Способ управления последовательным резонансным инвертором напряжения с диодами встречного тока Советский патент 1989 года по МПК H02M7/523 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для стабилизации выходного тока последовательного резонансного инвертора напряжения, работающего, например, в системе заряда емкостного накопителя (ЕН). энергии.

Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора при изменении параметров нагрузки.

На фиг. 1 изображена функциональ- ная схема инвертора для осуществления предлагаемого способа;на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу инвертора (где Ug, U , п U,T - напряжения на выходах соответствующих элементов, а U ,о. i, U,o.i, Uni, и 1 (« 18-1 напряжения на соответствующих выходах соответствующих элементов); на фиг. 3 - однопо- лупериодная схема последовательного инвертора напряжения с диодами встречного тока и разделенным коммутирующим реактором, на фиг. 4 - вре- менные диаграммы работы инвертора, изображенного на фиг. 3, в режиме

00 Од ts5

СП

непрерывного тока (где i, i, i

и/

- токи и

U v- - и. 3

напряжения соответству 01цих элементов) .

Инвертор (фиг, 1) содер га-1Т последовательно включенные источник 1 .пи7 ания, угфавляемые ключи 2 и 3, о)унтированные диодами 4 и 5, резо нансный LC-коятур, состоящий из реа тора 6 и конденсатора 7, переменную нагрузку 8, да-тчик 9 выходного тока инвертора, датчик 10 нолярности выходного тока, формирователи 11,1 и 11.2 импульсов заданной длительное- ти, элемент ИЛИ 12, генератор 13 развертывающего напряясения, выделитель 14 модуля сигнала датчика выходного тока инвертора, сумматор 15 регулятор 16, узел 17 сравнения и распределитель 18 импульсов управления ,

Инвертор (фиг, 1) работает следующим образом.

Датчик тока 9. выполненный, например, в виде трансформатора тока, формирует сигнал, пропорциональньп : мгновеппому значению выходного тока ij инвертора (фиг. 2а) о Датчик 10 полярности выходпого тока (ШЮТ) вы полненный,, например, на двух однопо- роговых компараторах с, нулевым опор- напряжением, формирует сигнал логической единицы на своем первом выходе при положит ельном нащ)авленн тока (фиг. 26), при отрицательном направлении тока сигнал логической единитда присутствует на втором выходе (фиг. 2в), таким образом, сигналы на выходах ДПВТ всегда находят ся в иротивофазе, Сигналы с выходов ДПВТ поступают на формирователи 11, и 11,2 импульсов заданной длиталь- ности (ФИ) , выполненные., например , по схеме формирователя коротких им- пульсов по отрицательно -гу фронту входного сигнала, которые по отрицательному фронту сигналов ДПВТ форми руют импульсы длительностью tq

t ggj-. (фиг. 2г и фиг. 2д) 5 поступающие через элемент ИЛИ 12 на генератор 13 развертывающего напряжения (ГРН), выполненпогО;, например, по схеме генератора пилообразного напряжения. Импульсы, поступающие на ГРН IBs синхронизируют его, сбрасывая выходные напряжения ГРН в нуль (фиг, 2е),, Сигнал датчика 9 тока .поступает на выделитель 14 модуля

сигнала датчшса выходного .тока ин-- вертора (ВМ)5 выполненного, например по схеме двухгсолупериодного прецизи- онного выпрямителя, С выхода ВМ 14 сигнал, равный абсолютному значению сигнала датчика выходного тока инт вертора (фиг. 2ж), поступает в сумматор 15 J ос; 1Цествляющий фop D poвa- ние разности между сигналом U,c обратной связи по току и сигналом и,, задания, сумматор может быть выполнен по схеме, например, вычитате- ля-усилителя. С выхода сумматора 15 разностный сигнал поступает в регу- Л51ТОР 16, выполненный, например, по схеме ГО-1-регулятора. Выходной сигнал регулятора 16 поступает на один вход узла 17 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода ГРН 13 (фиг, 2е). Узел 17 сравнения выполнен, например, по схеме компаратора, В момент равенства напряжения ГРИ 13 и вькодного напряжения регулятора 16 на выходе узла 17 сравнения появляется напряжение логической (фиг, 2з), которое поступает на распределитель 18 импульсов управления, выполненный, например, по схеме селектора, и распределяющий поступающие на его вход импульсы с вькода узла 17 сравнения в соответствии с сигналами ДПВТ 10 на управляющие электроды управляем)1х ключей 2 и 3 так, что при положительном направлении выходного тока инверт;ора и, следовательно, логической единице на первом выходе ДПВТ 10, сигнал включения подается на управляемый ключ 2 (фиг, 2и), а при отрицательном направлении тока и логической единице на втором выходе ДПВТ 10 сигнал включения подается на управляемый ключ 3 (фиг, 2к). Из рассмотрения осуществления предлагаемого способа управления на примере одяополупериодной схемы последовательного инв.ертора напряжения с диодами встречного тока видно, что при любом изменении частоты выходного тока, инвертора сигнал включения подается на управляемь й ключ через время не менее t д,, ,, что, исключает опрокидывание инвертора,

ДЛя повышения надежности и КПД . ; последовательного инвертора напряжения целесообразно ограничивать скорость нарастания тока в управляемых ключах. С этой целью часть кр№1ути

рующего реактора включается в цепь постоянного тока инвертора. Такое включение коммутирующего реактора помимо снижения oli/dt ограничивает сквозные токи в ключах.

Однополупериодная схема последовательного инвертора напряжения с диодами встречного тока и разделенн коммутирующим реактором изображена на фиг, 3. Часть коммутирующего реактора молсет быть включена в цепь постоянного (реактор 6,2 на фиг, 3), либо симметрично и последовательно с управляемыми ключами (реактор 6,3 на фиг, 3),

длительность импульса, формируемого формирователем импульсов заданйой длительности, то можно сделать вывод, что схемное время восстановления запирающих свойств ключа равно.

t

в осе

t „+ L,

5/Ucl,

le

восс

flocc

иы ISMOKC sinoJtn

и.,

(1)

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности инвертора. Поставленная цель достигается следующим образом. Сначала определяют моменты перехода выходного тока инвертора через нуль и в эти моменты времени формируют импульс длительностью, достаточной для восстановления запирающих своств управляемых ключей. По окончании импульса начинают формировать развертывающий опорный сигнал. Сигнал управления формируют, сравнивая сигнал обратной связи по выходному току инвертора и опорный сигнал, и подают на тот управляемый ключ, прямое направление тока в котором совпадает с направлением выходного тока инвертора. Поскольку сигнал управления формируется на основе данных о мгновенных значениях только выходного тока, т.е. безынерционно, и имеет гарантированное время на восстановление запирающих свойств ключей вне зависимости от изменений параметров нагрузки, исключаются срывы коммутации инвертора, повышается его надежность. 4 ил.

Инвертор (фиг, 3) работает следующим образом.

Рассмотрим работу инвертора в режиме непрерывного тока. Поясняющие диаграммы приведены на фиг, А для случая включения коммутирующего реактора 6,3,

На фиг, 4а представлен ток ig. Предположим, что до момента времени t|3 работал ключ 3, На интервале t, - t, ток проводит диод 5, В момент времени t , на управляемый ключ 2 (фиг, 3) подается включающий сигнал На фиг, 46 показан ток управляемого ключа. Интервал t - t соответствует переходу тока с диода 5 встречного тока на управляемый ключ 2, Реактор 6,3 оказывается подключенным к источнику питания. Нарастание тока на ключе 2 происходит по закону, близкому к линейному:

di/dt

где L

В

Uj

индуктивность реактора 6.3,

напряжение источника питания ,

Нарастание прямого напряжения на ключе 3 начинается в момент времени t, Таким образом, ток через ключ 3 прекратился в момент времени t, а прямое напрях ение прикладывается к ключу в момент времени t , Если допустить, что интервал времени to - - t, соответствует минимальному угл управления, равному

мин Wt

/It со (t , to) w

где (л)- круговая частота j

5

0

где I

в Мсчкс

0

5

0

5

0

максимальный ток ключа. Таким образом, для обеспечения надежности работы инвертора при скачкообразном изменении нагрузки необходимо формировать импульс с длительностью, достаточной для вое- . становления запирающих свойств ключа с учетом действия индуктивностей, включенных в цепь постоянного тока.

Включение части коммутирующего реактора в цепь постоянного тока снижает oli/cjt ключей, ограничивает сквозные токи и позволяет уменьшить длительность импульса, ограничивающего минимальное время сдвига между током и напряжением без ухудшения надежности работы инвертора.

Формула изобре. тения

Способ управления последовательным резонансным инвертором напряжения с диодами встречного тока, выполненным на управляемых ключах, заключающийся в том, что определяют момент перехода выходного тока инвертора через нуль, формируют сигнал управления, равный разности сигнала задания и сигнала обратной связи, сравнивают сигнал управления с раз- вертываюпщм напряжением, в момент равенства этих сигналов формируют сигнал включения управляемых ключе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности инвертора, при изменениях направления выходного тока инвертора прекращают подачу сигнала включения на управляемый ключ, в момент перехода тока через нуль заканчивают формирование развертывающего напряжения, формиру- ют импульс длительностью, достаточ115083258

нон для восстановления запираюищх свойств управляемого ключа, в момент окончания которого начинают формировать развертывающие напряжения, опре- падают направления прямого тока и деляют направление выходного тока

инвертора после перехода его через нуль и подают сигнал включения на тот управляемый ключ, в котором со

выходного тока инвертора.

падают направления прямого тока и

инвертора после перехода его через нуль и подают сигнал включения на тот управляемый ключ, в котором совпадают направления прямого

выходного тока инвертора.

Фиг.1

П

Я

IK

-

, ,

--К„| ,, , . ....Сja

9-г

П

IK.

Я

-

ifs.2