Способ управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в переменное

 

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 преобразователя 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4811596/07 (22) 09.04.90 (46) 28.02,93. Бюл. ЬЬ 8

" (71) Научно-и роизводственное объединение силовой электроники (72) В.Ф. Краилин и Г.И. Громов (56) Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко

И.М. Основы преобразовательной техники.

M.: Высшая школа, 19?4, с. 408 — 410.

Авторское свидетельство СССР

М 1007170, кл. Н 02 M 7/515, 1989.

Бирзнеекс Л.В, Импульсные преобразователи постоянного тока. M.: Энергия, 1974, с. 18-20. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАБИЛИЗИ. РОВАННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ . В

ПЕРЕМЕННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано при разработке трехфазных автономных инверторов для электропривода. Целью изобретения явля. ется уменьшение установленной мощности конденсаторов входного емкостного фильтра, Способ управления заключается в том, Изобретение относится к преобразователЬной технике, в частности к стабилизиро. ванным преобразователям постоя н ного напряжения в переменное.

Целью изобретения является уменьшеwe установленной мощности конденсаторов емкостного фильтра.

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

„„Я2 „„1798878 А1 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 изменя ющегося 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 .нап ряжения широтно-импульсного преобразователя, уменьшить необходимую установленную мощность входного емкостного фильтра, 2 ил. задают в шесть раэ выше выходной частоты стабилизированного преобразователя, передний фронт результирующего сигнала синхронизируют с передним фронтом упомянутых последовательностей управляюш(их импульсов ключами трехфазного мостового инвертора, а сигнал рассогласования формируют путем сравнения сигнала управления и выходного напряжения емкостного фильтра.

1798878

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 иэ реактора

2, ключевого элемента.3, диода 4, емкостный фильтр 5, автономный инвертор напряжения 6, выходной 1 С-фильтр 7, систему управления автономным инвертором напряжения 8, состоящую из задающего генератора 9, распределителя импульсов 10, 15 формирователей импульсов 11, систему управления повышающим широтно-импульсным преобразователем 12, состоящую из суммирующего элемента 13, датчика напряжения 14, регулятора напряжения 15, фа- 20 зосмещающего элемента 16 и формирователя импульсов 17, источник постоянного тока 18, нагрузку 19.

Первый вывод реактора 2 подключен к. положительной шине источника постоянного 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 по- 30 ложительному выводу автономному инвертора напряжения 6, отрицательный вывод автономного инвертора напряжения 6 подключен, соответственно, к вторым выводам емкостного фильтра 5 и ключевого элемента 35

3 и отрицательной шине источника постоянного тока 18. Выходные выводы инвертора

6 подключены к соответствующим входам (С-фильтра 7, выходы которого подключены к соответствующим входам нагрузки 19, На 40 вход задающего генератора 9 и первый вход сумматора 13 подается напряжение управления (заданного значения), С выхода задающего генератора 9 последовательность сигналов с частотой, равной 61дин (для слу- 45 чая трехфазного инвертора), подается на вход распределителя импульсов 10 и синхронизирующий вход фазосдвигающего элемента 16, в блоке 10 происходит распределение сигналов управления по со- 50 ответствующим каналам управления ключевыми элементами инвертора 6, а в блоке 11 происходит формирование сигнала управления по амплитуде и длительности.

Сигнал Uynp - const, определяющий зна- 55 чение 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 hU 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

61дин (определяющих моменты включения силовых ключей автономного инвертора напряжения) подается на запускающий вход фазосдвигающего элемента 16 и определяет момент начала формирования разверток опорного сигнала. Сигнал с выхода регулятора напряжения 15 подается на управляю- . щий вход элемента 16. Моменты сравнения по амплитуде опорного сигнала управления и сигнала с регулятора напряжения 15 определяют фазу среза сигнала управления ключом повышающего широтно-импульсного преобразователя 1 (фиг. 2 б. з).

Регулирование длительности проводящего состояния ключевого элемента 3 (при постоянном периоде его коммутации) обеспечивает изменение среднего значения напряжения на емкостном фильтре 5.

Значение амплитуды пульсаций напряжения 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 входного тОка автономного инвертора напряже= ния равна частоте коммутации его силовых ключей (см. фиг. 2а и 2г) и определяет эначеwe амплитуды и частоты пульсаций напряжения на фильтре 5 (кривая 1 на фиг. 2е и 2 м). Когда частота пульсаций входного тока автономного инвертора напряжения 6 не равна частоте переключения ключевого элемента 3, то напряжение на конденсаторах фильтра 5 имеет сложную форму, характер пульсаций которого определяется разностью частот коммутации. ключевого элемента 3 и входного тока автономного инвертора напряжения 6 (фиг. 2е). На фиг. 2а — е показаны диаграммы для случая, когда частота пульсаций входного тока автономного ин- . вертора напряжения не равна частоте переключения ключевого элемента 3. На фиг, 2а показана последовательность импульсов с, частотой 6 1дин с выхода задающего генератора 9; на фиг. 2б 1 — развертка опорного сигнала, 2 — сигнал с выхода регулятора напряжения 15. На фиг. 2в показаны диаграммы сигналов управления ключевым элементом 3, которые поступают на его вход с 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 широтноимпульсного преобразователя 1 на статическую нагрузку. На фиг. 2е 1 — кривая

1798878 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 преобразователя 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 синхронизация их от пере- днего 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 указанные частоты не равны. На фиг. 2ж, з, и видно, что передний фронт сигнала управления ключевым элементом 3 (фиг. 2и) синхронизирован с передним фронтом раэверток опорного сигнала (фиг. 2э) и передним фронтом сигналов управления силовыми ключами инвертора напряжения (фиг. 2ж). На фиг. 2к показана диаграмма входного тока инвертора 6, 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 преобразователя 1 на статическую нагрузку, 3 результирующая. кривая напряжения на емкостном фильтре 5, Применение предлагаемого способа управления стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в переменйое позволяет уменьшить установ5 ленную мощность емкостного фильтра, исходя из условия обеспечения равных амплитуд пульсаций в известном и предлагаемом способах.

10 Формула изобретен и я

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

15 последовательно включенных повышающего широтно-импульсного преобразователя, емкостного фильтра и трехфазного мостово. го инвертора. заключающийся в том, что формируют шесть последовательностей уп20 равляющих 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, фор25 мируют периодический линейно изменяющийся опорный сигнал, сравнивают его с сигналом рассогласования, формируют и подают результирующий сигнал на управляющий вход ключевого элемента по30. вышающего широтно-импульсного преобразователя, обеспечивая его переключения в моменты совпадения мгновенных значений напряжений указанных сигналов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью умень35 шения установленной мощности конденсаторов емкостного фильтра, частоту развертки упомянутого периодического линейно изменяющегося опорного сигнала задают в шесть раз выше выходной -частоты

40 стабилизированного преобразователя, пе- . редний фронт.результирующего сигнала синхронизируют с передним фронтом упомянутых последовательностей управляющих сигналов ключами трехфазного

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

Корректор СЯатрушева

Составитель 8.Краилин

Техред M,Моргентал

Редактор Н.Коляда

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

Заказ 777 - Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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