Устройство для управления автономным инвертором напряжения Советский патент 1977 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем управления автономных инверторов напряжения.

Известны устройства для управления автономными инверторами напряжения, обеспечивающие улучшенный гармонический состав выходного напрял ения 1, 2. К их числу относятся устройства для формирования выходного напряжения с широтно-имнульсной модуляцией (ШИМ); устройства, основанные на следящем принципе; устройства, позволяющие осуществлять дополнительные коммутации на полупериоде выходного напряжения с целью выборочного устранения из кривой выходного напряжения паразитных гармоник. Эти известные устройства характеризуются значительной сложностью исполнения из-за наличия генератора управляющего напряжения синусоидальной формы в схемах с ШИМ и следящих устройствах, которые особенно сложны при трехфазной реализации, или наличия высокоточного задатчика углов дополнительных коммутаций. Кроме того, следящие устройства не позволяют синхронизировать частоту коммутации с выходпой частотой инвертора, что приводит к появлению в спектре выходного напряжения неканонических гармоник и субгармоник. Наиболее близким к изобретению по техпической сущности и достигаемому результату является известное устройство для управленпя автономным пнвертором папряжения с нрямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения, регулируемого широтно-пмпульсным способом, содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения и источник управляющего сигнала, подключенные через сумматор и нуль-орган к распределителю импульсов 3. Однако прп практической реализации силовой преобразовательной установки на базе инвертора напряжения форма кривой выходиого папряжения в значительной степени искажается из-за неидеалыюсги источника входного нанряження, коночного времени срабатывания ключей, коммутационных процессов п т. д. В выходном напряженни не удается полностью исключать канонпческне наразнтные гармоннкп низкого порядка, что заставляет увелпчнвать установленную мо;цность выходных фпльтров н приводит к ухудП1ению технико-экономическнх показателей системы энергоснабжения.

Целью изобретения является улучщение гармонического состава выходного многостуненчатого напряжения автономного инвертора. В предложенном устройстве это достигается тем, что оно дополнительно снабжено ключами п усилпгелями с фиксированными коэффициентами передачи, число которых соответствует количеству уровней в иолуволне

выходного напряжения инвертора, а гакже фильтром низших канонических гармоник выходного напряжения инвертора, нрнчем входы усилителей подключены к выходу указанного фильтра через соответствующие ключи, управляюии5е цепи которых связаны с распределителем импульсов, а выход указанных усилителей связан со входом сумматора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; па фнг. 2 - временные диаграммы его работы.

Предложенное устройство состоит из генератора 1 лппейпо-нзменяюнхегося напряжения, источника 2 управляюн1,его снгпала, сумматора 3, нуль-органа 4, распределптеля 5 нмпульеов, ключей G -8, усилителей 9-11 и фильтра 12.

На диаграммах фиг. 2 показаны: а - пятнступепчатое на полунериоде выходное напряжение 13-17; б - линейно-нзменяющееся папряжение 18 и напряжение управления 19; в - пмнульсы управления 20-25; г - суммарный сигнал 26, выделяемый фнльгром 12; д - интервалы работы 27-31 усилителей 9- 11; е - результирующий сигнал отрицательной обратной связи 32, поступающий на дополнительный вход сумматора 3.

Импульсы управления 20-25 формируются в моменты равенства линейно-изменяющегося напряжения 18, поступающего от генератора 1, величине напряжения уиравлеиия 19, поступающего от источника 2. Оба паиряжения постунают на сумматор 3, далее - на пуль-орган 4, который в момент равенства напряжений 18 и 19 выдает команду па распределитель 5, формирующий импульс управления на соответствзющий элемент силовой схемы. Суммарный сигнал 26, выделеиный фильтром 12, настроенным па низшие паразитные гармоники выходного напряжения инвертора, амплитуды которых необходимо уменьшить, через ключи 6-8 и усилители 9-И с фиксированными коэффициентами передачи, величины которых обратно пропорциональны величинам напряжения 13-17, производит изменение длительности соответствующего имнульса в кривой выходиого напряжения инвертора, причем для импульса с меньшей амплитудой изменение длительности больше, чем для импульса с большей амплитудой. Равное изменение вольтсекундных плонхадок выходного напряжения иивертора при воздействии одинакового возмущающего сигнала свидетельствует о линейном характере коэффнцненга передачи цени обратной связн.

Это обеснечивает одинаковое воздействие наразитной гармоннки, заведенной в виде отрицательной обратной связн, на выходное напряжение при разной структуре силовой схемы.

Улучшение качества выходного напряжения автономных ииверторов позволяет существенно уменьшить величину выходных фильтров, повыснть КПД всей системы энергоснабжения, а также облегчить режимы работы потребителей. Доиолнительным нреимуществом предложенпого устройства для управления является возможность уменьшения количества уровней выходного напряжения (см. нзнктирную линню на фиг. 2, а) при сохранении за счет действия обратной связн удовлетворительного

гармонического состава выходного напряжения. Эго позволяет упростить схему силовой части и снизить ее установленную мон1,ность.

Формула изобретения

Устройство для управления автономиым инвертором ианряжения с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения, регулируемого широтно-имнульсным способом, содержащее генератор линейно-изменяющегося нанряжения и источник управляющего сигнала, подключенные через сумматор и нуль-орган к распределителю импульсов, отличающееся тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения инвертора, оно донолнительио снабжено ключами и усилителями с фиксированными коэффициентами передачи, число которых соответствует

количеству уровней в полуволне выходного напряжения инвертора, а также фильтром низших канонических гармоник выходного напряжения инвертора, причем входы усилителей подключены к выходу указанного фильтра через соответствующие ключи, управляющие цепи которых связаны с раснределителем импульсов, а выход указанных усилителей связан со входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экснертизе

1.Бедфорд Б. и Хофт Р. Теория автономных инверторов (нерев. с англ.). М., «Энергия, 1969, глава 6.

2.Патент Великобритании N° 984567, кл.Н2а, 1965.

3.Тонкаль В. Е., Линковский К. А. и Мельннчук Л. П. Сиособы улучшения качества выходного нанряжения автономных инверторов. Препринт - 49, Киев, изд-во АН Украинской ССР, 1972, с. 3-10.

)