Устройство для управления инвертором с фазо-импульсной модуляцией Советский патент 1988 года по МПК H02M7/48 

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике.

Цель изобретения - расширение диа- Оазона регулирования величины вы- ходкого напряжения инвертора,

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства} На фиг. 2 - временные диаграммы, по- Йснякщие принцип работы устройства, Гри этом принято, что в кривой выходного напряжения инвертора на полупериоде содержится шесть импульсов N 3)..

1Устройство содержит генератор 1 л|инейно изменяющегося напряжения, Соединенный с компаратором 2, выход KJOToporo в свою очередь, связан с Р;аспределителем 3 управлякщих импуль- cioB. Источник 4 управлянзщего напряжения через усилитель 5 постоянного то|а связан с минусовым входом сумма- TJopa 6. Источник 7 постоянного напря- я|ения связан с плюсовым входом сум- Цатора 6.

Выход сумматора 6 соединен со вхо- сумматора 8, а также со входами 3||{силителей 9 и 10 постоянного тока, Цыход сумматора 8 подсоединен ко вто- pjoMy входу компаратора 2, Источник 4 5 правляюв;его напряжения присоединен KJ соответствующим входам сумматора 8 ерез ключи 11-13, Усилители 9 и 10 фисоединены ко входам сумматора 8 ключи 14 и 15. Управляющие це- ключей 11-15 связаны с соответст- Е(УЮЩИМИ тактовыми выходами многоканального логического распределителя 3 управляющих импульсов, .

В основе функ1щонирования устрой- отва лежит вертикальный принцип управления. Частота выходного сигнала it, генератора 1, имеющего треугольную , в два раза превышает частоту аыходного напряжения инвертора

(|фиг. 2, а), В начале и в конце каждого полупериода (такты О и 11 распределителя на фиг. 2, б) все ключи системы разомкнуты, на компаратор

2поступает напряжение U, а от сум- матора 8 - разностный сигнал Uij-U Kj где ,1)7 и и - напряжения источников

7 и 4, Kf - коэффшщент передачи усилителя 5, причем Кр 1. В момент равенства указанных сигналов (момент t: на фиг, 2, а) происходит срабатывание компаратора 2 и формирование переднего фронта первого на полупериоде импульсов кривой выходного напряжения Ugpi,. По команде компаратор 2 распределитель 3 переходит в сле- дугацее состояние (такт 1 на фиг. 2, б).

В такте 1 распределитель 3 выдает сигнал на замыкание ключа 11, после чего к сумматору 8 подклю тает- ся источник 4 управляющего напряжения (интервалы включенного состояния ключей 11-15 показаны соответственно на временных диаграммах фиг. 2, в, д ж, г, е). Величина напряжения U4 источника 4 определяет длительность выходных импульсов инвертора и соответственно величину выходного напряжения инвертора. Задний фронт первог на полупериоде выходного импульса (фиг, 2, а) формируется в момент t. 5 авенства суммы напряжений U + (U ) теку11|ему значению сигнала U,

После очередного срабатывания компаратора 2 вновь меняется состояние распределителя 3 (такт 2 на фиг. 2 б), По команде распределителя 3 замыкается ключ 14, после чего на суммаг тор 8 начинает допол1штельно поступать напряжение (и, - ) К,, где Ка - коэффициент передачи усилителя 9 (Kq : 1), В момент tij равенства сигнала сумматора $ напряжению U, формируется передний фронт второго от начала полупериода импульса кривой выходного напряжения, после чего по команде распределителя 3 замыкается ключ 12 и напряжение 1)4 источника 4 поступает еще на один вход сумматора 8, способствуя увеличению величины выходного напряжения сумматора 8,

Аналогично, после момента t (такт 4 распределителя 3) подается команда на замыкание ключа 15 (подключение к сумматору напряжения (U., -44 10 выхода усилителя 10 с коэффициентом передачи К д 1), а после момента tj. (такт 5 распределителя ) замыкается ключ 13 (увеличивая общий сигнал сумматора 8 на величину и).

На второй половине полупериода, начиная от его середины, осуществляется последовательное поэтапное уменьшение.уровней напряжений, сопоставляемых на казвдом тактовом интервале с напряжением U, генератора 1 линейно изменяющегося напряжения. Благодаря указанной на фиг. 2в - 2ж последовательности переключения ключей

11-15, задаваемой распределителем 3, соблюдается полная симметрия формируемой кривой.

Представленные на фиг. 2а - 2ж временные диаграммы работы устройства и результирующая кривая выходного напряжения инвертора построены относительно средних по величине значений управляющего сигнала U и соответственно при близкой к средней величине выходного напряжения. Уменьшение величины и приводит к быстрому увеличению абсолютного значения разности (и - KgU) и соответствен- но увеличению временного интервала О - tj . Временные интервалы t tj и t - ty между импульсами выходной кривой уменьшаются в меньшей степени, так как 1 К К,д . Так, если Kg 0,5, а 0,25, то длительность временного интервала t, - t на всем диапазоне регулирования буде в два раза меньше, а интервала t - t 5- - в четыре раза меньше продолжи- тельности интервала О - t, . Благодаря этому при малых и средних величинах управляющего сигнала наблюдается достаточно высокая степень приближения выходного сигнала инвертора к си нусоиде и достигается улучшенное качество выходной энергии преобразователя .

С ростом величины управляющего напряжения U, временной интервал О t| уменьшается заметно быстрее, чем интервал t и t - t. Соответствующим выбором коэффициента Ку- передачи усилителя 5 и напряжения U источника 7 обеспечивается режим ре- гулирования, при котор ом при близком к максимальной величине значения U временной интервал О - t уменьшаетс до минимальной величины (кривая ы на фиг. 2). Соответственно малы и близки между собой по абсолютному значению продол жительности интервалов t - tj и t - tp. Кривая выходного напряжения инвертора при этом

формируется по алгоритму, близкому

к закону широтно-импульсного регулирования, величины выходного напряжения (амплитуда первой гармоники выходного напряжения) приближается при

этом к максимально возможному значе-

нию, равному А (А - амплитуда импульсов выходной кривой). В рассмот- ренном случае, когда N 3, величину

1/7 целесообразно выбирать в предела (0,5 - 0,8) амплитуды .сигнала генератора линейно изменяющегося напряжения, рациональные значения коэффициента передачи усилителя 5 при это равны Kg 1,5 - 1,8.

Многоканальный распределитель 3 устройства, являясь основным логичеким звеном системы, строится по схеме реверсивного счетчику, порядок работы которого задан временными диаграммами, приведенными на фиг.2в 2ж. Число тактовых выходов распре- делителя 3 при этом в общем случае равно (2N - 1).

Таким образом, дополнение схемы известного устройства сумматором и небольшим числом дополнительных ключей позволяет заметно расширить диапазон -регулирования выходного напряжения инвертора. Формирование вьпсод- . ной кривой и регулирование величины ч выходного напряжения инвертора осуществляется в этом слзгчае методом фазоимпульсной модуляции при которо последовательно изменяются фазы импульсов, составляющих кривую вьгеод- ного напряжения, при этом на верхнем пределе регулирования величина вы- ходного напряжения инвертора близка максимально возможному значению.

Так, в случае N 3, коэффи1р1ент возможного увеличения величины вы-i ходного напряжения инвертора в зависимости от опорного закона управлешг достигает 1,6 - 1,8; при N 4 диапазон регулирования напряжения увеличивается в 1,65 - 1,9 раза и т.д.

Формула изобретения

Устройство для управления инвертором с фазоимпульсной модуляцией кривой выходного напряжения, формирующим выходное напряжение из .2N импульсов на полупериоде, содержащее источник постоянного напряжения, источник управляющего напряжения, связанный с первым из N усилителем, основной сумматор, выход которого связан с первым входом компаратора, к входам сумматора присоединены N ключей, через. (N - 1) из которых он связан с выходами остальных соответ- ствуюирнх усилителей, второй вход компаратора связан с генератором линейно изменяюо1егося напряжения, выход компаратора подключен к входу

выхг

(6ш.

УГ

Изобретение относится к области электротехьшки и может быть использовано в преобразователе. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования величины выходного напряжения инвертора. Выходы много- входового сумматора 8 устройства и генератора 1 линейно изменянлцегося .напряжения соединены с входамн компаратора 2, выход которого подключен к распределителю 3 управляющих импульсов. Источник 4 управляюдего напряжения, величина сигнала которого определяет амплитуду выходного напряжения инвертора, через усилитель 5 постоянного тока связан с минусовым входом сумматора 6, а через ключи 11-13 - с входами сумматора 8, Выход сумматора 6 непосредственно присоединен к первом входу сумматора 8, а также через усилители 9 и 10 и ключи 14 и 15 - к другим входам сумматора 8. Управляю1цие цепи ключей 11- 15 связаны с соответствующими тактовыми выходами многоканального распределителя 3. Добавление в схему устройства суг-шатора 6 и ключей 12 и 13 позволяет осуществить в процессе увеличения величины выходного напряжения инвертора последовательное изменение временных положений выходных импульсов, которые при этом плавно сдвигаются к началу полупериода, обеспечивая тем самым увеличение величины выходного напряжения и расширение диапазона регулирования. 2 ил. ч