Устройство для управления инвертором с фазо-импульсной модуляцией

ОСУДАРСТНЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 30.10.88. Бюп. Р 40 (71) Отдел энергетической кибернетики АН МССР(53) 621,316,727(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 537431, кл. Н 02 М 7/48, 1976.Авторское свидетельство СССР Р 1102014, кл, Н 02 М 7/48, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ С ФАЗОИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ(57) Йзобретение относится к областиэлектротехники и может быть использовано в преобразователе. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования величины выходногонапряжения инвертора. Выходы многовходового сумматора 8 устройства игенератора 1 линейно изменяющегосянапряжения соединены свходами компаратора 2, выход которого подключенк распределителю 3 управляющих имБО 1 43452 пульсов, Источник 4 управляющего нап"ряжения, величина сигнала которогоопределяет амплитуду выходного напряженияинвертора, через усилитель 5постоянного тока связан с минусовымвходом сумматора 6, а через ключи11-13 - с входами сумматора 8. Выходсумматора 6 непосредственно присоединен к первому входу сумматора 8,а также через усилители 9 и 10 и ключи 14 и 15 - к другим входам сумматора 8. Управляющие цепи ключей 1115 связаны с соответствующими тактовымивыходаи многоканального распределителя 3. Добавление в схему устройства сумматора 6 и ключей 12 и 13 позволяет осуществить в процессе увеличения величины выходного напряженияинвертора последовательное изменениевременных положений выходных импульсов, которые при этом плавно сдвигаются к началу полупериода, обеспечивая тем самым увеличение величинывыходного напряжения и расширениедиапазона регулирования. 2 ил.Изобретение относится к силовой преобразовательной технике.Цель изобретения - расширение диаПазона регулирования величины выходного напряжения инвертора.На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройствами йа фиг, 2 - временные диаграммы, по 1 снякщие принцип работы устройства, 1 О ри этом принято, что в кривой выходого напряжения инвертора на полупериоде содержится шесть импульсов Ы = 3) .Устройство содержит генератор 1 15 линейно изменяющегося. напряжения, соединенный с компаратором 2, выход которого в свою очередь, связан с распределителем 3 управляющих импульсов. Источник 4 управляющего напряжения через усилитель 5 постоянного тоМа связан с минусовым входом сумма" тора 6. Источник 7 постоянного напряжения связан с плюсовым входом сумматора 6.25Выход сумматора б соединен со входом сумматора 8, а также со входами усилителей 9 и 10 постоянного тока. Выход сумматора 8 подсоединен ко второму входу компаратора 2. Источник 4 30 управляющего напряжения присоединенсоответствующим входам сумматора 8 через ключи 11-13, Усилители 9 и 10 присоединены ко входам сумматора 8 через ключи 14 и 15, Управляющие цеци ключей 11-15 связаны с соответствующими тактовыми выходами многока 1 ального логического распределителя 3 управляющих импульсовВ основе функционирования устрой ства лежит вертикальный принцип управления. Частота выходного сигнала ц, генератора 1, имеющего треугольную форму, в два раза превышает частоту выходного напряжения инвертора 45 (фиг. 2, а), В начале и в конце каждого полупериода (такты "0" и "11" распределителя на фиг. 2, б) все ключи системы разомкнуты, на компаратор 2 поступает напряжение О а от сумиатора 8 - разностный сигнал .П-П 4 К, где О, и Ц 4 - напряжения источников / и 4, К - коэффициент передачи усилителя 5, причем К) 1. В момент . равенства указанных сигналов (моментна фиг. 2, а) происходит срабатывание компаратора 2 и формирование переднего фронта первого на полупериоде импульсов кривой выходного напряжения Б . По команде компаратора2 распределитель 3 переходит в следующее состояние (такт "1" нафнг. 2, б),В такте "1" распределитель 3 выдает сигнал на замыкание ключа 11,после чего к сумматору 8 подключается источник 4 управляющего напряжения (интервалы включенного состоянияключей 11-15 показаны соответственнона временных диаграммах фиг, 2, в, д,ж, г, е) . Величина напряжения 04 источника 4 определяет длительностьвыходных импульсов инвертора и соответственно величину выходного напряжения инвертора. Задний фронт первогона полупериоде выходного импульса(фиг. 2, а) Формируется в моментравенства суммы напряжений Б 4 + (Б 7 -- Б 4 К) текущему значению сигнала ППосле очередного срабатывания компаратора 2 вновь меняется состояниераспределителя 3 (такт "2" на фиг, 2,б). По команде распределителя 3 замыкается ключ 14, после чего на сумма-.тор 8 начинает дополнительно поступать напряжение (П - У К) К, гдеК - коэффициент передачи усилителя9 "(К, ( 1). В момент 1: равенствасигнала сумматора 5 напряжению Б,формируется передний фронт второгоот начала полупериода импульса кривой выходного напряжения, после чегопо команде распределителя 3 замыкается ключ 12 и напряжение 04 источника 4 поступает еще на один вход сумматора 8, способствуя увеличению величины выходного напряжения сумматора 8.Аналогичноф посл моета 4 (такт"4" распределителя 3) подается команда на замыкание ключа 15 (подключение к сумматору напряжения (Б.- П 4 К) К с выхода усилителя 10 скоэффициентом передачи Кю с 1), апосле момента С (такт "5" распределителя ) замыкается ключ 13 (увеличивая общий сигнал сумматора 8 навеличину Б 4) вНа второй половине полупериода,начиная от его середины, осуществляется последовательное поэтапноеуменьшение, уровней напряжений, сопос -тавляемых на каждом тактовом интервале с напряжением Б, генератора 1 линейно изменяющегося напряжения, Благодаря указанной на Фиг. 2 в - 2 ж пос"ледовательности переключения ключей11-15, задаваемой распределителем 3,соблюдается полная симметрия формируемой кривой.Представленные на фиг. 2 а - 2 жвременные диаграмм работы устройства и результирующая кривая выходногонапряжения О;, инвертора построеныотносительно средних по величинезначений управляющего сигнала П исоответственно при близкой к среднейвеличине выходного напряжения. Уменьшение величины Б 4 приводит к быстрому увеличению абсолютного значенияразности (0 - КзБ) и соответственно увеличению временного интервала0 -. Временные интервалы Си 4 - с 5 между импульсами выходнойкривой уменьшаются в меньшей степе"ни, так как 1К зК, , Так, если 20К= 0,5, а К= 0,25, то длительность временного интервала 1 - сна всем диапазоне регулирования будетв два раза меньше, а интервалай- в четыре раза меньше продолжительности интервала 0 -. Благодаря этому при малых и средних величинах управляющего сигнала наблюдаетсядостаточно высокая степень приближения выходного сигнала инвертора к си нусоиде и достигается улучшенное качество выходной энергии преобразователя,С ростом величины управляющегонапряжения Ц, временной интервал 0 -уменьшается заметно быстрее, чеминтервал-и- 1, Соответствующим выбором коэффициента Кпередачи усилителя 5 и напряжения Б.источника 7 обеспечивается режим регулирования, при котором при близкомк максимальной величине значения 04временной интервал 0 -уменьшаетсядо минимальной величины (кривая Гвь,на фиг. 2). Соответственно малы и 45близки между собой по абсолютномузначению продолжительности интервалов-и с -. Кривая выходного напряжения инвертора при этомформируется по алгоритму, близкомук закону широтно-импульсного регулирования, величины выходного напряжения (амплитуда первой гармоники выходного напряжения) приближается приэтом к максимально возможному эначе 4нию, равному в , А (А - амплитуда импульсов выходной кривой). В рассмотренном случае, когда М = 3, величину У целесообразно выбирать в пределах(0,5 - 0,8) амплитуды,сигнала генератора линейно изменяющегося напряжения, рациональные значения коэффициента передачи усилителя 5 при этом равны К = 1,5 - 1,8.Иногоканальный распределитель 3 устройства, являясь основным логичес" ким звеном системы, строится по схеме реверсивного счетчика, порядок работы которого задан временными диаграммами, приведенными на фиг.2 в 2 ж. Число тактовых выходов распределителя 3 при этом в общем случае равно (2 И - 1).Таким образом, дополнение схемы известного устройства сумматором и небольшим числом дополнительных ключей позволяет заметно расширить диапазон регулирования выходного напряжения инвертора. Формирование выход. ной кривой и регулирование величины выходного напряжения инвертора осуществляется в этом случае методом фазоимпульсной модуляции 1 при котором последовательно изменяются фазы импульсов, составляющих кривую выходного напряжения, при этом на верхнем пределе регулирования величина выходного напряжения инвертора близка к максимально возможному значению.Так, в случае И = 3, коэффициент возможного увеличения величины вы- ходного напряжения инвертора в зави 4симости от опорного закона управлениядостигает 1,6 - 1,8, при И = 4 диапазон регулирования напряжения увеличивается в 1,65 - 1,9 раза и т.д.Формула иэ обретенияУстройство для управления инвертором с фазоимпульсной модуляцией кривой выходного напряжения, формирующим выходное напряжение из .2 Х импульсов на полупериоде, содержащее источник постоянного напряжения, источник управляющего напряжения, связанныи с первым из И усилителем, основной сумматор, выход которого связан с первым входом компаратора, к входам сумматора присоединены М ключей, через (И - 1) из которых он связан с выходами остальных соответ" ствующих усилителей, второй вход компаратора связан с генератором линейно изменяющегося напряжения, выход компаратора подключен к входу1434529 ставитель О,Парфенхред М. Ходаннч КоРРектоР О, Кравцова ктор А.Ревин Заказ 55 б 4/56 Тираж бббНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и35, Москва, )Н, Раушск Подписитета СССРкрытийнаб, д. 5 4/ роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проек многоканального логического распределителя управляющих импульсов, Иосновных тактовых выходов которогосвязаны с управляющими цепями соответствующих ключей, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирова.ния величины выходного напряжения инвертора, оно снабжено дополнительным сумм тором и (Ы - 1) ключами, причеми точник постоянного напряжения прйсоединен к плюсовому входу дополнитального сумматора, первый усилительсвязан с минусовым входом дополни" тельного сумматора, выход которого соединен с входами остальных усилителей и с основным сумматором, источник управляющего напряжения присоединен к соответствующему основному ключу и через дополнительные ключи связан с соответствуяцими входами основного сумматора, управляющие цепи дополни О тельных ключей присоединены к соответствующим дополнительным тактовым выходам многоканального распределителя управляющих импульсов, функционирующего в соответствии с временны ми диаграммами.