Способ управления двухтактным инвертором

 

Союз Советскик

Социалистически«

Республик

О П И С А Н И E (936365

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (53)М. Кл.

Н 02 Р 13/18 (22)Заявлено 31.10,80 (21) 2999248/24-07 с присоединением заявки рй (23) Приоритет фмудеретее««ьй кем«тет

СССР ае веем «забрете«««

«етермт««

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06.82 (53) УДК 621.316. .727(088.8) (72) Авторы изобретения

Б. А. Глебов, А, А, Новиков и А. М. ШилаШкян (7I ) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХТАКТНЫМ

ИНВЕ РТОРОМ

Изобретение относится к электротехни ке, в частности к силовой преобразовательной технике и может быть испсетьзо вано в устройствах регулирования алектрической энергии: алектроприводе, элекь тротехнологии, вторичных источниках ssтания.

Известен способ управления двухтакь ным инвертором, содержащим силовые ключи, трансформатор, конденсатор компенсации динамических потерь, состоящий в том, что поочередно отпирают силовые ключи противоположных плеч ssвертора, а между отпирающими сигнала ми устанавливают .фиксированнуто задержку 313 .

Недостаток известного способа - иовыщенные потери энергии,вызванные тем, что при изменении нагрузки инвертора вследствие фиксированной величины задержки не представляется возможным осуществить полный перезаряд конденсатора компенсации динамических потерь энергией, накопленной в трансформаторе ютвертора. Вследствие этого неизбежно протекание тока перезаряда указанного конденсатора через силовые ключи инвертора, сопровождающееся дополнительными потерями энергии.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ управления, при котором измеряют ток перезаряда

10 конденсатора компенсации динамических потерь и на время его протекания запрещают проводящее состояние силовых ключей инвертора t2), Однако недостатками известного спо» соба являются значительные коммутацнонные потери при первом включении инвертора и связанное с этим снижение надежности и КПД устройства, реализую щего способ. Это обусловлено необходимостью пермеряда конденсатора ком» пенсации динамических потерь при первом включении током силовых ключей, а не энергией, накопленной в трансфор

3 93 маторе, Низкая надежность управления силовыми ключами при некоторых конфигурациях схем силовой части инверто. ра. Например, в мостовом инверторе вспедствие конечного времени выключения силовых ключей возникает пауза тока перезаряда конденсатора компенсации динамических потерь, снимается запретна отпирание силовых ключей, что приводит .к протеканию по ним сквозного тока, т.е. к аварийному оежим т.

Цель и;обретения - повьппение надеж ности управления и увеличение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что при способе ylTpaBaeHBB двухтактным инвертором, содержащим силовые ключи, трансформатор, конденсатор компенсации динамических потерь и цепь его первоначального заряда с индуктивным ограничением тока, состоящем, в том, что формируют сигналы поочередного отпи« рания силовых ключей, а также запирания их на время перезаряда конденса тора компенсации динамических потерь, формируют сигнал первоначального включения инвертора и подают его на цепь первоначального заряда конденсатора компенсации динамических потерь,:фор мируют опорный сигнал, измеряют сиР» палы на выходах трансформатора, сравнивают их и осуществляют указанное запирание силовых ключей инвертора, если сигнал на выводах трансформатора превышает опорный сигнал.

На чертеже представлена схема, по ясняющая данный способ управления.

Схема содержит силовые ключи 1, 2, 3 и. 4, шунтированные диодами 5, 6, 7 и 8, образующие мостовой инвертор.

Трансформатор 9 инвертора имеет пер вичную обмотку 10 и управляющие обмотки 11, 12, 13 и 14. Конденсатор компенсации динамических потерь 15 подключен параллельно первичной обмоь ке трансформатора, управляющие обмотки которого через токоограничивающие резис торы 16, 17, 18 и 19 подключены к управляющим цепям силовых ключей, Запирание силовых ключей 1, 2, 3 и 4 осуществляется при помощи управляемых ключей запирания 20 и 21. Резистор 22 образует цечь отпирающего смещения силового кпюча. 3. Управляющие входы ключей эапирания подключены к компара тору 23 сравнивающему опорный сигнал с источника 24 с сигналами на выходах первичной обмотки трансформатора 9.

Параллельно силовому ключу 1 пошапочена цепь первоначального заряда конден

6365 4 сатора компенсации динамических потерь, состоящая из индуктивного ограничи теля тока 25 (реактора) и управляемого ключа 26, управляющая цепь которого подключена к формирователю сигнала первоначального включения инвертора 27.

Поочередное переключение силовых ключей осуществляется при помощи генератора тактовых импульсов 28. Питание ин1о вертора осушествляется от шин 29 и 30.

Ио пуска инвертора вследствие наличия цепи отпирающего смешения резистора 22, сигнал на обоих выводах первичной обмотки 10 трансформатора 9 близок к сигналу на шине питания 30. Зля нормальной работы схемы выбирают величину опорного сигнала, формируемого источником 24, несколько большей напряжения на насыщенных силовых ключах 1 и 4 и существенно меньшей сигнала на шине питания 30. Вследствие этого до пуска инвертора компаратор 23, сравнивающий сигналы на выходах обмотки 10 с опорным сигналом, находится в состоянии логической "1" на выходе, обеспечивая открытое состояние управляемых ключей запирания 20 и 21 и, следовательно, закрытое состояние силовых ключей 1 и 4, что предотврапает возможность возникновения автоколебайий в схеме.

При пуске инвертора формирователь сигнала первоначального включения 27 включает управляемый ключ 26 цепи первоначального заряда конденсатора компенсации динамических потерь 15, который начинает перезаряжаться через открытый цепью 22 силовой ключ 3 и индуктивный ограничитель тока (реактор) 25. Появляющееся при этом напряжение на первичной обмотке 10 трано о форма тора 9 напряжение трансформирует. ся в управляющие .обмотки 11, 12, 13 и 14 и обеспечивает надежное отпирание силового ключа 3. При снижении сигнала на левом выводе обмотки 10 до величины опорного уровня источника

24 компаратор 23 переходит в состояние логического 0 на выходе, что приводит к запиранию управляемого ключа

20 и отпиранию силового ключа 1 напря жением, трансформированным в управляющую обмотку 11. В данный момент (или с фиксированной задержкой относительно этого момента) запирается управляемый ключ 26, и энергия накопленная в индуктивном ограничителе 25 выводится в первичный источник питания или нагрузку инвертора. В схеме устанавливается состояние, соответствующее по5 9363 лупериоду работы обычного мостового инвертора.

С задержкой по отношению к моменту запуска величиной с полупериод осуществляют коммутацию управляемых ключей запирания 20 и 21 при помощи генератора тактовых импульсов 28. Запира4 ется силовой ключ 1, и напряжение на его коллекторе начинает нарастать по мере перезаряда конденсатора 15, при- 1о чем силовой ключ 3 остается включенным эа счет напряжения, трансформированного в обмотку 13, до тех riop, пока полярность напряжения на конденсаторе не изменится. дальнейший перезаряд конденсатора 15 осуществляется энер. гией, накопленной в магнитопроводе чрансформатора, причем осуществляется отпирание силового ключа 2, а силовой ключ 4 отпирается при достижении сигналом на правом выводе обмотки 10, величины ойьрного сигнала, когда компаратор 23 снова перейдет в состояние логического 0" на выходе и управляемые ключи 20 и 21 запрутся. Устанавлива- у ется состояние, соответствующее второму. полунериоду работы мостовой схемы.

В последующих попупериодах работы схемы описанные процессы повторяются.

Таким образом, запирание силовых ключей инвертора в течение всего времени перезаряда конденсатора компенсации динамических потерь позволяет исключить аварийные режимы протекания сквозных токов через силовые ключи и тем самым повысить надежность управления- кивер» тором.

Уменьшение коммутируемых потерь в силовых ключах, обусловленное полным переэарядом конденсатора компенсации динамических потерь энергией, накопленной в магнитопроводе трансформатора инвертора, а при первом включении - це65 6 почкой первоначального перезаряла укаэанного конденсатора при индуктивном ограничении тока, также способствует увеличению надежности управления инвер. тором (вследствие уменьшения динамической перегрузки в силовых ключах и увеличения, таким образом, вероятности их безотказной работы), а также увели» чения КПД инвертора.

Ф ормула из обре тен ия

Способ управления пвуктактным ин вертором, содержащим силовые ключи, трансформатор, конденсатор компенсации динамических потерь с цепью первоначального заряда с индуктивным ограничением тока, состоящий в том, что формируют сигналы поочередного отпирания силовых ключей и сигналы запирания силовых ключей на время перезаряда zos/ денсатора компенсации динамических потерь, отличающийся тем, что с целью повыщения надежности управления и увеличения КПЙ инвертора, формируют сигнал первоначального включения инвертора и подают его на цепь первоначапь» ного заряда с индуктивным ограничением тока, формируют опорный сигнал, изме ряют сигнал на выводах трансформатора, сравнивают их и осуществляют вышеуказанное запирание силовых ключей инвер»тора, если сигнал на выводах траноформатора превышает опорный сигнал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Моин В. С., Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., "Энергия, 1972,. стр. 351, рис. 9 19.

2, Авторское свидетельство СССР

34 663048, кл. Н 02 Р 13/18, 1979.

1 3

ВНИИПИ Заказ 4253/73 Тираж 721 . Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, уп. Проектная. 4