СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ N-ФАЗНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в импульсных преобразователях питания.

Известный /1/ способ управления N-фазным импульсным преобразователем постоянного напряжения, состоящий в формировании и подаче на параллельно включенные N силовых блоков импульсов управления, изменяемых по скважности в зависимости от требуемой величины выходного напряжения. Недостаток способа состоит в больших потерях энергии из-за больших пульсаций выходного напряжения, так как N силовых блоков управляются синхронно.

Наиболее близким по сути изобретения является способ /2, 3/ управления N-фазным импульсным преобразователем постоянного напряжения, состоящий в формировании и подаче на параллельно включенные N силовых блоков импульсов управления, изменяемых по скважности в зависимости от требуемой величины выходного напряжения и сдвинутых друг от друга на время равное 1/Nf, где f - частота этих импульсов, и в контроле состояния силовых фазных блоков. Этот способ-прототип имеет недостаток, состоящий в относительно ухудшенном качестве напряжения и увеличенных потерях энергии в режиме частичных отказов, так как при потере работоспособности части блоков в выходном напряжении значительно увеличиваются пульсации напряжения.

Техническим результатом изобретения является снижение потерь энергии и улучшение качества напряжения.

Заявленный результат достигается за счет того, что при обнаружении отказов m силовых блоков взаимный сдвиг импульсов устанавливают равным 1/(N-m)f.

На фиг. 1 представлена схема для реализации способа.

Источник 1 питания постоянного тока одним полюсом связан с нагрузкой 2 и фильтром-конденсатором 3 непосредственно, а вторым - через N силовых блоков 4. Блоки 4 составляют фазы преобразователя. В данном случае N=3. Блоки 4 подсоединены через предохранители 5, снабженные блок-контактами 6, которые подключены к входу блока 7 управления. В данном примере датчиками состояния силовых блоков 4 являются блок-контакты 6. Однако возможны и другие способы контроля состояния силовых блоков 4, например могут использоваться датчики токов и т.п. На фиг. 2 представлен пример схемы силового блока обратноходового повышающего преобразователя. В схеме используются реактор 8, диод 9 и запираемый (полностью управляемый) вентиль 9. Такой преобразователь повышает постоянное входное напряжение. Однако может использоваться и прямоходовой понижающий преобразователь.

Способ реализуется следующим образом.

Напряжение источника 1 преобразуется силовыми блоками 4 в напряжение тоже постоянного тока, но другого уровня. С этой целью блок 7 управления подает управляющие импульсы на силовые блоки 4, которые в широтно-импульсном режиме осуществляют это преобразование. Импульсы, подаваемые с блока 7 управления в каждой фазе, следуют с одинаковой частотой f (Гц), однако в разных фазах они сдвинуты друг относительно друга на один и тот же промежуток времени, равный 1/Nf. На фиг. 3,а представлена диаграмма тока дросселя в штатном режиме в режиме гранично-прерывистого тока. Токи разных фаз обозначены разными линиями. Первая половина этого тока - нарастающая - потребление от источника 1 питания, а вторая половина - спадающая - это ток, передаваемый в нагрузку 2 и фильтр-конденсатор 3. Как видно, три тока симметричны и сдвинуты на треть периода. Частота пульсаций напряжения на фильтре-конденсаторе равна 3f. Когда один из силовых блоков 4 не работает (при перегорании предохранителя 5), то тогда сдвиг между токами первой и второй фазы будет 33,3% периода повторения (1/f), а между вторым и первым током 66,6%. То есть в суммарном выходном токе появятся пульсации с частотой повторения импульсов. В нормальном же режиме пульсаций выходного тока такой частоты не было, а были пульсации тройной частоты 3f. На фиг. 3,б показаны диаграммы токов двух фаз при отказе (отключении) одного блока 4 (m=1). Вследствие того, что блок управления 7, получив сигнал от датчика (блок-контакта 6 предохранителя 5) об отказе в одном блоке 4, изменяет взаимный сдвиг импульсов управления, оставшихся в работе двух нормально работающих силовых блоков 4, до величины равной 1/(N-m)f=1/2f. B данном случае этот сдвиг составит 50% периода повторения. Осуществление этой операции - переход на другую дистанцию между импульсами - производится блоком 7 управления благодаря программе, заложенным в работу его контроллера (входит в состав блока 7).

Как видно из диаграммы, таким образом снижается уровень пульсаций выходного напряжения.

Источники информации

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1982, стр. 407, рис. 7.2.

2. Руденко B.C. и др. Преобразовательная техника. Киев, Выща школа, 1978, стр. 231-233, рис. 231.

3. Журнал «Электротехника». - М.: 2001, стр. 59, рис. 3.