Способ управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в переменное Советский патент 1993 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к стабилизированным преобразователям постоянного напряжения в переменное.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности конденсаторов емкостного фильтра.

Цель достигается тем, что частоту развертки вышеупомянутого периодического, линейно изменяющегося опорного сигнала

задают в шесть раз выше выходной частоты стабилизированного преобразователя, передний фронт результирующего сигнала синхронизируют с передним фронтом упомянутых последовательностей управляющих импульсов ключами трехфазного мостового инвертора, а сигнал рассогласования формируют путем сравнения сигнала управления и выходного напряжения емкостного фильтра.

На фиг.. 1 представлена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа управления; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство, реализующее предлагаемый способ управления преобразователем постоянного напряжения в переменное, содержит повышающий широтно-импульсный преобразователь 1, состоящий из реактора 2, ключевого элемента 3, диода 4, емкостный фильтр 5, автономный инвертор напряжения 6, выходной LC-фильтр 7, систему управления автономным инвертором напряжения 8, состоящую из задающего генератора 9, распределителя импульсов 10, формирователей импульсов 11, систему управления повышающим широтно-импульс- ным преобразователем 12, состоящую из суммирующего элемента 13, датчика напряжения 14, регулятора напряжения 15, фа- зосмёщающего элемента 16 и формирователя импульсов 17, источник постоянного тока 18, нагрузку 19.

Первый вывод реактора 2 подключен к положительной шине источника постоянно-: го тока 18, второй вывод реактора 2 подключен к общей точке соединения анода диода 4 и первого вывода ключевого элемента 3, катод диода 4 подключен, соответственно, к первому выводу емкостного фильтра 5 и положительному выводу автономному инвертора напряжения 6, отрицательный вывод автономного инвертора напряжения 6 подключен, соответственно, к вторым выводам емкостного фильтра 5 и ключевого элемента 3 и отрицательной шине источника постоянного тока 18. Выходные выводы инвертора 6 подключены к соответствующим входам LC-фильтра 7, выходы которого подключены к соответствующим входам нагрузки 19, На вход задающего генератора 9 и первый вход сумматора 13 подается напряжение управления (заданного значения), С выхода задающего генератора 9 последовательность сигналов с частотой, равной 6fAHH (для случая трехфазного инвертора), подается на вход распределителя импульсов 10 и синхронизирующий вход фазосдвигающего элемента, 16, в блоке 10 происходит распределение сигналов управления по соответствующим каналам управления ключевыми элементами инвертора 6, а в блоке 11 происходит формирование сигнала управления по амплитуде и длительности.

Сигнал Uynp const определяющий значение выходной частоты автономного инвертора напряжения, подается в качестве . опорного на первый вход сумматора 13, на второй вход которого подается сигнал с датчика напряжения 14, сигнал рассогласования Ди с выхода сумматора 13 подается на вход регулятора напряжения 15 (например, выполненного на основе операционного усилителя). С выхода задающего генератора

9 последовательность сигналов с частотой 6fAHM (определяющих моменты включения силовых ключей автономного инвертора напряжения) подается на запускающий вход фазосдвигающего элемента 16 и определя0 ет момент начала формирования разверток опорного сигнала. Сигнал с выхода регулятора напряжения 15 подается на управляющий вход элемента 16. Моменты сравнения по амплитуде опорного сигнала управления

5 и сигнала с регулятора напряжения 15 определяют фазу среза сигнала управления ключом повышающего широтно-импульсного преобразователя 1 (фиг. 2 б, з).

Регулирование длительности проводя0 щего состояния ключевого элемента 3 (при постоянном периоде его коммутации) обеспечивает изменение среднего значения на- пряжения на емкостном фильтре 5. Значение амплитуды пульсаций напряже5 ния на конденсаторах емкостного фильтра 5 определяется выбранными параметрами реактора 2, конденсаторов фильтра 5 и зависит от характера и мощности нагрузки 19. Как известно, частота пульсаций вход0 ного тика автономного инвертора напряжения равна частоте коммутации его силовых ключей(см. фиг. 2а и 2г) и определяет значение амплитуды и частоты пульсаций напряжения на фильтре 5 (кривая 1 на фиг. 2е и 2

5 м). Когда частрта пульсаций входного тока автономного инвертора напряжения 6 не равна частоте переключения ключевого элемента 3, то напряжение на конденсаторах фильтра 5 имеет сложную форму, характер

0 пульсаций которого определяется разностью частот коммутации ключевого элемен та 3 и входного тока автономного инвертора напряжения 6 (фиг, 2е). На фиг. 2а - е показаны диаграммы для случая, когда частота

5 пульсаций входного тока автономного инвертора напряжения не равна частоте переключения ключевого элемента 3. На фиг. 2а показана последовательность импульсов с, частотой 6 f дин с выхода задающего генера0 тора 9; на фиг. 26 1 - развертка опорного сигнала; 2 - сигнал с выхода регулятора напряжения 15. На фиг. 2в показаны диаграммы сигналов управления ключевым элементом 3, которые посту па ют на его вход с

5 выхода элемента 17. На фиг. 2г показана диаграмма входного тока инвертора напряжения 6, а на фиг. 2д-тока через реактор 2 для режима работы повышающего широтно- импульсного преобразователя 1 на статическую нагрузку. На фиг. 2е 1 - кривая

напряжения на емкостном фильтре 5 при работе автономного инвертора напряжения (ключ 3 закрыт), 2 - кривая напряжения на емкостном фильтре 5 при работе повышающего широтно-импульсного преобразовате- ля 1 на статическую нагрузку, 3 - результирующая кривая напряжения на емкостном фильтре 5 в преобразователе на основе повышающего широтно-импульсного преобразователя 1 и автономного инвертора напряжения 6.

На фиг. 2ж - м показаны диаграммы для. случая, реализующего предложенный способ управления преобразователем постоянного напряжения в переменное (когда частота разверток опорного сигнала управления ключевым элементом 3 повышающего широтно-импульсного преобразователя равна значению частоты пульсаций входного автономного инвертора напряжения и обеспечивается синхронизации их от переднего фронта сигналов управления силовыми ключами автономного инвертора напряжения).

При равенстве частот коммутации ключевого элемента 3 и пульсаций входного тока инвертора 6 достигается уменьшением амплитуды пульсаций напряжения по сравнению со случаем когда указа н н ые частоты не равны. На фиг. 2ж, з, и видно, что передний фронт Сигнала управления ключевым элементом 3 (фиг. 2й) синхронизирован с передним фронтом разверток опорного сигнала (фиг. 2з) и передним фронтом сигналов управления силовыми ключами инвертора напряжения (фиг. 2ж). На фиг. 2к показана диаграмма входного тока инвертора б, а на фиг. 2л - тока через реактор 2 для режима работы повышающего широтно-импульсного преобразователя на статическую нагрузку. На фиг. 2м 1 - кривая напряжения на емкостном фильтре 5 при работе инвертора (ключ 3 закрыт), 2 - кривая напряжения на емкостном фильтре 5 при работе повышающего широтно-импульсного преобразовате- ля 1 на статическую нагрузку, 3 - результирующая кривая напряжения на емкостном фильтре 5.

Применение предлагаемого способа управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в переменное позволяет уменьшить установ- ленную мощность емкостного фильтра, исходя из условия обеспечения равных амплитуд пульсаций в известном и предлагаемом способах.

10

Формула изобретения

Способ управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в переменное, выполненным в виде

последовательно включенных повышающего широтно-импульсного преобразователя, емкостного фильтра и трехфазного мостового инвертора, заключающийся в том, что формируют шесть последовательностей управляющих сигналов с частотой, определяемой сигналом управления, сдвинутых между собой на угол 60 эл.. град, и подают их на соответствующие управляющие входы ключей трехфазного мостового инвертора, формируют периодический линейно изменяющийся опорный сигнал, сравнивают его с сигналом рассогласования, формируют и подают результирующий сигнал на управляющий вход ключевого элемента повышающего широтно-импульсногэ преобразователя, обеспечивая его переключения в моменты совпадения мгновенных значений напряжений указанных сигналов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности конденсаторов емкостного фильтра, частоту развертки упомянутого периодического линейно изменяющегося опорного сигнала задают в шесть раз выше выходной частоты

стабилизированного преобразователя, передний фронт результирующего сигнала синхронизируют с передним фронтом упомянутых последовательностей управляющих сигналов ключами трехфазного

мостового инвертора, а сигнал рассогласования формируют путем сравнения сигнала управления и выходного напряжения емкостного фильтра.

/

У

1Л

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано при разработке трехфазных автономных инверторов для электропривода. Целью изобретения является уменьшение установленной мощности конденсаторст входного емкостного фильтра. Способ управления заключается в том, , 2 . что формируют шесть последовательностей управляющих сигналов, сдвинутых между собой на 60 эл. градусов, и подают их на управляющие входы соответствующих ключей трехфазного мостового инвертора. Сигнал управления ключевым элементом повышающего широтно-импульсного пре- образователя формируют путем сравнения периодического линейно изменяющегося опорного сигнала и сигнала рассогласования. В отличие от известного способа управления, частоту развертки упомянутого линейно изменяющегося опорного сигнала задают в шесть раз выше выходной частоты преобразователя. Передние фронты результирующего сигнала и управляющих сигналов ключами трехфазного мостового инвертора синхронизируют между собой. Сигнал рассогласования формируют путем сравнения сигнала управления и выходного напряжения емкостного фильтра. Способ управления позволит уменьшить пульсации выходного тока и напряжения широтно-импульсного преобразователя, уменьшить необходимую установленную мощность входного емкостного фильтра. 2 ил. Чг Ё XI чэ оо 00 XI 00

в

г

д

е

/

7

А;/

bit

Н

tit

л

z±

А

bit

-

fck

7Ъ7

7,