Устройство симметрирования силового трансформатора инвертора Советский патент 1992 года по МПК H02M7/5395 

Изобретение относится к преобразовательной технике, может быть использовано в ШИМ-инверторах с синусоидальным выходным напряжением, выполненных по любой из известных схем, и является усовершенствова-. нием устройства по авт.св. № 1495963.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство симметрирования силового трансформатора ШИМ-инвертора, содержащего силовой трансформатор, транзисторный коммутатор и модулятор, в состав которого в данном случае входит генератор несущей частоты ШИМ, сумматоры и компараторы. На выходе модулятора формируются сигналы управления коммутатором, на один из входов подается сигнал задания ё, а на другой корректирующий сигнал 3ё с выхода устройства симметрирования, состоящего из порогового устройства, блока измерения индукции магнитопровода силового трансформатора и блока обработки токов обмоток трансформатора. Блок измерения индукции состоит из датчика выходного напряжения, инвертора и интегратора, а блок обработки токов - из датчиков тока обмоток трансформатора и дифференциального усилителя.

Цель изобретения - повышение надежности и улучшение качества выходного напряжения шим-инверторов с синусоидальным выходным напряжением.

На фиг.1 представлено устройство симметрирования силового трансформатора

4 Ю 00 Ю СЛ СО

к:

ШИМ-инвертора; на фиг.2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу. В состав ШИМ-инвертора входят, например, силовой трансформатор 1, коммутатор 2 и модулятор 3, выполненный, на сумматоре, на входы которого поступают сигнал задания е и сигнал коррекции бе, и компараторе, на входы которого подается сигнал несущей частоты ШИМ и выходной сигнал сумматора.

Устройство симметрирования (фиг.1) состоит из датчика 4 выходного напряжения е, блока 5 интегрирования с обнуляющим ключом 9, порогового устройства 7, блока обработки токов, выполненного в виде пик- трансформатора б, и блока 8 соприяжения, причем датчик 4 подключен к входу блока 5 интегрирования, его выход через пороговое устройство 7 подключен к соответствующему входу модулятора 3, а управляющий электрод ключа 9 через блок 8 сопряжения подключен к выходной обмотке пик-трансформатора 6, при этом первичные обмотки пик-трансформатора 6 последовательно включены в цепь соответствующих обмоток силового трансформатора 1.

В работе устройства симметрирования используется свойство пик-трансформатора б генерировать на вторичной обмотке импульсы напряжения в моменты времени, когда ток намагничивания меняет знак. Диаграммы по фиг.2а,б иллюстрируют работу устройства симметрирования для случая идеального трансформатора, при этом предполагается, что моменты перехода индукции и тока намагничивания через нуль совпадают.

Устройство симметрирования работает следующим образом.

Напряжение с датчика 4 поступает на вход блока 5 интегрирования, на выходе блока интегрирования формируется сигнал В / edt, поступающий на пороговое устройство 7, уровни срабатывания которого +Впор выбираются так, чтобы оно находилось на пороге срабатывания. При этом (фиг.2б, в, Инт.1) на его выходе формируется сигнал 5ё с очень маленькой амплитудой, что не сказывается на работе инвертора, но улучшает динамику устройства симметрирования. Здесь же показан процесс коррекции Визм. Предположим, что Визм В. Тогда в момент времени, когда В 0, пик-трансформатор 6 генерирует импульс напряжения, поступающий на блок 8 сопряжения на выходе которого формируется сигнал управления ключом 9, последний замыкается и обнуляет блок 5 интегрирования, при этом

Визм 0 В.

На фиг.2, Инт.2 показана работа устройства симметрирования при воздействии сильно действующих факторов, например при сбросе нагрузки в момент времени ti.

Напряжение е на выходе инвертора при этом возрастает, соответственно возрастает Визм увеличивается амплитуда сигнала 5ё, известным способом компенсирующего появляющийся ток подмагничивания и

предотвращающего тем самым одностороннее насыщение магнитопровода силового трансформатора.

На фиг.2, Инт.З показана работа устройства симметрирования при наличии тока

подмагничивания, обусловленного слабыми факторами, например наличием постоянной составляющей в сигнале задания ё. В момент изменения знака индукции В происходит коррекция ее измеренного значения

Визм, так что В Визм, и на выходе порогового устройства формируется сигнал 5§.

В магнитопроводе реального трансформатора всегда имеются потери, поэтому всегда существует сдвиг между моментами

перехода индукции В и тока намагничивания через нуль. Из этого следует, что обнуление интегратора происходит не при , а при B const (фиг.З). Компенсация постоянной ошибки измерения Визм осуществляется либо изменением постоянной интегрирования, либо изменением уставок порогового устройства с ± Впор на ± .

Технико-экономическая эффективность

от использования изобретения заключается в следующем.

Изобретение предотвращает односто- ронее подмагничивание и насыщение силового трансформатора ШИМ-инвертора,

устраняет необходимость введения запаса по индукции в магнитопроводе силового трансформатора и запаса по току в вентилях коммутатора. При этом улучшаются массо- габаритные показатели и снижается себестоимость инвертора.

Кроме того, существенно улучшаются эксплуатационные характеристики инвертора, такие как надежность, коэффициент несинусоидальности выходного напряжения, устойчивость работы, особенно в пусковом и аварийном режимах и при работе на нелинейную нагрузку.

Формула изобретения Устройство симметрирования силового трансформатора инвертора по авт.св. № 1495963, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества выходного напряжения ШИМ-инверторов с синусоидальным

выходным напряжением путем исключения воздействия устройства симметрирования на ШИМ-инвертор при коррекции измеренного значения индукции, введены обнуляющий ключ интегрирования и блок сопряжения, блок обработки токов выполнен в виде пик-трансформатора, причем исполнительная цепь обнуляющего ключа

включена между входом и выходом блока интегрирования, управляющий вход ключа подключен к выходу блока сопряжения, входом подключенного к выводам вторичной обмотки пик-трансформатора, первичные обмотки которого соответственно включены согласно последовательно с каждой обмоткой силового трансформатора инвертора.

Фиг. J

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и может быть использовано в ШИМ-инверторах с синусоидальным выходным напряжением, выполненных по любой из известных схем. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение качества выходного напряжения инверторов с синусоидальным выходным напряжением путем исключения воздействия устройства симметрирования на инвертор при коррекции измеренного значения индукции. Изобретение позволяет формировать сигнал, пропорциональный изменению магнитной индукции, который используется для корректировки длительности импульсов управления коммутатора инвертора 2. В устройство введены обнуляющий ключ 9 интегрирования и блок 8 сопряжения, а блок обработки токов выполнен в виде пик-трансформатора 6, первичные обмотки которого согласно последовательно соединены с каждой обмоткой силового трансформатора, а вторичная обмотка подключена выводами к входу блока 8 сопряжения. 3 ил. Чя Ё