Способ управления импульсным преобразователем постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания, а именно к импульсным преобразователям постоянного напряжения в переменное синусоидальной формы.. Цель изобретения - повьппение качества выходного напряжения при действии возмущений со стороны источника питания. Цель достигается тем, что в .течение каждого такта преобразования измеряют ток дросселя 2 последовательного звена (| шьтра, сравнивают его с управляющим синусоидальным сигналом и по результату сравнения формируют моменты переключения силовых ключей коммутатора таким образом, чтобы в каждом такте среднее значение тока дросселя было равно среднему значению управляющего сигнала. Если возмущением является и ток нагрузки, то дополнительно в каждом такте измеряют разность тока дросселя и тока нагрузки. Затем сравнивают с управляющим синусоидальным сигналом и по результату сравнения формируют моменты переключения силовых ключей коммутатора таким образом, чтобы в каждом такте среднее значение разности токов дросселя и нагрузки бьшо равно среднему значению управляющего сигнала. 1 з.п. , 1 ил. i (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪЬЛИН

„,SU, 94206 (51)4 G 05 F 1 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(21) 3987587/24-07 (22) 12.12.85 (46) 07.05.88. Бюл. N 17 (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.В. Сазонов и В.Т, Барабаш (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Патент США 11 3730229, кл. G 05 F,I/44, 1980.

Берегамян Г.В. -Однофаэные стабилизированные транзисторные инверторы с широтно-импульсным формированием синусоидального выходного напряжения:

Автореф.канд.дис.М.: ВЭИ, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ11УЛЬСНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В IIEPEMEHHOE НАПРЯЖЕНИЕ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания, а именно к импульсным преобразователям постоянного напряжения в переменное синусоидальной формы. Цель иэобретения— повьппение качества выходного налряжения при действии возмущений со стороны источника питания. Цель достигается тем, что в.,течение каждого такта преобразования измеряют ток дросселя 2 последовательного звена фильтра, сравнивают его с управляющим синусоидальным сигналом и по результату сравнения формируют моменты переключения силовых ключей коммутатора таким образом, чтобы в каждом такте среднее значение тока дросселя быпо равно среднему значению управляющего сигнала. Если возмущением является и ток нагрузки, то дополнительно в каждом такте измеряют разность тока дросселя и тока нагрузки. Затем сравнивают с управляющим синусоидальным сигналом и по результату сравнения формируют моменты переключения силовых ключей коммутатора таким образом, чтобы в каждом такте среднее значение разности токов дросселя и нагрузки было равно среднему значению управ- ляющего сигнала. 1 э.п, ф-лы, 1 ил.

1394206 где U " опорное постоянное напряжеоп

40 ние;

К у - коэффициент усиления усилителя.

На выходе ГСН действует напряжение

U Язпnt (2)

45 где Я " требуемая угловая частота выходного напряжения ИП.

На выходе узла 9 умножения формируется управляющий сигнал

Kу r(Uon "выл. и

Б течение интервала времени

U., +U „ ток i в дросселе нарастает.

Когда достигает значения Зу + Л7

РЭ 10 срабатывает и переключает клю" чи коммутатора, В течение интервала 55 времени Г : U -U òoê i; падает.

При достижении током значения у — 4 Г

РЭ 10 и ключи коммутатора возвращают50

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении импульсных преобразователей постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы. Такие преобразователи широко применяются в электроприводе, в системах гарантированного электроснабжения и т.п. l0

Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения преобразователя при действии возмущений.

На чертеже приведена функциональная схема импульсного преобразовате" 15 ля (KI)

В ИП силовой каскад состоит из коммутатора 1, выполненного, например, по мостовой схеме, и фильтра, содержащего дроссель 2 и конденса- 20 тор 3, На выход подключена нагрузка 4.

На выходе коммутатора формируется двухполярное напряжение.

Устройство управления состоит из датчика 5 тока дросселя, датчика 6 полезного (среднего или действующего) значения выходного напряжения, сравнивающего усилителя 7, генератора 8 синусоидального напряжения (ГСН), узла 9 умножения, релейного элемента 30 (РЭ) 10 с симметричными относительна нуля порогами срабатывания +rli и †.Л, датчика ll тока нагрузки.

Управление ИП осуществляется следующим образом. 35

Сравнивающий усилитель формирует постоянное напряжение

Uc = Ky(U on Uьых,n ) (I) ся в исходное состояние. Далее процессы повторяются. В итоге ток дросселя изменяется по закону, близкому к си нусоидальному. При малых уровнях пульсации i среднее значение этого тока

1 практически не зависит от напряжения Uï.

Если нагрузка линейка, то напряжение на выходе ИП изменяется по сину-соиде (пульсации, тока i,ñãëàæèâàþòñÿ конденсатором 3); причем его среднее и действующее значения пропорциональны амплитуде сигнала 1„, а фаза зависит от значения емкости конденсатора и параметров нагрузки (нагрузка может иметь любой характер и любой

cos Ч). Если по каким-либо причинам полезное значение выходного напряжения U цы„„изменилось, то соответствующим образок согласно (3) изменится значение 1, что приведет к вос" у 9 становлению заданного значения выходного напряжения., Если в ИП используется любой другой Г-образный фильтр, то характер работы ИП не изменяется. Изменяются только фазовые соотношения между U «„

H Uc °

Однако, если нагрузка нелинейна, то гармоники тока нагрузки создают на выходе соответствующие гармоники напряжения.

Для уменьшения влияния тока нагрузки на U „„ в схему дополнительно вводится датчик 11. тока нагрузки и сигнал с него также подают на вход РЭ 10 (показано на фиг. 1 пунктиром). Срабатывание РЭ 10 теперь происходит тогда, когда разность тока и i, и то/

Ф ка нагрузки „равна 1 y + >i или а „- л, т.е. среднее значение разности токов i,è i „ изменяется примерно по синусоиде.

Если каким-либо образом изменится ток i„ то соответствующим образом изменится ток i,. Разность токов i и „ представляет собой ток через параллельное звено фильтра (в данном случае через конденсатор 3). Так как это звено линейно, то изменение тока через него по синусоидальиому закону обеспечивает синусоидальное выходное напряжение. Причем это напряжение не зависит от U „ и от i„, а его фаза оггределяется параметрами параллельного звена фильтра (в рассматриваемом случае Бцы„отстает от U, на = 90 ) .

13942() 6

8НИИПИ Заказ 2221/45 Тираж 866 Подпис ное

Ужгород, ул. Проектная, 4

Произв.-полигр. пр-тие, г.

Отклонение U„,„„„от заданного уроння приведет к изменению i, а следовательно, и тока .через параллельное звено фильтра, н результате чего осуществляется стабилизация П „,„ „ при действии неучтенных возмущающих факторов (изменение температуры, параметров и т.д.).

Схема может устойчиво работать не 10 только при нелинейной, но и при несим" метричной нагрузке (например, при подключении к ИП однополупериодного выпрямителя) . В течение интервалов Т, и 2 i О, ток равен току конденса- 15 тора, а в течение Т i g О, ток i возрастает на величину тока нагрузки.

По следов ательное з вено фильтра не должно в этом случае содержать последовательного конденсатора, чтобы про- 20 пускать постоянную составляющую тока, а коммутатор не должен содержать в своей структуре низкочастотного трансформатора, поскольку последний будет насыщаться постоянной составляющей тока, Хорошее качество выходного напряжения в рассматриваемом ИП обеспечивается при малом уровне пульсации т.е. при высокой частоте переключения З0 коммутатора. При снижении частоты переключений появляются гармоники тока близкие к основной, и неканонические гармоники. Для их исключения следует использовать более сложные законы управления, обеспечивающие точное равенство эа такт преобразования средних значений тока дросселя (или разности токов дросселя и нагрузки) и управляющего сигнала. Посколь- 40 ку напряжение на дросселе изменяется за такт управления незначительно, то

его при формировании интервала такта управления можно считать постоянным.

Поэтому схема устройства управления 45 получается достаточно простой при любом сглаживающем фильтре ИП.

Следует отметить, что данный способ управления применим также при АИМ и при АШИМ, однако алгоритм управле- 50 ния в этих случаях значительно сложнее, так как кроме моментов переключения надо определять еще уровень и полярность импульсов напряжения на выходе коммутатора. 55

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить высокое качестно выходного напряжения ИП в условиях действия возмущений как на входе, так и на выходе. Его использование особенно эффективно (а иногда и единственно возможно) при построении ИП, работающих в условиях сильных помех со стороны источника питания, при переменной и нелинейной нагрузке.

Ф о р мул а и з о бр ет е ни я 1. Способ управления импульсным преобразователем постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы, содержащим, силовой коммутатор и Г-образный сглаживающий фильтр, последовательное звено которого включает в себя дроссель, заклЮчающийся в широтно-импульсном управлении преобразователем в функции управляющего синусоидального сигнала, амплитуда которого зависит от откло" нения выходного напряжения преобразователя от заданного значения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения при действии возмущений со стороны источника питания, в течение каждого такта преобразования измеряют ток дросселя фильтра, сравнивают его с управляющим сигналом и по результату сравнения формируют момечты переключения силового коммутатора так, чтобы в каждом такте среднее значение тока дросселя было равно среднему значению управляющего сигнала.

2. Способ поп, 1, о тли ч аю шийся тем, что, с целью понышения качества выходного напряжения при переменной или нелинейной нагрузке, дополнительно измеряют ток нагрузки, вычитают его из тока дросселя фильтра, полученную разность токов сравнивают с управляющим сигналой и по результату сравнения формируют моменты переключения силового коммутатора так, чтобы в каждом такте среднее значение разности токов дросселя фильтра и нагрузки было равно среднему значению управляющего сигнала.