Устройство для управления инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вторичными источниками питания. Цель изобретения ,повьшение энергетических показателей и устойчивости работы инвертора. Устройство содержит задатчик смещения 1, элемент сравнения (ЭС) 2, интегрирующий элемент (ИЭ) 3, фазосмещающий элемент 4, элемент совпадения 5, интегрирующий злемент 6, блок фазового управления 7, распределительный блок 8 и блок выходных усилителей 9, а также выпрямительный мост (ВМ) 10, измерительный трансформатор (ИТ) 11, транзисторный ключ (ТК) 12 и силовой трансформатор (Тр) 19. В устройство введены датчик тока (ДТ) 13, блок перемножения 14, ключевой элемент 15, блок интегрирования 16, нуль-орган 17 и триггер 18. Для формирования сигнала, пропорционального заданному значению угла запаса инвертора, вход ВМ 10 через ИТ 11 .соединен с обмоткой ТР 19. Формирование сигнала, соответствующего окончанию коммутации. О & (Л с tputj

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (l1) О А1 (м 4 H 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3758076/24-07 (22) 21.06.84 (46) 30,06.86. Бюл. У 24 (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А.Н.Савоськин, B..Е.Коваль, В.Г.Зверев и П.Е.Коваль (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 317156е кл. Н 02 P 13716ý 1971 °

Авторское свидетельство СССР

В 1018189, кл. Н 02 P 13/16, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вторичными источниками питания. Цель изобретения— ,повышение энергетических показателей и устойчивости работы инвертора.

Устройство содержит задатчик смещения 1, элемент сравнения (ЭС) 2, интегрирующий элемент (ИЭ) 3, фазосмещающий элемент 4, элемент совпадения 5, интегрирующий элемент 6, блок фазового управления 7, распределительный блок 8 и блок выходных усилителей 9, а также выпрямительиый мост (ВМ) 10, измерительный трансформатор (ИТ) 11, транзисторный ключ (ТК) 12 и силовой трансформатор (Tp) 19. В устройство введены датчик тока (ДТ) 13, блок перемножения 14, ключевой элемент 15, блок интегрирования 16, нуль-орган

17 и триггер 18. Для формирования сигнала, пропорционального заданному значению угла запаса инвертора,- вход

BM lD через ИТ ll .соединен с обмоткой ТР 19. Формирование сигнала, соответствующего окончанию коммутации, 1 241380 осуществляется ДТ 13. Если заданная и фактическая вольтсекундные площади не равны, то на выходе ЭС 2 формируется сигнал на вход ИЭ 3 и вызывает соответствующее изменение длительности сигналов на выходе ТК 12.

Введенные узлы и новые связи обеспечивают повышение энергетических поИзобретение относится к электро технике,,в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления преобразователем в инверторном режиме, преимущественно на электроподвижном составе однофазно-постоянного тока в режиме рекуперативного торможения.

Цель изобретения — повышение энер10 гетических показателей и устойчивости работы инвертора за счет повышения точности определения момента окончания процесса коммутации.

На фиг. 1 изображена блок-схема

l5 устройства, подключенного к преобразовательному агрегату инвертор-трансформатор, на фиг. 2 — диаграммы напряжений на выходах элементов устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные эадатчик 1 напря-. жения смещения, элемент 2 сравнения, интегрирующий элемент 3, фазосмещающий элемент 4, элемент 5 совпадения, интегрирующий элемент 6, блок 7 фазового управления, распределительный блок 8, блок 9 выходных усилителей, выпрямительный мост 10, измеритель ный трансформатор 11, транзисторный ключ 12, датчик 13 тока, блок 14 пеЭО ремножения, ключевой элемент 15, блок

16 интегрирования, нуль-орган 17, триггер 18, силовой трансформатор 19, инвертор 20. Блок 9 выходных усилителей подключен к силовым тиристорам инвертора 20.

Для формирования сигнала, пропорционального заданному значению угла . запаса инвертора, вход моста 10 через измерительный трансформатор 11 сое- 40 динен с обмоткой силового трансформатора 19 и транзисторным ключом 12, казателей:за счет уменьшении заданного значения угла запаса, что определяется устранением статической ошибки при ре гулировании, При малых значениях угла запаса повышается устойчивость инвертора в результате инвариантности устройства

2 ил. один вход. которого соединен с выходом выпрямительного моста 10, другойс выходом фазосмещающего элемента 4, а выход — с другим входом элемента

2 сравнения. Формирование сигнала, соответствующего окончанию коммутации; осуществляется датчиком 13 тока, включенным в рассечку вторичной обмотки силового трансформатора 19, блоком 14 перемножения, один вход которого соединен с выходом датчика

13 тока, другой — с выходом измерительного"трансформатора ll, а выход через последовательно соединенные ключевой элемент 15, блок 16 интегрирования и нуль-орган 17 — с взводящим входом триггера 18, причем сбрасывающий вход триггера 18 соединен с выходом блока 7 фазового управления, а выход — с вторым входом элемента 5 совпадения и управляющим входом ключевого элемента 15. Устройство соединено с инвертором 20 и силовым трансформатором !9.

Устройство работает следующим обl разом.

Задатчик 1 напряжения смещения формирует сигнал П„, пропорциональ-, ный вольтсекундной площади питающего

Iнапряжения в интервале от момента окончания коммутации до конца полупериода. Сигнал U< в элементе 2 сравнения сопоставляется с напряжением

U пропорциональным фактическому значению этой вольтсекундной площади.

Сигнал П„ формируется посредством транзисторного ключа 12, для чего на его питающую шину подается напряжение с выпрямительного моста 10, пропорциональное. питающему напряжению. С . прихоцом на управляющий вход транзисторного ключа 12 по. t

50 ((, +((,- () (t) it(t)dt+

2(+ J U (t) ° ((t)dt . (2) тр р

Учитывая индуктивно-активный характер нагрузки, пренебрегаем изменением тока Id за время коммутации

55 з 12413 ложительного управляющего импульса фазосмещающего элемента 4 он

Ф

- запирается и на элемент сравнения подается напряжение U„. При отсутствии импульса Ug транзисторный 5

Ф ключ насьпцен и напряжение 11„ на его выходе равно нулю.

Если заданная и .фактическая вольтсекундная площади не равны между собой, то на выходе элемента 2 сравнения формируется сигнал, пропорциональный рассогласованию, который подается на вход интегрирующего элемента

3. Изменение сигнала на выходе интегрирующего элемента 3 вызывает соответственное изменение длительности выходных сигналов Ug фазосмещающего элемента 4 и соответствующее изменение длительности сигналов U на выходе транзисторного клп)ча 12. Устойчи- 20 вое состояние в схеме наступает в слу.чае, если за полупериод площади напряжения U(и U равны. Сигнал Щ подается с фазосмещающего элемента 4

На вход элемента 5 совпадения, >где 25 он сравнивается с сигналом U, соответствующим длительности коммутации.

На основании временного сравнения сигналов U и Ug выделяется сигнал

bU, соответствующий рассогласованию 30 между заданным и фактическим значениями угла запаса инвертора. Разностный . сигнал ьБ с выхода элемента 5 совпадения подается через интегрирующий усилитель 6:на вход блока 7 фазового З5 управления, изменяя фазу () р отпирающих импульсов Hà его выходе таким образом, чтобы P =I) +(.

При этом формйрование сигнала Ug осуществляется на основе информации 40 о текущих значениях тока i и напряжения U, трансформатора. Энергия W,, идущая на воздание магнитного поля трансформатора, равна т () (t), (t)dt ()) 45 о

Поэтому энергия на изменения полярности магнитного потока трансформатора при инвертировании составляет

I =Ig, следовательно, потокосцепление до начала процесса коммутации и в его конце равно п i (t )=a i, (t )=и(Х, .. (3) р р (р тр Э - тр ()() () Id

Так как W= — - — — то из {3,(слеd дует, что энергии на уменьшение потока к моменту t до нуля (М;) и его ново го образования к моменту td)(Wz) равны, т.е.

2 и, =и, vrra J U, (t) i, (t)аС° 1, тр

U, (t) ° i2 (t)dt=.О (4)

Таким образом, интегральное значение произведения тока и напряжения трансформатора за период коммутации равно нулю, что позволяет достаточно точно определить момент окончания коммутации.

Для формирования сигнала U на блок

14 перемножения подаются сигналы, пропорциональные i, с датчика 13 тока и U измерительного трансформато-, ра 11. Выходной сигнал блока 14 перемножения через ключевой элемент 15 и блок 16 интегрирования подается на вход нуль-органа. При равенстве выходного напряжения. блока 16 интегрирования нулю„ что соответствует моменту окончания коммутации, на выходе нуль-органа формируется импульс с фазой (). . Этот импульс подается,на сбрасывающий вход триггера 18, установленного перед этим в исходное состояние импульсом с фазой К, сформированным блоком 7 фазового управления .

Таким образом, на выходе триггера !8 формируется сигнал 11, пропорциональный по длительности процессу коммутации, который подается в:элемент 5.совпадения . Сигнал Ug подается также на управляющий вход ключевого элемен» та 15,;что приводит к размыканию его контактов и подаче сигнала с выхода блока 14 перемножения на вход блока

16 интегрирования.

Энергетические показатели инвертора повьппаются за счет уменьшения

1 заданного значения угла запаса 3 .

Возможность снижения и определяется устранением статической ошибки при регулировании. Кроме того, повышается устойчивость инвертора при малых значениях Fd в результате

Составитель В.Бунаков

Редактор Е.Копча . Техред Л.Олейник Корректор А, 06РУчаР

Тираж 631 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3608/5.1

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 12413 инвариантности устройства и искажения питающего напряжения и кривой тока трансформатора. Повышается качество регулирования инвертора на постоянство угла запаса за счет бо— лее высокой точности определения момента окончания процесса коммута- . цииа

Формула изобретения О

Устройство для управления инвертором, содержащее последовательно соединенные задатчик напряжения сме— щения, .элемент сравнения, интегрирующий элемент, синхронизированный с сетью фазосмещающий элемент, первый вход элемента совпадения, интегрирующий усилитель, блок фазового управления, распределительный блок и блок выходных усилителей, а также выпрямительный мост, вход которога через измерительный трансформатор соединен с вторичной обмоткой силового трансформатора, и транзистор80 4 ный ключ, один вход которого соединен с выходом выпрямительного моста, другой — с. выходом фазосмещающего элемента, а выход — с другим входом элемента сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьш ения энергетических показателей и устойчивости работы инвертора,оно снабжено датчиком тока, блоком перемножения, ключевым элементом, блоком интегрирования, нуль-органом и триггером, причем датчик тока подключен к вторичной обмотке силового трансформатора, один вход блока перемножения соединен с выходом датчика тока, другой — с выходом измерительного трансформатора, а выход через последовательно соединенные ключевой эле- мент, блок интегрирования и нуль-орган — с входящим входом триггера, сбрасывающий вход триггера соединен с выходом блока фазового управления, а выход — с вторым входом элемента совпадения и управляющим входом ключевого элемента.