Способ управления двухтактным инвертором

(23) Приоритет 3 Ьеудеретееннвй кемнтет СССР ае делен забретенй н етермтнй(71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХТАКТНЫМ ИНВЕ РТОРОМИзобретение 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 питая ияеИзвестен способ управления двухтакь ным инвертором, содержащим силовые ключи, трансформатор, конденсатор компенсации динамических потерь, состоящий в том, что поочередно отпирают силовые ключи противоположных плеч ювертора, а между отпирающими сигнала ми устанавливают .фиксированную задержку 13 .Недостаток известного способа - повыщенные потери энергии, вызванныэ 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.б Наиболее близким к предлагаемомуизобретенито по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ управления, при котором измеряют ток перезаряда конденсатора компенсации динамических потерь и на время его протекания запрещают проводящее состояние силовых ключей инвертора 21Однако недостатками известного способа являются значитетьные коммутационные потери при первом включении инвертора и связанное с этим снижение надежности и КПД устройства, реализую щего способ, Это обусловлено необходимостью пермаряда конажсатора ком пенсации динамических потерь при первом включении током силовых ключей, а не энергией, накопленной в трансфор45 50 55 3 93 маторе, Низкая надежность управления силовыми ключами при некоторых конфигурациях схем силовой части инверто ра, Например, в мостовом инверторе вследствие конечного времени выключения силовых ключей возникает пауза тока перезаряда конденсатора компенсации динамических потерь, снимается запрет на отпирание силовых ключей, что приводит к протеканию по ним сквозного тока, т.е. к аварийному оежиму.Цель изобретения - повьпдение надеж ности управления и увеличение КПЛ.Поставленная цель достигается тем, что при способе управления двухтактным инвертором, содержащим силовые ключи, трансформа тор, 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 сит- 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 рези 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 эапщчния подключены к компаратору 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 ф сатора компенсации динамических потерь, состоящая из индуктивного ограничи теля тока 25 (реактора) и управляемого ключа 26, управляющая цепь которого 5 подключена к формирователю сигналапервоначального включения инвертора 27.Поочередное переключение силовых ключей осуществляется при помощи генератора тактовых импульсов 28, Питание ин вертора осуществляется от шин 29 и 30,Ио пуска инвертора вследствие наличия цепи отпирающего смещения резистора 22, сигнал на обоих выводах первичной обмотки 10 трансформатора 9 близок 15 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 предотвращает возможность возникновения автоколебайий в схеме.При пуске инвертора формировательсигнала 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- аОформа 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 ф 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. накоплен-.ная в индуктивном ограничителе 25 выводится в первичный источник питанияили нагрузку инвертора. В схеме устанавливается состояние, соответствующее по. Проектная,Филиал ППП "Патентф, г, Ужгор 5 9363лупериоду работы обычного мостового инвертора.С задержкой по отношению к моментузапуска величиной с полупериод осуществляют коммутацию управляемых ключейзапирания 20 и 21 при помощи генератора тактовых импульсов 28. Запира 4ется силовой ключ 1, и напряжение наего коллекторе начинает нарастать помере перезаряда конденсатора 15, при Очем силовой ключ 3 остается включенным эа счет напряжения, трансформированного в обмотку 13, до тех пор, покаполярность напряжения на конденсаторене изменится. дальнейший перезарядконденсатора 15 осуществляется энер. гией, накопленной в магнитопроводетрансформатора, причем осуществляетсяотпирание силового ключа 2, а силовойключ 4 отпирается при достижении сигналом на правом выводе обмотки 10, величины о 6 ьрного сигнала, когда компаратор 23 снова перейдет в состояниелогического /0" на выходе и управляемыеключи 20 и 21 запрутся. Устанавливается состояние, соответствующее второму.полунериоду работы мостовой схемы.В последующих полупериодах работыасемы описанные процессы повторяются,Таким образом, запирание силовыхключей инвертора в течение всего времени перезаряда конденсатора компенсациидинамических потерь позволяет исключитьаварийные режимы протекания сквозныхтоков через силовые ключи и тем самымповысить надежность управления кивертором,Уменьшение коммутируемых потерь всиловых ключах, обусловленное полнымпереэарядом конденсатора компенсациидинамических потерь энергией, накопленной в магнитопроводе трансформатора инвертора, а при первом включении - це 65 6почкой первоначального переэаряда укаэанного конденсатора при индуктивномограничении тока, также способствуетувеличению надежности управления инвертором 1 вследствие уменьшения динамической перетруэки в силовых ключах иувеличения, таким образом, вероятностиих безотказной работы), а также увеличения КПД инвертора. ф ормула из обре тен ия Способ управления пвуктактным иивертором, содержащим силовые ключи,трансформатор, конденсатор компенсациидинамических потерь с цепью первоначального заряда с индуктивным ограничением тока, состоящий в том, чтоформируют сигналы поочередного отпирания силовых ключей и сигналы запираниясиловых ключей на время переэаряда кы/денсатора компенсации динамических потерь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтос целью повышения надежности управленияи увеличения КПЙ инвертора, формируютсигнал первоначального включения инвертора и подают его на цепь первоначального заряда с индуктивным ограничениемтока, формируют опорный сигнал, иэмеыряют сигнал на выводах трансформатора,сравнивают их и осуществляют вьпцеукаэанное запирание силовых ключей инвертора, если сигнал на выводах траноформатора превышает опорный сигнал.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Моин В. СЛаптев Н, Н, Стабилизированные транзисторные преобразователи, М., "Энергия, 1972,. стр. 351,рис, 9 19,2, Авторское свидетельство СССРИу 663048, кл. Н 02 Р 13/18, 1979.1 3