing its harmonic coefficient, a pause of duration ei njf is inserted between the square-shaped pulses of each on the n mentioned sequences, where n g -2i 2. The nonil method, distinguished by Q щ щ and with the fact that when forming a JS scientific research institute of a single-phase multistage voltage, the angle b1 is set equal to "4

Description

Изобретение относитс к преобра зовательной технике и может быть и пользовано дл построени вторичны источников питани устройств элект автоматики и электроприводов перем ного тока малой мощности (до единиц КВА) в тех случа х, когда треб етс согласование уровней напр жений питающей сети и потребител п вышенное качество преобразовательной энергии и приемлекые массогаба ритные .показатели вторичного источ ника. Известен способ преобразовани посто нного напр жени в многоступенчатое переменное при помощи инверторо с уменьшением количества гаомоник напр жени в самом инверторе, т.е. до фильтрации IT С2 и СЗЗ. Однако применение выходных филь ров приводит к увеличению массы, габаритов устройства и снижению его КПД, особенно на низких частот Кроме того, применение фильтров ограничено из-за возможности возни нрвени резонансных влений при пи та1Гии от преобразователей электродвигателей и нестабильности формы кривой напр жени в некоторых режимах . Совмещение в инверторе функций инвертировани и формировани напр жени многоступенчатой формы , близкого по форме к синусоидаль ному, позвол ет избежать отмеченных недостатков. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ, согласно которому формируют п последовательностей знакопеременных импульсов пр моугольной формы равной амплитуды, сдвинутых относительно один другого на угол у , и затем суммируют их 4 . Недостатки известного способа преобразовани - невысокое качество выходного напр жени и плохие ма согабаритные показатели устройства реализующего способ, так как дл получени многоступенчатого напр жени , близкого по форме к синусоидальному , требуетс осуществить су мирование достаточно большого числа пр моугольных переменных напр же ний. Цель изобретени - улучшение качества выходного напр жени путем уменьшени его коэффициента гармоник . Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу преобразовани посто нного напр жени в многоступенчатое переменное путем формировани п последовательностей знакопеременных импульсов пр моугол ной формы равной амплитуды, сдвинутых относительно один другого на угол у , и последующего их суммировани , между импульсами пр моугольной формы каждой из упом нутых последовательностей ввод т паузу длительностью oi Пу,где . Кроме того, при формировании однофазного многоступенчатого напр жени угол 0 задают равным о f iHa фиг. 1 представлена блок-схема преобразовател , реализующего способ; на фиг. 2 временные диаграмNttj , по сн ющие принцип формировани выходного напр жени при ,уг, о( п-2С,(где (6 - длительность паузы между импульсами пр моугольной формы Принцип формировани управл ющих сигналов ключей инверторов при формировании кривых выходного напр жени согласно предлагаемому способу по сн етс временными диаграммами (фиг. 2а,б,Ь ) при иоС-n-jf , где ,j -сигналы управлени , подаваемые на управл гацие входы Ключей инвертора; Uu Uj,- напр жени выходной частоты/сдвинутые отно .сительно один другого ,на иц- форма выходного напр жени преобразовател . Число п выбираетс в каждом кон-, кретном случае применени исход из заданного качества выходного напр жени .. Согласно известному способу 4} ч посто нное напр жение преобразуют в п последовательностей знакопеременных импульсов пр моугольной формы, сдвигают их по фазе относительно один другого на угол , а затем суммируют . Согласно предлагаемому способу нар ду с этими операци ми дополнительно между импульсами пр моугрльной формы каждой из п последовательностей ввод т паузу Л ,длительность которой взаимосв зана с длительностью уГла у. При этом длительно ть указанной паузы задают равной и у (фиг. 2б) .. Дл конкретизации изложени в иллюстраци х на фиг. 1 и 2 вз то п 4. Четыре напр жени иц-иц сдвигают относительно один другого с целью упрощени аппаратурной реализации , например, на угол Jf . Суммиру напр жени э выходе преобразовател формируют многоступенчатое напр жение UH (фиг. 2Ь и фиг. ЗЬ) с улучшенным гармоническим составом. Преобразователь, реализующий способ (фиг. 1), содержит четыре идентичных параллельных канала, каждый из которых содержит- однофазный мостовой инвертор 1 с четырьм ключами 2-5, образующими две его стойки. Инвертор 1 нагружен на первичную обмотку 6 согласующего трансформатора 7. Его вторична обмотка св зана с выходными выводами канала. The invention relates to a conversion technique and can be used to build secondary power sources for electrical automation devices and low-power alternating current electric drives (up to KVA units) in cases when matching the supply voltage and consumer quality levels is required. conversion energy and acceptable mass-dimensional characteristics of the secondary source. There is a known method of converting a constant voltage into a multi-step variable by using an inverter with a decrease in the number of voltage haomonic in the inverter itself, i.e. before filtering IT S2 and SPZ. However, the use of output filters leads to an increase in the mass, dimensions of the device and a decrease in its efficiency, especially at low frequencies. In addition, the use of filters is limited due to the possibility of resonance effects during pictography from electric motor converters and instability of the voltage curve in certain modes. . The combination of the functions of inverting and forming a voltage of a multistage form, close in shape to a sinusoidal one, in the inverter allows one to avoid the noted drawbacks. The closest in technical essence to the present invention is a method according to which n sequences of alternating rectangular-shaped pulses of equal amplitude are formed, shifted relative to one another by an angle y, and then sum them 4. The disadvantages of the known method of conversion are the low quality of the output voltage and the poor small overall dimensions of the device implementing the method, since to obtain a multi-step voltage that is close to sinusoidal shape, it is necessary to sum a sufficiently large number of rectangular voltage variables. The purpose of the invention is to improve the quality of the output voltage by reducing its harmonic coefficient. The goal is achieved by the method of converting a constant voltage to a multi-step variable by forming n sequences of alternating rectangular-shaped pulses of equal amplitude shifted relative to each other by an angle y, and their subsequent summation, between the rectangular-shaped pulses of each of these These sequences are entered into a pause of duration oi Pu, where. In addition, when forming a single-phase multistage voltage, the angle 0 is set equal to f iHa of FIG. 1 shows a block diagram of a converter implementing the method; in fig. 2 timing diagrams Nttj, explaining the principle of formation of the output voltage at, u, o (p-2C, (where (6 - the duration of the pause between square-wave pulses The principle of the formation of control signals of inverter keys in the formation of output voltage curves according to the proposed method This is illustrated by timing diagrams (Fig. 2a, b, b) with ioC-n-jf, where, j are the control signals fed to the control inputs of the Inverter Keys; Uu Uj, are the output frequency voltages / relative ones shifted of the other, on its form of the output voltage The number n is chosen in each particular case of application based on the given quality of the output voltage .. According to the known method 4} h, the constant voltage is converted into n sequences of alternating square-wave pulses, shifting them in phase relative to one another by According to the proposed method, along with these operations, a pause L is additionally added between the pulses of the pro-freezing form of each of the n sequences, the duration of which is interconnected with for the performance of the corner At the same time, the duration of the specified pause is set equal to y (Fig. 2b). To clarify the presentation in the illustrations in Figs. 1 and 2 is taken in p. 4. Four voltage of it – s are shifted relative to each other in order to simplify the hardware implementation, for example, by the angle Jf. The sum of the voltage e of the converter output is formed by a multi-stage voltage UH (Fig. 2b and Fig. 3b) with an improved harmonic composition. The converter that implements the method (Fig. 1) contains four identical parallel channels, each of which contains a single-phase bridge inverter 1 with four keys 2-5, forming its two racks. Inverter 1 is loaded on the primary winding 6 of the matching transformer 7. Its secondary winding is connected to the output terminals of the channel.

.Выходы всех четырех каналов соединены последовательно. За счет введени паузы между полуволнами выходного напр жени каждого из каналов и сдвига этих напр жений на соответствующие фазовые углы можно получить соответственно меньшее искажение результирующего выходного Нс1пр жени преобразовател по сравнению с прототипом.The outputs of all four channels are connected in series. By introducing a pause between the half-waves of the output voltage of each of the channels and shifting these voltages to the corresponding phase angles, a correspondingly smaller distortion of the resulting output converter Hc1 voltage can be obtained compared to the prototype.

Принцип формировани управл ющих сигналов преобразовател (фиг. 1) по сн етс временными диаграммами (фиг, 2а,б,Ь ) на примере формировани напр жени oji . The principle of forming the control signals of the converter (Fig. 1) is illustrated by the timing diagrams (Fig. 2a, b, b) using the example of the formation of the voltage oji.

На интервале 0. - Ь формируют отпирающие сигналы дл ключей 2 и 4 инвертора 1 и запираи цие сигналы дл ключей 3 и 5, чем обеспечивают формирование паузы между полуволнами выходного напр жени инвертора 1, так как одновременно замыкают пару ключей, подсоединенных к общей точке цепи питани . На интервале/)-S формируют отпирающие сигкалы дл ключей 2 и 5 инвертора 1 и запираюн( щие сигналы дл ключей 3 и 4, При этом в обмотках трансформатора 7 формируют пр моугольный импульс положительной пол рности. Принцип дальнейшего формировани управл ющих сигналов ключей инвертора 1 пон тен из последующего рассмотрени временных диаграмм на фиг. 2о,5 и аналогичен уже рассмотренным ситуаци м.. Формирование напр жений Ц -uJJ на выходе второго, третьего и четвертого каналов осуществл ют аналогично.In the interval 0. - b, unlocking signals are generated for keys 2 and 4 of inverter 1 and the locking signals for keys 3 and 5, which ensure the formation of a pause between the half-waves of the output voltage of inverter 1, since they simultaneously close a pair of keys connected to a common point of the circuit nutrition In the interval /) - S, the enable signals for the keys 2 and 5 of inverter 1 and the locking signals (for signals 3 and 4) are formed. In this case, a rectangular pulse of positive polarity is formed in the windings of the transformer 7. The principle of further generation of control signals of the inverter 1 keys It is understood from the subsequent consideration of the time diagrams in Figures 2o, 5 and is similar to the situations already considered.

Блок-схема преобразовател (фиг. 1) содержит также однофазные Iинверторы 1,8,9 и 10, согласующие трансформаторы 7,11,12 и 13, задающий генератор 14, фазосмещающее устройство 15 и системы 16 - 19 управлени каналов.The block diagram of the converter (Fig. 1) also contains single-phase Inverters 1,8,9 and 10, matching transformers 7, 11, 12 and 13, master oscillator 14, phase shifting device 15 and channel control systems 16-19.

Однофазные инверторы выполнены на диодах и полностью управл емых ключах. Управл емые ключевые элементы (2-5) служат дл пропускани активной мощности от первичногй источника к нагрузке через трансформаторы , а неуправл емые вентили - дл пропускани реактивной энергии.Single-phase inverters are made on diodes and fully controllable keys. Controlled key elements (2-5) serve to pass active power from the primary source to the load through transformers, and uncontrolled gates to pass reactive energy.

Задающий генератор 14 предназначен дл формировани последова0 тельности импульсов, управл ющей фазосмещающим устройством 15 и системами управлени ключей инвертора.The master oscillator 14 is designed to form a pulse train that controls the phase shifting device 15 and the inverter key control systems.

Фазосмещающее устройство 15 обес печивает фазовый сдвиг выходных на5 пр жений иц,ин, и каналов. Системы 16-19 управлени каналов формируют сигналы управлени ключами однофазных инверторов.The phase shifting device 15 provides for the phase shift of the output time of the five yarns of the eggs, channels, and channels. Channel control systems 16-19 generate key control signals for single-phase inverters.

Предлагаемый способ позвол ет существенно улучшить качество выход0 ного напр жени преобразовател за счет уменьшени его коэффициента гармоник и уменьшить массу при аппаратурной реализации.The proposed method makes it possible to significantly improve the quality of the output voltage of the converter by reducing its harmonic coefficient and to reduce the mass in hardware implementation.

При рассмотренном числе каналов, равном четырем, предлагаемый способ позвол ет получить выходное . напр жение преобразовател с 9,1%, в то врем как прототип обеспечивает при том же числе каналов ,2%. Предлагаемый способ позвол ет также получить лучшее качество выходного напр жени при меньшем числе каналов, что приводит к его упрощению и обеспечивает луч -шие массогабаритные показатели при его аппаратурной реализации.При числе каналов, равном трем, коэффициент гармоник напр жени , получаемого по предлагаемому способу, равен 11,6%, что существенно лучше, чем у прототипа при числе кангшов, равном четырем (16,2%).With the considered number of channels equal to four, the proposed method allows to obtain the output. voltage converter with 9.1%, while the prototype provides with the same number of channels, 2%. The proposed method also makes it possible to obtain the best quality of the output voltage with a smaller number of channels, which leads to its simplification and provides the beam with the best mass and dimensional parameters for its hardware implementation. With the number of channels equal to three, the voltage harmonics obtained by the proposed method equal to 11.6%, which is significantly better than the prototype with the number of kangshov equal to four (16.2%).

ьs

Claims

1. DC VOLTAGE CONVERSION METHOD In multistage VARIABLE formed by Nia sequences η alternating rectangular pulses of equal amplitude, _'shifted:; relative to each other by an angle y, and their subsequent summation, characterized in that, in order to improve the quality of the output voltage by reducing its harmonic coefficient, a pause of duration tL = pu is introduced between the rectangular pulses of each of the η mentioned sequences, where η ϊ · 21

2. The method pop.1, differs _Q w and d w i with the fact that in shape the S SRI multi-phase voltage angle (Q set at βί =.

Fp /