Способ управления последовательным резонансным инвертором напряжения с диодами встречного тока

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности инвертора. Поставленная цель достигается следующим образом. Сначала определяют моменты перехода выходного тока инвертора через нуль и в эти моменты времени формируют импульс длительностью, достаточной для восстановления запирающих своств управляемых ключей. По окончании импульса начинают формировать развертывающий опорный сигнал. Сигнал управления формируют, сравнивая сигнал обратной связи по выходному току инвертора и опорный сигнал, и подают на тот управляемый ключ, прямое направление тока в котором совпадает с направлением выходного тока инвертора. Поскольку сигнал управления формируется на основе данных о мгновенных значениях только выходного тока, т.е. безынерционно, и имеет гарантированное время на восстановление запирающих свойств ключей вне зависимости от изменений параметров нагрузки, исключаются срывы коммутации инвертора, повышается его надежность. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1508

А1 (51)4 Н 02 М 7/523

<Я02ЫЗ .ч:.;ЧЕСИЯ

- 1З,-. А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4351044/24-07 (22) 28. 12 .87 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) !О.П.Гончаров, В.В.Замаруев, В.В.Ивахно, В.А.Шеенко и В.Л.Дьячков ,(53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1175012, кл. Н 02 M 7/48, 1985.

Беркович Е.И. и др. Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок.

Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1983, с. 144. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ РЕЗОНАНСНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ С ДИОДАМИ ВСТРЕЧНОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности инвертора. Поставленная цель достигается следующим обраИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для стабилизации выходного тока последовательного резонансного инвертора напряжения, работающего, например, в системе заряда емкостного накопителя (ЕН) энергии.

Цель изобретения — повышение надежности работы инвертора при изменении параметров нагрузки.

На фиг. 1 изображена функциональ- ная схема инвертора для осуществления предлагаемого способа;на фиг.2 г 2 зом. Сначала определяют моменты перехода выходного тока инвертора через нуль и в эти моменты времени формируют импульс длительностью, достаточной для восстановления запирающих свойств управляемых ключей. По окончании импульса начинают формировать развертывающий опорный сигнал. Сигнал управления формируют, сравнивая сигнал обратной связи по выходному току инвертора и опорный сигнал, и подают на тот управляемый ключ, прямое направление тока в котором совпадает с направлением выходного тока инвертора. Поскольку сигнал управления формируется на основе данных о мгновенных значениях только выходного тока, т.е. безынерционно, и имеет гарантированное время на восстановление запирающих свойств ключей вне зависимости от изменений параметров нагрузки, исключаются срывы коммутации инвертора, повышается его надежность. 4 ил. временные диаграммы, поясняющие рабо- р ту инвертора (где U > U 74 н U 11 напряжения на выходах соответствующих элементов, а U «,, U,,z, U fq. u Uqg 1 — напряжения на соответствующих выходах соответствующих элементов); на фиг. 3 — однополупериодная схема последовательного инвертора напряжения с диодами встречного тока и разделенным коммутирующим реактором, на фиг. 4 — вре-„ менные диаграммы работы инвертора, изображенного на фиг. 3, в режиме

8325

20

55

3 150 пепрерыгного тока (где, i„,. i„, напряжения сс>ответс.твующих элеменОз) о

Инв ер тор (фиг . 1 ) содержит пос педовательпо Включенные источник 1 питания, управляемые ключи 2. и 3, шунтированные диодами 4 и 5, резонансный 1.С-контур, состоящий из реак тора 6 и конденсатора 7, переменную нагрузку 8, датчик 9 выходного тока инвертора, датчик 10 полярности выходного тока, формирователи 11.1 и

11.2 импульсов заданной длительности, элемент ИЛИ 1 2, генератор 13 развертывающего напряжения, выделитель 14 модуля сигнала датчика выходного тока инвертора, сумматор 15, регулятор 16, узел l7 сравнения и распрецелитель I8 импульсов управления. !

Инвертор (фиг. 1} работает спедующим образом.

Датчик ToKà 9. выполненный, например, в виде трансформатора тока, формирует сигнал, пропорциональный мгновенному значению выходного тока

1 инвертора (фиг. 2а), Датчик 1О полярности выходного тока (ДПВТ), HbIполненный,, например, на двух однопороговых компараторах с. нулевым опор .м напряжением, формирует сигнал л.эгической единицы на своем пе1эВОм выходе при положительном направлении тока (фиг. 2б), при отрицательном направлении тока сигнал логической ециницы присутствует на втором выХОде (фиг, 2В)> таким Образом сиГ налы на выходах ДПВТ всегда находятся в противофазе. Сигналы с выходов

ДПВТ поступают на формирователи 11.1 и 11.2 импульсов заданной длитэль— ности (ФИ), выполненные, например, по схеме формирователя коротких импульсон по отрицательному фронту входного сигнала, которые по отрицательному фронту сигналов ДПВТ формируют импульсы длительностью — (фи". 2г и фиг. 2д), поступающие через элемент ИЛИ 12 на гене- ратор 13 развертывающего напряжения (ГРН), выполненного, например, по схеме генератора пилообразного напряжения. Импульсы, поступающие на

ГРН 13., синхронизируют его, сбрасывая выходные напряжения ГРН в нуль (фиг, 2е)., Сигнал датчика 9 тока поступает на выделитель 14 модуля сигнала датчика выходного, тока инБертора (ВИ), Вьшолненнсго, например по схеме дв-;хпол,-периодног0 прецизионного в- прямителя, С выхода ВМ 14 сигнап, равный абсолютному значению сигнала датчика выходного тока ин-. вертора (фиг. 2ж), поступает в сумматор 15,. осуществляющий формирование разности между сигналом U

ОбратнОЙ сВязи ПО тОку и сиГналом

U,. задания, сумматор может быть Выд полнен по схеме, например, вычитателя-усилителя, С Выхода сумматора 15 разпостный сигнал поступает в регулятор 16, выполненный, например, по схеме ПИ-регулятора, Выходной сигнал регулятора 16 поступает на один вход узла 17 сравнения, IIa второй вход которого поступает сигнал с Бы"

:Ioqa ГРН 13 (фиг. 2е). Узел 17 сравнения выполнен, например, по схеме компаратора. В момент равенства наг.— ряжения ГРН 13 и выходного напряжения регулятора 16 на Выходе узла 17 сравнения появляется напряжение логичес:сой единицы (фиг. 2з), которое поступает на распределитель 18 импульсов управлеппя, Выполненный, например, по схеме селектора, и распределяющий поступающие на его вход импульсы с вьгсода узла 17 сравнения в соответствии с сигнапами ДПВТ 10 на управляющие электроды управляемых кл|очей 2 и 3 так, что при положительном направлении выходного тока инвертора и, следовательно, логической единице на первом выходе ДПВТ 10, сигнал Включения подается на управляемый ключ 2 (фиг. 2и), а при отрицательном направлении тока и логигесксэй единице на втором .зыходе

ДПВТ 10 сигнал включения подается на управляемый кэпо - 3 (фиг. 2к). Из рассмотрения Осуществления предлагаемого способа управления на примере однополупериодной схемы последовательного инвeрropа напряжения с диодами встречного тока вицно, что при любом изменении частоты выходного тока инвертора сигнал включения подается на управляемый ключ через Время нс. менее t, „ ., что исклочает опрокидывание инвертора, ДЛя повышения надежности и КПД последовательного инвертора напряжения целесообразно ограничивать скорость нарастания тока в управляемых ключах. С этой целью часть крммути1508325

0 6 16

t socc

Н в IВ „sinu)t„

30

di/dt = U /L

45

55 рующего реактора включается в цепь постоянного тока инвертора. Такое включение коммутирующего реактора помимо снижения di/dt ограничивает

5 сквозные токи в ключах.

Однополупериодная схема последовательного инвертора напряжения с диодами встречного тока и разделенным коммутирующим реактором изображена )0 на фиг. 3. Часть коммутирующего реактора может быть включена в цепь постоянного TURB (реактор 6.2 на фиг. 3), либо симметрично и последовательно с управляемыми ключами (5 (реактор 6.3 на фиг. 3).

Инвертор (фиг. 3) работает следующим образом.

Рассмотрим работу инвертора в режиме непрерывного тока. Поясняющие диаграммы приведены на фиг. 4 для случая включения коммутирующего реактора 6.3.

На фиг. 4а представлен ток

Предположим, что до момента времени работал ключ 3. На интервале ток проводит диод 5. В момент времени г, на управляемый ключ 2 (фиг, 3) подается включающий сигнал .

На фиг. 4б показан ток управляемого ключа. Интервал t „ - t соответствует переходу тока с диода 5 встречного тока на управляемый ключ 2. Реактор 6.3 оказывается подключенным к источнику питания. Нарастание тока на ключе 2 происходит по закону, близкому к линейному:

tl где L — индуктивность реактора

6.3, U — напряжение источника питания °

Нарастание прямого напряжения на ключе 3 начинается в момент времени

Таким образом, ток через ключ 3 прекратился в момент времени t, а прямое напряжение прикладывается к ключу в момент времени t . Если допустить, что интервал времени соответствует минимальному углу управления, равному с, = 4 t = (t, — tî,) ы где са — круговая частота; — длительность импульса, Формируемого формирователем импульсов заданйой длительности, то можно сделать вывод, что схемное время Вос становления запирающих свойств ключа равно

fl

"аосс = "я+ -6/"с где ?,„„, — максимальный ток ключа.

Таким образом, для обеспечения

HBдежности работы инвертора при скачкообразном изменении нагрузки необходимо формировать импульс с длительностью, достаточной для восстановления запирающих свойств ключа с учетом действия индуктивностей, включенных в цепь постоянного тока.

Включение части коммутирующего реактора в цепь постоянного тока снижает ai/dt ключей, ограничивает сквозные токи и позволяет уменьшить длительность импульса, ограничивающего минимальное время сдвига между током и напряжением без ухудшения надежности работы инвертора.

Формула изобретения

Способ управления последовательным резонансным инвертором напряжения с диодами встречного тока, выполненным на управляемых ключах, заключающийся в том, что определяют момент перехода выходного тока инвертора через нуль, формируют сигнал управления, равный разности сигнала задания и сигнала обратной связи, сравнивают сигнал управления с развертывающим напряжением, в момент равенства этих сигналов формируют сигнал включения управляемых ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности инвертора, при изменениях направления выходного тока инвертора прекращают подачу сигнала включения на управляемый ключ, в момент перехода тока через нуль заканчивают формирование развертывающего напряжения, формируют импульс длительностью, достаточ1508325 ной для восстановления запирающих свойств управляемого ключа, в момент окончания которого начинают формировать развертывающие напряжения, определяют направление выходного тока инвертора после перехода его через нуль и подают сигнал включения на тот управляемый ключ, в котором совпадают направления прямого тока и выходного тока инвертора.

К о

Ы, д)

К з

1508325

Редактор А.Ревин

Заказ 5549/56 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101

4>> ю)

2)

Б д)

Составитель О.Мещерякова

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор М.Васильева