Способ управления преобразователем с ШИМ Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при получении напряжения синусоидальной формы в автономных инверторах напряжения.

Известен способ получения синусоидального напряжения в результате самовозбуждения электронных генераторов, содержащий транзисторный либо операционный усилитель в активном режиме и цепь частотно-задающей обратной связи, например, на основе моста Вина.

Недостаток известного способа состоит в низком КПД, так как усилительный элемент работает в активном режиме.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ преобразования постоянного напряжения в переменное синусоидальное, заключающийся в формировании опорного сигнала,

вырабатываемого генератором опорного сигнала, и сигнала управления, вырабатываемого генератором основной частоты. Прототип устраняет недостаток аналога и обладает высоким КПД, так как преобразование производится импульсным усилителем.

Недостаток прототипа состоит в повышенной сложности системы управления, так как формирование сигнала управления ключами коммутатора происходит с помощью двух генераторов -,генератора опорного сигнала и генератора сигнала управления.

Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем формирования сигнала управления из выходного напряжения коммутатора.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления преобразователем с ШИМ, включающим коммутатор на полно 4СО VJ О 4

Ль

стью управляемых ключах, в котором формируют опорный сигнал и модулирующий сигнал, вычитают один из другого и по разностному сигналу формируют импульсы уп- равления полностью управляемыми ключами коммутатора, осуществляют выделение из выходного напряжения коммутатора сигнала, пропорционального основной гармонике, и формируют из него указанный модулирующий сигнал с нулевым фазовым сдвигом по отношению к основной гармонике выходного напряжения коммутатора.

Модулирующий сигнал формируют при помощи звена частотно-зависимой положительной обратной связи из выходного напряжения коммутатора.

В предлагаемом способе модулирующий сигнал формируют из выходного напря- жения коммутатора в результате самовозбуждения последнего на основной частоте преобразователя.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ упрзвпения преобразователем с ШИМ.

Устройство содержит задающий генератор 1 частоты, генератор 2 опорного сигнала 2, широтно-импульсный модулятор 3, звено 4 частотно-зависимой обратной связи, коммутатор 5, фильтр 6, регулятор 7 напряжения.

Схема работает следующим образом.

Контур 1 схемы работает как электронный генератор с самовозбуждением на основной частоте преобразователя ш0. Для этого при разомкнутом контуре II коэффициент усиления Ко контура I на частоте ufc принимается больше единицы, чтобы обеспечить возникновение колебаний. При этом звеном 4 обеспечивается нулевой фазовый сдвиг на частоте . Контур II воздействует на коэффициент усиления Ко контура I, обеспечивая его равным единице при желаемой амплитуде выходного напряжения коммутатора. Для этого регулятор 7 работает по принципу сравнения фактического напряжения с заданным, воздействуя на наклон пилообразного опорного сигнала генератора 2, что ведет к изменению коэффициента усиления модулятора 3.

Временные диаграммы (поз. б, в) иллюстрируют процессы в схеме при двуполяр- ной ШИМ. Пилообразный опорный сигнал Х0п с периодом ШИМ Топ генераторов 1 и 2 сравнивается с модулирующим сигналом Хм с периодом Тм звена 4. В моменты равенства этих сигналов происходит переключение в полностью управляемых ключах коммутатора 5.

Высокочастотной соответствующей выходного напряжения коммутатора 5 можно пренебречь, так как она эффективно подавляется фильтром 6. Тогда низкочастотная составляющая выходного напряжения

U

вн :

Ud , (1) Лт

где Ud - напряжение питания коммутатора 5;

Хт - амплитуда опорного сигнала Х0п.

Следовательно, для низкочастотной составляющей выходного напряжения UBH совокупность коммутатора 5 и модулятора 3 является пропорциональным звеном с коэффициентом усиления, обратно пропорциональным амплитуде опорного сигнала Хт. Так как опорный сигнал Х0п генератора 2 формируется путем заряда конденсатора, то изменением тока заряда с помощью регулятора 7 можно менять коэффициент усиления контура I.

Так как фильтр 6 основную гармонику пропускает практически без ослабления, то его коэффициент передачи близок к единице. Поскольку коммутатор с ШИМ также является пропорциональным звеном, то условие фазы самовозбуждения р 0 выполняется на частоте и 1 /RC, на которой мост Вина дает нулевой сдвиг фазы.

Задающий генератор частоты может быть выполнен известным образом; генератор 2 опорного напряжения, например, может быть выполнен на основе интегратора; широтно-импульсный модулятор 3 - на основе компаратора, на один вход которого подается сигнал опорного напряжения, а на другой - сигнал со звена частотно-зависимой обратной связи, например, по схеме моста Вина; коммутатор 5 - например, однофазный мост на полностью управляемых ключах; фильтр 6 - например, LC - типа; регулятор 7 напряжения представляет собой выпрямитель с выходным фильтром и узел сравнения.

Введенное в схему звено 4 частотно-зависимой обратной связи, выполненное по схеме моста Вина, проще генератора сигнала управления в прототипе.

Положительный эффект достигается за

счет повышения надежности путем формирования импульсов управления полностью управляемыми ключами коммутатора, ист пользуя выходное напряжение, что позволяет исключить из схемы прототипа генератор

сигнала управления.

Формула изобретения Способ управления преобразователем с ШИМ, включающим коммутатор на полностью управляемых ключах, заключающийся

в том, что формируют опорный сигнал и модулирующий сигнал, вычитают один из другого и по разностному сигналу формируют импульсы управления полностью управляемыми ключами коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, выделяют из выходного напряжения коммутатора сигнал, пропорциональный основной гармонике, и формируют из него вышеуказанный модулирующий сигнал с нулевым фазовым сдвигом по отношению к основной гармонике выходного напряжения коммутатора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении преобразователями с ШИМ. Целью изобретения является повышение надежности. В предлагаемом способе управления преобразователем модулирующий сигнал формируют из сигнала, пропорционального основной гармонике выходного напряжения преобразователя с нулевым фазовым сдвигом по отношению к основной гармонике. 1 ил.

4

/;