ИНВЕРТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКИМ ГЕНЕРАТОРОМ Российский патент 2011 года по МПК H02M7/48 H02P9/04 H02K19/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью ограничения сверхтока.

Уровень техники

Хорошо известные инверторные генераторы вначале осуществляют преобразование переменного тока, выдаваемого блоком генератора с приводом от двигателя, в постоянный ток, после чего преобразуют постоянный ток в переменный ток заданной частоты (частоты питающей сети) посредством управления ключевыми (переключающими) элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального (гармонического) сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, и несущего сигнала. Пример такого инверторного генератора можно найти в опубликованной японской заявке на изобретение № Н 4(1992)-355672.

Инверторный генератор, раскрытый в данной публикации, оснащен схемой ограничителя сверхтока для защиты ключевых элементов от сверхтока, вызванного коротким замыканием или скачком нагрузки. Когда измеренный ток превышает предельно допустимое значение, схема формирует ШИМ-сигнал, подаваемый на ключевые элементы, равный нулю для временного сброса выходного тока в ноль.

Раскрытие изобретения

Таким образом, возникновение сверхтока может быть предотвращено, в частности, с помощью схемы ограничителя сверхтока. Однако, поскольку выходной ток становится равным нулю, снова выдается ШИМ-сигнал, в результате чего ток снова превышает предельно допустимое значение, после чего снова выдается нулевой ШИМ-сигнал для того, чтобы выходной ток временно стал равным нулю, и так далее. Повторяющаяся последовательность одних и тех же операций является недостатком. Далее, поскольку величина предельно допустимого значения устанавливается сравнительно высокой, предпочтительно ограничение сверхтока на уровне ниже установленного предельно допустимого значения. Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в решении вышеуказанной проблемы путем предложения инверторного генератора, осуществляющего преобразование в переменный ток заданной частоты с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, обеспечивая при этом возможность надежного ограничения или ослабления сверхтока.

Для достижения указанной цели в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается инверторный генератор, содержащий блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого в каждом цикле управления с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и которое преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты. Согласно изобретению инверторный генератор содержит измеритель тока, измеряющий значение переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; измеритель напряжения постоянного тока, измеряющий напряжение постоянного тока на выходе конвертера; измеритель напряжения переменного тока, измеряющий напряжение переменного тока на выходе инвертора; регулятор выходного напряжения, регулирующий измеренное напряжение переменного тока на заданном уровне в соответствии с коэффициентом, устанавливаемым на основании измеренного значения напряжения постоянного тока, когда измеренное значение переменного тока превышает пороговое значение; и регулятор ШИМ-сигнала, регулирующий ШИМ-сигнал в цикле управления на заданную величину таким образом, чтобы измеренное значение переменного тока было ниже величины порогового значения.

Для достижения указанной выше цели в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ управления инверторным генератором, содержащим блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого в каждом цикле управления с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и которое преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты. Способ согласно изобретению включает следующие шаги: измерение значения переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; измерение напряжения постоянного тока на выходе конвертера; измерение напряжения переменного тока на выходе инвертора; регулирование измеренного напряжения переменного тока на заданном уровне в соответствии с коэффициентом, устанавливаемым на основании измеренного напряжения постоянного тока, когда измеренное значение переменного тока превышает пороговое значение, и регулирование ШИМ-сигнала в цикле управления на заданную величину таким образом, чтобы измеренное значение переменного тока было ниже порогового значения.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и прочие цели и преимущества настоящего изобретения более подробно объясняются в нижеследующем описании со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на фиг.1 изображена блок-схема, показывающая общую структуру инверторного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 представлено графическое изображение сигналов для объяснения процесса ШИМ-управления, осуществляемого ЦП (CPU), изображенным на фиг.1;

на фиг.3 изображена блок-схема процесса работы ЦП по фиг.1;

на фиг.4 графически изображена форма волны напряжения переменного тока на выходе инвертора, изображенного на фиг.1, и

на фиг.5 изображена временная диаграмма для объяснения процесса, представленного блок-схемой на фиг.3.

Осуществление изобретения

Инверторный генератор в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения далее описывается более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг.1 представлена блок-схема, показывающая общую структуру инверторного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Инверторный генератор обозначен поз.10 на фиг.1. Генератор 10 оснащен двигателем (двигателем внутреннего сгорания) 12 и имеет номинальную выходную мощность около 3 кВт (100 В, 30 А переменного тока). Двигатель 12 представляет собой двигатель с воздушным охлаждением и искровым зажиганием. Его дроссель 12а открывается и закрывается приводом (актюатором) 12b дросселя, представляющим собой шаговый двигатель. Двигатель 12 запускается ручным стартером (не показан).

Круговой статор (не показан) закреплен вблизи от головки блока цилиндров двигателя 12. Статор снабжен обмотками, образующими блок 14 электромашинного генератора, а именно трехфазными (U, V и W) выходными обмотками (главными обмотками) 14а и тремя однофазными обмотками 14b, 14с и 14d.

Ротор (не показан), выполненный в виде маховика двигателя 12, установлен снаружи статора. В роторе напротив вышеупомянутых обмоток 14а и т.д. установлены постоянные магниты (не показаны) с чередованием радиальной полярности их полюсов.

При вращении постоянных магнитов ротора, окружающего статор, на выходе трехфазных выходных обмоток 14а создается (генерируется) трехфазный (U, V и W фазы) переменный ток, а на выходе однофазных выходных обмоток 14b, 14 с и 14d возникает однофазный переменный ток.

Трехфазный переменный ток, создаваемый (генерируемый) выходными обмотками 14а блока 14 генератора, поступает через клеммы 14е (U, V и W) на плату 16 управления (печатную плату) и подается в установленный на ней конвертор 20. Конвертор 20 содержит соединенные по мостовой схеме три тиристора SCR (silicon-controlled rectifier, однооперационный триодный тиристор) и три диода DI. Трехфазный переменный ток, создаваемый на выходе блока 14 генератора, преобразуется в постоянный ток посредством управления углами проводимости (включения) тиристоров.

Источник питания 22 с дроссельным преобразователем RCC (ringing choke converter, преобразователь с переходными процессами в дросселе) (стабилизированный источник питания постоянного тока) соединен с боковыми положительным и отрицательным электрическими выводами конвертора 20 и подает выпрямленное напряжение постоянного тока в качестве рабочего напряжения питания на три тиристора. После RCC-источника питания 22 в цепь включен сглаживающий конденсатор 24 для сглаживания постоянного тока на выходе конвертера 20.

Инвертор 26 включен в цепь после сглаживающего конденсатора 24. Инвертор 26 имеет мостовую схему с четырьмя полевыми транзисторами (ключевыми элементами). Как объяснено ниже, постоянный ток на выходе конвертера 20 преобразуется в переменный ток заданной частоты (50 Гц или 60 Гц частоты питающей сети) посредством управления состоянием проводимости (ОТКРЫТ-ЗАКРЫТ) четырех полевых транзисторов.

Выходной сигнал инвертора 26 проходит через дроссель 30, состоящий из LC-фильтра для подавления гармоник, и через фильтр шумов 32 для подавления помех, и подается на выходные клеммы 34, с которых он может быть подан на электрическую нагрузку 36 через соединительный проводник (не показан) или аналогичный элемент.

Плата 16 управления оснащена центральным процессором (ЦП) 40 с 32-битной архитектурой. ЦП 40 управляет углом проводимости тиристоров конвертера 20 с помощью тиристорного (SCR) управляющего устройства (схемы управления) 40а, состоянием проводимости полевых транзисторов инвертора 26 с помощью устройства управления 40b затворами, а также работой привода 12b дросселя с помощью устройства управления 40с приводом. ЦП 40 оснащен устройством памяти EEPROM (ЭСППЗУ, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) (энергонезависимым ЗУ) 40а.

Выходной сигнал первой однофазной выходной обмотки 14b подается на плату управления 16 через клеммы 14b1 и 14b2, а с нее - на генератор 14b3 управляющего напряжения, который генерирует рабочее напряжение питания 5 В для ЦП 40. Выходной сигнал с клеммы 14b1 подается на схему 14b4 измерения оборотов, где он преобразуется в импульсный сигнал и подается на ЦП 40. ЦП 40 подсчитывает импульсы выходного сигнала схемы 14b4 измерения оборотов для вычисления (измерения) скорости вращения двигателя 12.

Выходной сигнал второй однофазной выходной обмотки 14с подается на схему двухполупериодного выпрямителя 14с1, где осуществляется его двухполупериодное выпрямление для формирования рабочего напряжения питания, в частности для привода 12b дросселя. Выходной сигнал третьей выходной обмотки 14d подается на схему 12с зажигания двигателя 12 для использования в качестве напряжения питания свечи 12d зажигания.

ЦП 40 соединен с первым и вторым датчиками напряжения (измерителями) 40е и 40f. Первый датчик напряжения 40е, включенный после RCC-источника питания 22, генерирует выходной сигнал, пропорциональный выходному напряжению постоянного тока конвертера 20. Второй датчик напряжения 40f, включенный после инвертора 26, генерирует выходной сигнал, пропорциональный выходному напряжению переменного тока инвертора 26. Выходные сигналы первого и второго датчиков напряжения 40е и 40f подаются на ЦП 40.

ЦП 40 также соединен с датчиком (измерителем) 40g тока. Датчик 40g тока генерирует выходной сигнал, пропорциональный значению тока на выходе инвертора 26, т.е. тока, проходящего через электрическую нагрузку 36, когда нагрузка 36 подключена.

Выходной сигнал датчика 40g тока подается в ЦП 40, а также в ограничитель 40h сверхтока, выполненный в виде логической схемы (аппаратной схемы), независимой от ЦП 40. Когда ток, измеренный датчиком 40g тока, превышает предельно допустимое значение, ограничитель 40h сверхтока временно отключает выходной сигнал устройства 40b управления затворами для временного обнуления выходного сигнала инвертора 26.

ЦП 40, на основе подаваемых на его вход выходных сигналов первого и второго датчиков напряжения 40е, 40f и датчика 40g тока, осуществляет ШИМ-управление полевыми транзисторами инвертора 26, управляет работой привода 12b дросселя, а также управляет ограничением сверхтока.

На фиг.2 графически представлена форма волны для объяснения процесса управления ШИМ-сигналом, осуществляемого ЦП 40.

Процесс ШИМ-управления полевыми транзисторами инвертора 26 будет описан со ссылкой на фиг.2. На основании опорного синусоидального сигнала (сигнальной волны) с учетом заданной частоты (50 Гц или 60 Гц частоты питающей сети), имеющего форму волны требуемого выходного напряжения (волна, изображенная нижней пунктирной линией), ЦП 40 использует компаратор (не показан) для сравнения опорного сигнала с несущим сигналом (например, с несущей волной частотой 20 кГц), генерирует ШИМ-сигнал (сигнал ШИМ-формы), а именно последовательность импульсов с переменным коэффициентом заполнения (отношения длительности t импульса к периоду Т его следования) в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), и выдает выходной сигнал через устройство 40b управления затворами.

Волна, изображенная нижней пунктирной линией на фиг.2, изображает требуемую форму волны выходного напряжения. Период Т (шаг) ШИМ-сигнала (сигнала ШИМ-формы) в действительности является значительно более коротким, чем это показано на фиг.2, где он увеличен с целью облегчения понимания. ЦП 40 управляет открытием дросселя 12а для установки требуемой скорости вращения двигателя, рассчитанной на основании значения выходного переменного тока, определяемого электрической нагрузкой 36, рассчитывает выходные импульсы фазы А и фазы В для шагового привода 12b дросселя и подает их через устройство управления 40с приводом на привод 12b дросселя с выходных клемм 40с1, управляя тем самым работой привода 12b дросселя.

Далее будет объяснена одна из управляющих функций ЦП 40, а именно процесс управления ограничением сверхтока.

Фиг.3 представляет блок-схему этого процесса.

Изображенная программа выполняется в каждом заданном цикле управления, например каждые 50 мкс, в случае, когда частота несущего сигнала, показанного на фиг.2, составляет 20 кГц, а частота волны выходного напряжения составляет 50 Гц. Более конкретно, данная программа выполняется в каждом из периодов графика, изображенного на фиг.2.

Как будет объяснено ниже, программа начинается на шаге S10, на котором определяется, выполнены ли начальные условия управления. Начальные условия управления заключаются в том, что выполнено исходное условие, абсолютная величина (эффективное значение) измеренного датчиком 40g преобразованного тока превышает предельное значение (пороговое значение) пикового тока, и флаговый бит команды ограничения пикового тока (будет объяснено ниже) был сброшен при предшествующем цикле выполнения программы в соответствии с блок-схемой на фиг.3.

Исходным условием является значение коэффициента мощности, равное или большее 0,9. Предельное значение пикового тока устанавливается на уровне ниже предельно допустимого значения, используемого в ограничителе 40h сверхтока.

На фиг.4 графически представлена форма волны напряжения переменного тока на выходе инвертора 26, а на фиг.5 представлена временная диаграмма для объяснения процесса управления в соответствии с блок-схемой на фиг.3.

Как показано на фиг.4 и 5, если в процессе управления ток превышает предельное значение пикового тока, то напряжение (соответствующее току) управляется таким образом, чтобы снизить ток до значения ниже предельного значения пикового тока. Соответственно, когда разность фаз между током и напряжением велика, другими словами, когда коэффициент мощности (force factor) мал, становится сложным определение соотношения между током и напряжением. По этой причине одним из начальных условий управления является значение коэффициента мощности, равное или большее 0,9.

Кроме того, поскольку предельное значение пикового тока устанавливается как для положительной, так и для отрицательной полуволны, величина измеренного преобразованного тока сравнивается с предельным значением по абсолютной величине.

Приведем краткое объяснение блок-схемы, изображенной на фиг.3.

Если результат на выходе шага S10 - «Да», программа переходит к шагу S12, на котором включается, т.е. устанавливается равным 1, флаговый бит команды ограничения пикового тока, и программа переходит далее к шагу S14, на котором значение амплитуды выходного напряжения в предшествующем цикле выполнения программы, т.е. значение амплитуды выходного напряжения в предшествующем цикле управления, считывается и переименовывается (и сохраняется) как значение амплитуды выходного напряжения, соответствующее предельному значению пикового тока, а величина напряжения постоянного тока, преобразованного из переменного тока, в текущем цикле выполнения программы, т.е. величина напряжения постоянного тока, преобразованного из переменного тока, в текущем цикле управления, считывается и переименовывается (и сохраняется) как значение напряжения постоянного тока, соответствующее предельному значению пикового тока. Напряжением постоянного тока является напряжение постоянного тока на выходе конвертера 20.

Программа переходит к шагу S16, на котором определяется, установлен (включен) ли флаговый бит команды ограничения пикового тока, и если результат - «Нет», то оставшиеся шаги пропускаются. Если результат - «Да», то программа переходит к шагу S18, на котором определяется, является ли значение амплитуды выходного напряжения в предшествующем цикле управления равным нулю или большим нуля, и является ли значение амплитуды выходного напряжения в текущем цикле управления равным или большим данного значения в предшествующем цикле управления, т.е. определяется, находится ли рабочая точка на восходящем участке положительной полуволны графика на фиг.4.

Если результатом на выходе блока S18 является «Нет», то оставшиеся шаги пропускаются, а если результат - «Да», то программа переходит к шагу S20, в котором значение напряжения постоянного тока, соответствующее значению предельного пикового тока, сохраненное на шаге S14, делится на величину напряжения постоянного тока, преобразованного из переменного тока, в текущем цикле управления, и полученное частное определяется как коэффициент флуктуации напряжения постоянного тока DCgainA в текущем цикле управления.

Таким образом, коэффициент флуктуации напряжения постоянного тока DCgainA представляет собой частное от деления значения напряжения постоянного тока, соответствующего предельному пиковому току, на величину напряжения постоянного тока, преобразованного из переменного тока в текущем цикле управления. Поскольку значение напряжения постоянного тока, соответствующее значению предельного пикового тока, также является величиной напряжения постоянного тока, преобразованного из переменного тока, в текущем цикле управления, переименованное и сохраненное на шаге S14, коэффициент флуктуации напряжения постоянного тока DCgainA является коэффициентом, отражающим скорость флуктуации напряжения постоянного тока.

Далее программа переходит к umiy S22, на котором значение амплитуды выходного напряжения, соответствующего значению предельного пикового тока, умножается на коэффициент флуктуации напряжения постоянного тока DCgainA, определенный или рассчитанный на шаге S20, и полученное произведение определяется как значение амплитуды выходного напряжения в текущем цикле управления.

Поскольку значение амплитуды выходного напряжения, соответствующего значению предельного пикового тока, является значением амплитуды выходного напряжения в предшествующем цикле управления, переименованное и сохраненное на шаге S14, вышеописанная процедура сводится к определению величины, получаемой умножением значения амплитуды выходного напряжения в предшествующем цикле управления на коэффициент флуктуации напряжения постоянного тока DCgainA и дающей в результате значение амплитуды выходного напряжения в текущем цикле управления.

Затем программа переходит к шагу S24, на котором определяется, является ли значение амплитуды выходного напряжения в предшествующем цикле управления меньшим нуля, и является ли значение амплитуды выходного напряжения в текущем цикле управления меньше данного значения в предшествующем цикле управления, т.е. определяется, находится ли рабочая точка на восходящем участке отрицательной полуволны графика на фиг.4.

Если результат - «Нет», оставшиеся шаги пропускаются, а если результат - «Да», то программа переходит к шагу S26, на котором, аналогично вышеописанной процедуре, произведение (отрицательная величина), полученное умножением значения амплитуды выходного напряжения, соответствующего значению предельного пикового тока, на коэффициент флуктуации напряжения постоянного тока DcgainA, определяется как значение амплитуды выходного напряжения в текущем цикле управления.

Программа переходит далее к шагу S28, на котором осуществляется регулирование ШИМ-сигнала на основании значения амплитуды выходного напряжения в текущем цикле управления. Более конкретно, коэффициент заполнения, изображенный на графике фиг.2, уменьшается для того, чтобы сформировать трапецеидальную форму волны выходного напряжения, как показано на фиг.5.

Если результатом на выходе шага S10 является «Нет», то программа переходит к шагу S30, на котором определяется, не установлено ли исходное условие (значение коэффициента мощности, равное или большее 0,9) или является ли абсолютная величина (эффективное значение) преобразованного тока меньшей, чем восстановительная величина предельного пикового тока. Если результат сравнения - «Нет», то оставшиеся шаги пропускаются, а если результатом является «Да», то программа переходит к шагу S32, на котором вышеупомянутый флаг сбрасывается, т.е. флаговый бит устанавливается в ноль, и программа заканчивается.

Процесс в соответствии с блок-схемой на фиг.3 будет объяснен со ссылкой на фиг.5.

Как было описано выше, инверторный генератор 10 не может ограничивать ток и, следовательно, для ограничения сверхтока может лишь ограничивать напряжение. Ввиду этого в данном варианте осуществления изобретения генератор 10 выполнен таким образом, чтобы ограничивать напряжение определенным значением, когда ток превышает предельное значение пикового тока, т.е. значением амплитуды выходного напряжения, соответствующего значению предельного пикового тока в текущем цикле управления (выполнения программы).

Более того, инвертор 26 генератора 10 не может выдавать переменный ток с величиной напряжения, превышающей напряжение постоянного тока на выходе конвертера 20. Кроме того, как объяснялось выше, управление работой привода 12b дросселя осуществляется в соответствии с выходным сигналом переменного тока, определяемого электрической нагрузкой 36. В любом случае, напряжение как постоянного, так и переменного токов должно флуктуировать, если рассматривать мгновенные значения.

Поэтому настоящий вариант осуществления изобретения предусматривает определение коэффициента флуктуации напряжения постоянного тока и умножение предельного значения (значение амплитуды выходного напряжения, соответствующее значению предельного пикового тока) на этот коэффициент. Благодаря такому варианту исполнения, при приближении тока к границе превышения предельного значения пикового тока, выходное напряжение может быть ограничено определенной постоянной величиной вне зависимости от флуктуации электрической нагрузки 36, как показано на фиг.5.

Когда ток падает ниже восстановительной величины предельного пикового тока, операция ограничения отменяется, и форма волны выходного напряжения восстанавливается или возвращается к синусоидальной форме волны, как показано на фиг.2. Во избежание перерегулирования восстановительная величина предельного пикового тока задается близкой к предельному значению пикового тока.

Как указывалось выше, данный вариант осуществления предусматривает инверторный генератор 10 (и способ управления ннверторным генератором 10), содержащий: блок 14 генератора, приводимый от двигателя 12 внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер 20, соединенный с узлом генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор 26, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки 36; управляющее устройство (ЦП 40) инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого в каждом цикле управления с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты. Отличительными особенностями предлагаемого генератора является то, что он содержит измеритель тока (ЦП 40, 40g, S10), измеряющий значение переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку 36; измеритель напряжения постоянного тока (ЦП 40, 40е), измеряющий напряжение постоянного тока на выходе конвертера; измеритель напряжения переменного тока (ЦП 40, 40f), измеряющий напряжение переменного тока на выходе инвертора; регулятор выходного напряжения (ЦП 40, S10-S26), регулирующий измеренное напряжение переменного тока (значение амплитуды выходного напряжения) на заданном уровне (значение амплитуды выходного напряжения) в соответствии с коэффициентом (коэффициентом флуктуации напряжения постоянного тока DCgainA), устанавливаемым на основании измеренного значения напряжения постоянного тока в тот момент, когда измеренное значение переменного тока превышает пороговое значение (предельное значение пикового тока), и регулятор ШИМ-сигнала (ЦП 40, S28), регулирующий ШИМ-сигнал в текущем цикле управления на заданную величину таким образом, что измеренное значение переменного тока становится ниже порогового значения.

Таким образом, данный вариант осуществления предусматривает измерение тока, подаваемого на нагрузку 36, измерение напряжения постоянного тока на выходе конвертера 20 и измерение напряжения переменного тока на выходе инвертора 26, регулирование измеренного напряжения постоянного тока на заданном уровне в соответствии со значением, устанавливаемым на основании измеренного значения напряжения постоянного тока, когда измеренное значение тока превышает пороговое значение (предельное значение пикового тока), регулирование ШИМ-сигнала, используемого для управления ключевым элементом в каждом цикле управления на основании регулируемого значения, тем самым уменьшая ток до величины ниже порогового значения. Таким образом, поскольку выходное напряжение переменного тока может поддерживаться на заданном уровне при превышении током порогового значения, становится возможным ограничивать ток на постоянном уровне, меньшем порогового значения, надежно ограничивая этим сверхток.

Более конкретно, несмотря на то что характеристики инверторного генератора 10 не позволяют непосредственно управлять величиной тока, генератор управляет напряжением вместо управления током, тем самым уменьшая ток до значения ниже порогового. Далее, поскольку напряжение управляется на основании подаваемого на вход напряжения постоянного тока, становится возможным надежно уменьшать ток до значения ниже порогового, независимо от флуктуации на электрической нагрузке 36.

В указанном генераторе коэффициент DCgainA устанавливается на основании значений напряжений, измеренных в разных циклах управления, а именно данный коэффициент устанавливается на основании отношения напряжений, измеренных в разных циклах управления, и еще более конкретно данный коэффициент устанавливается исходя из отношения напряжений, измеренных в предшествующем и в текущем циклах управления (шаг S20).

В указанном генераторе регулятор выходного напряжения регулирует измеренное напряжение переменного тока на заданном уровне, когда коэффициент мощности является равным или большим заданной величины (шаг S10). В указанном генераторе измеритель тока измеряет эффективное значение переменного тока на основании измеренного значения, полученного датчиком 40g тока.

Следует отметить, что в данном варианте осуществления термин "предшествующий цикл управления" не ограничивается циклом, непосредственно предшествующим текущему циклу, а может означать позапрошлый или более ранний цикл, или среднюю величину, определенную по нескольким циклам.

Несмотря на то что для получения коэффициента (коэффициента флуктуации напряжения постоянного тока DCgainA), устанавливаемого исходя из значения напряжения постоянного тока, измеренного в соответствии с блок-схемой на фиг.3, используется отношение напряжений, вместо соотношения может также использоваться разность.

Несмотря на то что в приведенном выше описании в качестве ключевых элементов инвертора использованы полевые транзисторы, это не является ограничением, и вместо них возможно использование биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ) и т.п.

Изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью ограничения сверхтока. Технический результат заключается в преобразовании в переменный ток заданной частоты с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, обеспечивая при этом возможность надежного ограничения или ослабления сверхтока. В заявленное изобретение, содержащее блок электромашинного генератора; конвертер, преобразующий генерируемый переменный ток в постоянный; инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, управляющее ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала и формирующее переменный ток заданной частоты, введены измеритель тока для измерения переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; измеритель напряжения постоянного тока для измерения напряжения постоянного тока на выходе конвертера; измеритель напряжения переменного тока для измерения напряжения переменного тока на выходе инвертора; регулятор выходного напряжения и регулятор ШИМ-сигнала. Второй вариант - способ управления инверторным генератором содержит блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора; включает следующие шаги: измерение переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку, измерение напряжения постоянного тока на выходе конвертера, измерение переменного тока на выходе инвертора, регулирование измеренного напряжения переменного тока на заданном уровне в соответствии с коэффициентом, устанавливаемым на основании измеренного значения напряжения постоянного тока, когда измеренное значение переменного тока превышает пороговое значение, и регулирование ШИМ-сигнала в текущем цикле управления на заданную величину таким образом, чтобы измеренное значение переменного тока было ниже порогового значения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Инверторный генератор, содержащий блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого в каждом цикле управления с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты, отличающийся тем, что содержит измеритель тока для измерения переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; измеритель напряжения постоянного тока для измерения напряжения постоянного тока на выходе конвертера; измеритель напряжения переменного тока для измерения напряжения переменного тока на выходе инвертора; регулятор выходного напряжения, выполненный с возможностью регулирования измеренного напряжения переменного тока на заданном уровне в соответствии с коэффициентом, устанавливаемым на основании измеренного значения напряжения постоянного тока, когда измеренное значение переменного тока превышает пороговое значение; и регулятор ШИМ-сигнала, выполненный с возможностью регулирования ШИМ-сигнала в текущем цикле управления на заданную величину таким образом, чтобы измеренное значение переменного тока было ниже величины порогового значения.

2. Инверторный генератор по п.1, отличающийся тем, что указанный коэффициент устанавливается на основании значений напряжений, измеренных в разных циклах управления.

3. Инверторный генератор по п.2, отличающийся тем, что указанный коэффициент устанавливается на основании отношения значений напряжений, измеренных в разных циклах управления.

4. Инверторный генератор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что регулятор выходного напряжения регулирует измеренное напряжение переменного тока на заданном уровне, когда коэффициент мощности является равным или большим заданной величины.

5. Инверторный генератор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что измеритель тока измеряет эффективное значение переменного тока на основании измеренного значения, полученного датчиком тока.

6. Способ управления инверторным генератором, содержащим блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого в каждом цикле управления с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты, отличающийся тем, что включает следующие шаги: измерение переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; измерение напряжения постоянного тока на выходе конвертера; измерение напряжения переменного тока на выходе инвертора; регулирование измеренного напряжения переменного тока на заданном уровне в соответствии с коэффициентом, устанавливаемым на основании измеренного значения напряжения постоянного тока, когда измеренное значение переменного тока превышает пороговое значение, и регулирование ШИМ-сигнала в текущем цикле управления на заданную величину таким образом, чтобы измеренное значение переменного тока было ниже порогового значения.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанный коэффициент устанавливают на основании значений напряжений, измеренных в разных циклах управления.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанный коэффициент устанавливают на основании отношения значений напряжений, измеренных в разных циклах управления.

9. Способ по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что на шаге регулирования напряжения регулируют измеренное напряжение переменного тока на заданном уровне, когда коэффициент мощности является равным или большим заданной величины.

10. Способ по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что на шаге измерения тока измеряют эффективное значение переменного тока на основании измеренного значения, полученного датчиком тока.