Способ управления вентилями коммутатора автономного инвертора тока Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в автономных инверторах тока агрегатов бесперебойного питания и инверторах, предназначенных для питания специальных нагрузок,

Известно, что при управлении инверторами тока по зависимому и комбинированному способам управления импульсы управления вентилями коммутатора формируют в моменты, определяемые напряжением на шинах коммутатора и способом построения задатчика угла.

Поэтому к системе управления инвертора предъявляются повышенные требования с точки зрения обеспечения устойчивости статического режима. Режим работы инвертора характеризуется неустойчивостью в виде свойственных нелинейным системам предельных циклов, Неустойчивость определяется способом построения задатчика угла (д const). Рассматриваемые предельные циклы выражаются в появлении третьей

гармоники в сигнале управления вентилями коммутатора. Последнее обстоятельство обуславливает следующую особенность в поведении системы управления.

Импульсы анодной и катодной групп относительно симметричного режима сдвинуты на одинаковое расстояние, но в разные стороны (например, импульсы анодной группы сдвинуты вправо, а импульсы катодной группы - влево). Т.е. появляется внутри- фазовая несимметрия в системе управления: расстояния (временной интервал) от анодного импульса до катодного и от катодного до анодного в одной и той же фазе не равны. Это приводит к -появлению четных гармоник в выходном напряжении. Качество напряжения на нагрузке ухудшается и режим считается неприемлемым для питания нагрузки.

Известна схема задатчика угла, обеспечивающая коммутационную устойчивость и устойчивость инвертора как замкнутой системы.

ч ел о о о ю

Однако работа с таким задатчиком угла в инверторах агрегатов бесперебойного питания показала, что при изменении параметров силовой схемы инвертора или при определенных видах нагрузки все равно наблюдается неустойчивость системы в виде свойственных нелинейным системам предельных циклов.

Целью изобретения лвляется расширение областей применения автономных инверторов тока с комбинированным и зависимым способами управления за счет исключения внутрифазовой несимметрии при изменении параметров силовой схемы и различных видах нагрузки,

Поставленная цель достигается тем, что производится измерение временных интервалов между анодными и катодными импульсами коммутатора, сравниваются временные интервалы от анодных импульсов до катодных с временными интервалами от катодных импульсов до анодных и в случае их неравенства формируется сигнал, на которого пропорциональна сигналу рассогласования. Этот сигнал осуществляет коррекцию фазового положения анодных и катодных импульсов так, что режим становится симметричным.

Всякий переходный процесс, связанный с изменением режима работы автономного инвертора (изменение входного напряжения, изменение нагрузки), сопровождается изменением углов б для восстановления режима неизменного (заданного) напряжения на нагрузке. При этом симметрия импульсов коммутатора в переходном процессе, естественно, нарушается, Поэтому в переходных режимах, связанных с изменением порядка чередования импульсов, коррекция фазового положения импульсов анодной и катодной групп запрещается, а в переходных процессах, не связанных с изменением порядка чередования импульсов, ограничивается.

На фиг.1 приведена функциональная схема системы управления коммутатора инверторов тока с зависимым или комбинированным управлением; на фиг.2а - режим работы инвертора на импульсную нагрузку (неуправляемые однофазные выпрямители с бестрансформаторным входом, нагруженные на RC-нэгрузку); на фиг.За - работа ука- занного инвертора при его работе на номинальную линейную нагрузку при уменьшении входного реактора (сглаживающего реактора) инвертора в два раза; на фиг.2б и 36 - эти же режимы после введение

устройства устранения внутрифазовой несимметрии по предлагаемому спосо- бу.

На фиг.2 и 3 приняты следующие обоз- начения:

Udn - противоЭДС инвертора;

Id - входной ток инвертора,

пк - импульсы коммутатора;

iH - ток в фазе нагрузки; ифн - фазное напряжение нагрузки.

Схема содержит формирователь 1 сигнала рассогласования временных интервалов между анодными и катодными импульсами, логическое устройство 2, за- датчики углов анодной 3 и катодной 4 групп вентилей, формирователи импульсов анодной 5 и катодной 6 групп вентилей и вентильный коммутатор 7.

Схема работает следующим образом. На входы формирователя 1 сигнала рассогласования временных интервалов между анодными и катодными импульсами поступают импульсы управления коммутатора 7 с формирователей импульсов анодной 5 и ка- тодной 6 групп вентилей.

В формирователе 1 осуществляется измерение временных интервалов между всеми соседними импульсами (1:1-2; Х2-з: 13-4;

t4-s: ts-e; te-i; ti-2..., где t - время, а 1-6 - номера импульсов в порядке их циклического следования). Сравниваются временные интервалы от анодного до ближайшего катодного импульса с интервалом от данного

катодного импульса до следующего анодного и так далее (вычисляются разности ti-2t2-3, t2-3-t3-4, t3-4-t4-5 И Т.Д.), Формируется

сигнал, величина которого пропорциональна сигналу рассогласования временных интервалов, а полярность - знаку рассогласования. Это осуществляется, например, при помощи счетчиков числа стандартных импульсов на временном интервале.

Сформированный таким образом сигнал поступает на двуполярные выходы формирователя 1 для последующей коррекции анодной и катодной групп (суммированием

данного сигнала с опорным, формируемым задатчиком угла). Например, если временной интервалы между анодными и катодными импульсами больше временного интервала между катодными и анодными

импульсами, то полярность на выходах формирователя 1 такова, что в задатчиках угла анодной группы 3 фазовое положение импульсов корректируется вправо (уменьшение угла д ), а в задатчиках угла катодной

группы 4 - влево (увеличение угла д ), т.е. с разными знаками. Возможно построение схемы, в которой измерение разности временных интервалов производится независимо в каждой фазе (те между 1-4-1; 3- 6-3; 2-5-2-5- -). В остальном работа аналогична описанной выше.

Кроме того, в формирователе 1 осуществляются ограничение сигнала рассогласо- вания и его блокировка логическим устройством 2 при переходных процессах, связанных с нарушением циклического порядка следования импульсов (например, пуск инвертора, режимы внешних несимметричных коротких замыканий и др.).

Логическое устройство может быть выполнено, например, на операционном усилителе с двусторонним ограничением и ключевом элементе, обнуляющем выход операционного усилителя по указанным сигналам,

С выхода задатчиков угла анодной 3 и катодной 4 групп сигналы, определяющие фазовое положение импульсов коммутатора 7, поступают на формирователи импуль- сов анодной 5 и катодной б групп вентилей, в которых формируются импульсы требуемых формы и длительности. С формирователей импульсов 5 и 6 импульсы поступают на вентили коммутатора 7 и формирователь 1.

На фиг,2а и За показаны неустойчивые режимы, характеризующиеся повышенной внутрифазовой несимметрией импульсов управления коммутатора трехфазного мостового инвертора тока с комбинированным управлением.

Одним из важных требований к современным инверторам АБП является их работа на импульсную нагрузку (бестрансформаторные блоки питания, представляющие собой неуправляемые выпрямители, нагруженные на RC-нагрузку) Причем доля этих нагрузок в общем составе растет и может превышать 40-50% номинальной мощности инвертора. Кроме того, тенденция к уменьшению массогабаритных показателей инверторов, улучшению динамики инвертора требует уменьшения величины входного реактора Поэтому предлагаемый способ позволяет получить экономический эффект от увеличения доли импульсной нагрузки, улучшения динамики и снижения массы инверторов за счет уменьшения входного реактора.

Формула изобретения

1.Способ управления вентилями коммутатора автономного инвертора тока с комбинированным или зависимым управлением, заключающийся в том, что для каждого канала управления измеряют выходное напряжение инвертора, формируют опорное напряжение и формируют импульсы управления вентилями анодной и катодной групп, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения при различных параметрах силовой схемы и нагрузки, измеряют временные интервалы между соседними импульсами управления всех вентилей, формируют напряжение, пропорциональное разности соседних временных интервалов, суммируют его с опорными напряжениями с различными знаками для каналов управления вентилями анодной и катодной групп и в момент равенства указанных выходных напряжений с результатами суммирования в каждом канале формируют указанные импульсы управления.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что измерение временных интервалов производят в каждой фазе отдельно.

Сущность изобретения: для каждого канала управления измеряют выходное напряжение, формируют опорное напряжение, измеряют временные интервалы между соседними импульсами управления всех вентилей, формируют напряжение управления, пропорциональное разности соседних временных интервалов, суммируют его с опорными напряжениями с различными знаками для каналов управления вентилями анодной и катодной групп и в момент равенства указанных выходных напряжений с результатами суммирования в каждом канале формируют итмпульсы управления, 3 ил.

f

Ч

Ъ s)

5

.Ј

tv

5

t

Ј