Способ регулирования выходного напряжения однофазного инвертора

СОЮЗ СОВЕТСКИХевавпнетижРЕСПУБЛИК ргьл;ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЙМЙ,И) %К в. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытий(71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационныйинститут им. Серго Орждоникидзе(56) 1. Электронная техника в автоматике. Сб. статей пол ред, Ю,И.Конева.1974, вып. 6, с. 89, рис. 1,2, Приборы и элементы автоматикии вычислительной техники. Экспрессинформация. 1980, вып. 32, с. 3.(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОЛНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОЛНОФАЗНОГО ИНВЕРТОРА, состоящий в формировании на выходе инвертора четырех изменяемых подлительности однополярных импульсовв каждом полупериоде, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с цслью повышения КПД и качества выходного напряжения путем уменьшения относительного ВСЕ Н 02 Р 13/18, Н 02 М 7/537 содержания высших гармоник и увеличе" ния максимального значения амплиту". ды первой гармоники, укзанные импуль" сы формируют так, чтобы их центры отстояли от начала периода соответствен 11 л 19 Л303030 293при этом в процессе регулирования амплитуды первой гармоники от нуля до 257 максимального значения длительности всех импульсов изменяютя одинаково от нуля до 5 , а при регулировании амплитуды первой гармоники от 253 до максимального зна- р чения длительности второго и третьего% 4 импульсов изменяют от 15 до а длительности первого и четвертого импульсов оставляют неизменными и/( равными 15 ф причем их центры переФа мещают от начала и конца полупериода основной частоты на половину длительности второго или третьего импульса.0008 3 изменяют относительно координаты 50 2 в 1 - в ) от 0 до в диапазон Й Т30 30 15не регулирования 0 Кр 40,25. В диапазоне значений коэффициента регулирования О, 254 КО ,0 длительность импуль сов 1(4) сохраняют постоянной и равной 15 , а координату его центра2 лизменяют по закону а 1= К(Ы= я 11086Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано длястабилизации выходного напряжения однофазных инверторов с синусоидальнымвыходным напряжением, работающих как5на постоянную, так и на переменнуюнагрузку, где требуется стабильностьвыходного напряжения,Известен способ регулированиявыходного напряжения однофазного инвертора методом широтно-импульсногорегулирования Г 1 1.. Недостатком такого способа регулирования является наличие в спектревыходного напряжения низкочастотныхгармонических составляющих. Для получения синусоидального напряжения требуемого качества необходимо использовать силовые Фильтры, которые увеличивают установленную мощность, снижают энергетические показатели и ухудшают динамические характеристики инвертора, Уменьшение установленноймощности фильтра при заданном качестве напряжения на его выходе достигается улучшением гармонического состава напряжения, поступающего на еговход, т,е. подавлением наиболее низкочастотных гармонических составляющих или их существенным ослаблением,ЭОНаиболее близким по техничесокй сущности к предлагаемому являетсяспособ регулирования выходного напряжения, при котором формируют на выходе инвертора четыре изменяемых подлительности импульса в каждом полу- З 5периоде выходного напряжения, чтопозволяет осуществить регулированиенапряжения основной гармоники с одновременным исключением третьей, пятойи кратных им гармоник во всем дианазоне регулирования 21,Недостатками данного способа регулирования являются малая величинамаксимального значения амплитудыосновной гармоники и сравнительнобольшая величина амплитуды седьмойгармоники,Цель изобретения - повышение КПДи качества выходного напряжения путемувеличения максимального значенияамплитуды первой гармоники, уменьшения относительного содержания высшихгармоник.Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу регулированиявыходного напряжения однофазного внвертора, состоящему в формировании навыходе инвертора четырех изменяемых по длительности однополярных импульсов в каждом полупериоде, укаэанные импульсы формируют так, чтобы их центры отстояли от начала периода соответственно на расстоянияхМ 11 193 29 Т/3030 30 процессе регулирования амплитуды первой гармоники от 0 до 257 длительности всех импульсов изменяют одинаковоЛв пределах от 0 до 5 , а при регулировании амплитуды первой гармоники от 257. до 1007. длительности второго и третьего импульсов изменяют от 4 Г до 15, длительности пеРвого и четвертого импульсов оставляют неиз%менными и равными 5 , причем их центры перемещают от начала и конца полупериода основной частоты на половину длительности второго или третьего импульса.На Фиг, 1 показана форма выходного напряжения; на Фиг, 2 - блок-схема инвертора, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу инвертора.Форма напряжения на входе силового фильтра инвертора состоит из четырех однополярных импульсов за каждую половину периода основной частоты 1-4. При этом импульсы 1 и 2 попарно симметричны импульсам 3 и 4 относительно четверти периода основной частоты. Середины импульсов 2 и 3 расположены в точках с угловыми коор 11 Л 113 динатами е = и о = Т(- -30 30 При регулировании амплитуды основной гармоники длительности этих импульсов изменяют одинаково, определяя равенст 4 лвом 3 х = К, где К- коэффициент регулирования (0(К 0, 25) . Длительность импульсов 1(4) равномерно2 Т- К). Амплитуда Ч-ой гармоникипри .таком способе регулирования определяется по формуле16 Е яА= соя Ч - з 1 п Ч - ФЧ 6 5Узап Ч Р 211 К 15 10Ея - напряжение питания.Из формулы следует, что гармоники равные и кратные 3 и 5 во всем диапазоне регулирования основной гармоники равны О. Максимальное значение15 амплитуды основной гармоники составляет А = 1,054 Е, что в 1,2 раза больше, чем в прототипе. При этом седьмая гармоника равна 0 124 напряУ 29 жения питания, что составляет 11,77 от амплитуды основной гармоники (в прототипе относительное содержание составляет 42,27).Инвертор, реализующий предлагаемый способ, состоит из следующих ос 25 новых блоков - генератора 1 импуЛьсов, пересчетной схемы 2, дешифратора 3, формирователя 4 сигналов, трех ин" теграторов 5-7, трех сравнивающих устройств 8-10, логического устройства 11, мостового коммутатора 12.Генератор 1 импульсов формирует прямоугольные импульсы длительностью Т/60 (фиг. 3). На выходах 4-1, 4-2, 4-3 формирователя сигналов вырабатываются прямоугольные двуполярные импульсы длительностью Т/15 каждый. При этом на выходах 4-1 в каждую по-ловину периода формируются четыре прямоугольных импульса, отстоящих от начала полупериода на вермя 7 Т/60. На выходах 4-2, 4-3 формируются двуполярные импульсы, смещенные относительно начала каждого полупериода на время соответственно равное +Т/60 и -Т/60. Импульсы с выхода формирователя 4 сигналов поступают на три интегратора, которые вырабатывают на своих выходах 5-4, 6-1, 7-1 напряжения треугольной формы в моменты времени, соответствующие импульсам на выходах 4-1, 4-2, 4-3 формирователя. Напряжения треугольной формы с выхода интеграторов подаются на один иэ .входов сравнивающих устройств 8-10, а на другой вход сравнивающих устройств подается управляющее напряжение, В результате сравнения в.моменты равенства управляющего и треуголь ного напряжений на выходах В, С, 9 формируются прямоугольные импульсы. На фиг. 3 показаны импульсы на выходах В, С, 0 для двух значений управляющего напряжения П 1 0юр 1 ф эРхНа выходе логического устройства фор" мируются четыре сигнала Р, Р, И и Й, управляющие ключами коммутатора. Сиг нал на выходе Р формируется в соот ветствии с логическим уравнением Р = АЕ, а сигнал на выходе И соответственно ИА Е, где сигнал А формируется на выходе пересчетной схемы 2 и равен длительности полупе" риода основной частоты Т/2. Сигнал Е формируется в соответствии с логическим уравнением Е = В + СЪ + С 0. Такий образом, на выходе коммутатора 12 формируется напряжение с улучшенным :.спектральным составом (Фиг. 1). По сравнению с известным способом регулирования предлагаемый способ имеет большее значение амплитуды основной гармоники и более высокий КПЦ, а также меньшее значение наиболее низкочастотной составляющей, подавляемой фильтром седьмой гармоники. Это позволяет уменьшить дополнительную нагрузку на инвертор, исполь эовать силовой фильтр с меньшей установленной мощностью, что улучшает массогабаритные энергетические и динамические характеристики инвертора, 1108608