Способ управления импульсным преобразователем постоянного напряжения в переменное напряжение синусоидальной формы

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОциАлистичесниРЕСПУЬЛИН 94206 ЯО,0 05 Р 1 44 О ЗОБРЕТЕНИ АВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТ АРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Куйбышевский институт инженеровжелезнодорожного транспорта(56) Патент США В 3730229,кл. С 05 Р,1/44) 1980,Берегамян Г.В. Однофаэные стабилизированные транзисторные инверторыс широтно-импульсным формированиемсинусоидального выходного напряжения:Автореф.канд.дис.М.: ВЭИ, 1982.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ 11 УЛЬСНЫМПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЫ(57) Изобретение относится к вторич"ным источникам питания, а именно кимпульсным преобразователям постоянного напряжения в переменное синусоидальной формы. Цель иэобретения -повьппение качества выходного напряжения при действии возмущений со стороны источника питания, Цель достигается тем, что в.,течение каждого тактапреобразования измеряют ток дросселя 2 последовательного звена фильтра,сравнивают его с управляющим синусоидальным сигналом и по результатусравнения формируют моменты переключения силовых ключей коммутатора таким образом, чтобы в каждом тактесреднее значение тока дросселя быпоравно среднему значению управляющегосигнала, Если возмущением являетсяи ток нагрузки, то дополнительно вкаждом такте измеряют разность токадросселя и тока нагрузки. Затем сравнивают с управляющим синусоидальнымсигналом и по результату сравненияформируют моменты переключения силовых ключей коммутатора таким образом,чтобы в каждом такте среднее значение разности токов дросселя и нагрузки было равно среднему значению управляющего сигнала, 1 э,п, ф-лы, 1 ил.где 11 " опорное постоянное напряжеоп40ние;К у - коэффициент усиления усилителя.На выходе ГСН действует напряжениеПг" П"пД ) (2)45 где Я " требуемая угловая частота выходного напряжения ИП.На выходе узла 9 умножения формируется управляющий сигналу Ку 11(11 оп Б 6, )з 1 п Я С (3)Б течение интервала времени ь, 11 +Бтокв дросселе нарастает. Когдадостигает значения Зу + й 7 РЭ 10 срабатывает и переключает клю" чи коммутатора, В течение интервала 55 времени ; Б= -11 ток ; падает. При достижении током значения у - й, РЭ 10 и ключи коммутатора возвращают 50 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, 1 ОЦелью изобретения является повышение качества выходного напряжения преобразователя при действии возмущений.На чертеже приведена функциональная схема импульсного преобразовате" 15 ля (ЙП)В ИП силовой каскад состоит из коммутатора 1, выполненного, например, по мостовой схеме, и Фильтра, содержащего дроссель 2 и конденса 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 относительно нуля порогами срабатывания + д и в .Д, датчика 11 тока нагрузки.Управление ИП осуществляется следующим образом. 35Сравнивающий усилитель формирует постоянное напряжениеОс = Ку(Ц од П алых, и )(1) ся в исходное состояние. Далее процессы повторяются, В итоге ток дросселяизменяется по закону, близкому к синусоидальному. При малых уровнях пульсациисреднее значение этого тока1практически не зависит от ьапряжения Б.Если нагрузка линейка, то напряжение на выходе ИП изменяется по сину- .соиде (пульсации, тока ,сглаживаютсяконденсатором 3); причем его среднееи действующее значения пропорциональны амплитуде сигнала 1.у, а фаза зависит от значения емкости конденсатораи параметров нагрузки (нагрузка может иметь любой характер и любойсов Ч). Если по каким-либо причинамполезное значение выходного напряжения Б ццизменилось, то соответствующим образок согласно (3) изменится значение Г , что приведет к вос"у 9становлению заданного значения выход.ного напряжения.,Если в ИП используется любой другой Г-образный Фильтр, то характерработы ИП не изменяется. Изменяютсятолько Фазовые соотношения между Би ПеОднако, если нагрузка нелинейна,то гармоники тока нагрузки создаютна выходе соответствующие гармоникинапряжения.Для уменьшения влияния тока нагрузки на Цв 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 происходиттогда, когда разность тока и , и тоека нагрузкиравнау + в или- А , т.е, среднее значение разности токов ,иизменяется примерно по синусоиде. Если каким-либо образом изменится ток , то соответствующим образом изменится токРазность токов , ипредставляет 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 11 п и от х, а его фаза оп" ределяется параметрами параллельного звена Фильтра (в рассматриваемом случае Бботстает от ц, на = 90).1394206 8 НКИПц Заказ 2221/45 Тираж 866 Подписное Ужгород, ул. Проектная, 4 Произв,-полигр. пр-тие, гОтклонение Бот заданного уровняприведет к изменению 1 у, а следовательно, и тока .через параллельное звенофильтра, в результате чего осуществляется стабилизация П,при действиинеучтенных возмущающих факторов(изменение температуры, параметрови т.д,).Схема может устойчиво работать не 10только при нелинейной, но и при несим"метричной нагрузке (например, при подключении к ИП однополупериодного выпрямителя), В течение интервалов Т,и 2 1 н = О, ток равен току конденсатора, а в течение ТФ О, токвозрастает на величину тока нагрузки.Последовательное звено Фильтра недолжно в этом случае содержать последовательного конденсатора, чтобы пропускать постоянную составляющую тока,а коммутатор не должен содержать всвоей структуре низкочастотного трансформатора, поскольку последний будет насыщаться постоянной составляющей тока,Хорошее качество выходного напряжения в рассматриваемом ИП обеспечивается при малом уровне пульсациит.е. при высокой частоте переключения З 0коммутатора, При снижении частоты переключений появляются гармоники токаблизкие к основной, и неканонические гармоники. Для их исключенияследует использовать более сложныезаконы управления, обеспечивающиеточное равенство эа такт преобразования средних значений тока дросселя(или разности токов дросселя и нагрузки) и управляющего сигнала, Поскольку напряжение на дросселе изменяетсяза такт управления незначительно, тоего при Формировании интервала тактауправления можно считать постоянным,Поэтому схема устройства управления 45получается достаточно простой при любом сглаживающем Фильтре ИП.Следует отметить, что данный способ управления применим также при АИМи при АШИМ, однако алгоритм управления в этих случаях значительно сложнее, так как кроме моментов переключения надо определять еще уровень иполярность импульсов напряжения навыходе коммутатора. 55 Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить высокое качество выходного напряжения ИП в условиях действия возмущений как на входе, так и на выходе, Его использование особенно эффективно (а иногда и единствен" но возможно) при построении ИП, работающих в условиях сильных помех со стороны источника питания, при переменной и нелинейной нагрузке. Формула изобретения1, 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, заклЮ- чающийся 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 щ и й с я 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 по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения при переменной или нелинейной нагрузке, дополнительно измеряют ток нагрузки, вычитают его из тока дросселя фильтра, полученную разность токов сравнивают с управляющим сигналои 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.