Способ симметрирования выходных напряжений -фазного инвертора

) е енина политех-летия Велиистической реена и ГОСУЯАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ Св в олюции(56) 1, Адамия Т.Т., Чванов В.А, Способы симметрирования трехфазной системы напряжений на выходе автономного инвертора при несимметрии .параметров нагрузки и инвертора. "Электричество", 1972, В 2, с. 48-512. Авторское свидетельство СССР В 660191, кл. Н 02 Р 13/18, 1977. (54)(57) СПОСОБ СРВИЕТРИРОВАНИЯ ВЫХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ю -ФАЗНОГО ИНВЕРТОРА, заключающийся в том, что,формируют симметричную систему напряжений опорных фаз, синхронизированных с выходными напряжениями инвертора и сдвинутых во времеви относительно одна другой на величину Т/е с, где ,Т = 1/,- период, а, - частота выходного напряжения инвертора, измеряют начальные фазы выходных напряжений, сравнивают их с фазами опорных напряжений, в результате чего получают сигнал рассогласования, которым воздействуют на частоту вы.ходного напряжения инвертора, увеличивая ее в два раза, если выходное напряжение отстает по фазе от опорного, и уменьшая частоту до нуля, если выходное напряжение опережает по фазе опорное, о т л и ч а ю щ и йс я .тем, что, с целью повьзпения точности симметрирования, в качестве начальной фазы измеряют обобщенную фазу, т.е. момент времени, соответствующий на диаграмме напряжений, положению центра тяжести площади, ограниченной полуволной выходного напряжения инвертора, для чего формируют из опорного напряжения нипообразное напряжение, перемножают его с выходным напряжением инвертора, полученное произведение интегрируют, и формируют сигнал, соответствующий координате обобщенной фазы, путем деления проинтегрированного произведения на проинтегрированное выходное напряжение инвертора.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля управления преобразователями,питающими несимметричные е -фазныенагрузки. 5Известен способ симметрированйявыходного напряжения трехфазного инвертора путем включения симметрирующих устройств (СУ) на выходе инверто -ра для выравнивания его нагрузки 11.10Недостатком этого способа являетсяналичие СУ, что приводит к снижениюКПД и увеличению габаритов инвертора.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является способ симметрирования выходных напряжений м -Фазного инвертора, заключающийся в том, что формируют симметричную систему напряжений опорных фаз,синхронизированных с выхоДными напряжениями инвертора и сдвинутых вовремени относительно одна другой навеличину Т/в с, где Т = 1/1 цпериод, ац- частота выходногонапряжения инвертора, измеряют начальные фазы выходных напряжений,сравнивают их с фазами опорных напряжений, в результате чего получаютсигнал рассогласования, которым воздействуют на частоту выходного налряжения инвертора, увеличивая ее вдва раза, если выходное напряжениеотстает по фазе от опорного, и уменьшая частоту до нуля, если выходноенапряжение опережает по фазе опор-ное Г 2 Э.Недостаток известного способа заключается в том, что углы между образующими замкнутую систему векторами, которыми представляют напряжения 0на выходе инвертора, выравнивают,принимая во внимание только их первые гармоники, Это допущение непри, емлемо для инвертора напряжения, таккак в нем выходные напряжения какправило несинусоидальны. Поэтомунеучет высших гармоник приводит кбольшой погрешности, а применениефильтра на выходе инвертора в рядеслучаев либо недопустимо, либо нецелесообразно.Цель изобретения - повышение точности симметрирования выходных напряжений-фазного инвертора,Поставленная цель достигается темф 55что согласно способу симметрирования выходных напряжений в -фазногоинвертора, заключающемуся в том, что формируют симметричную систему напряжений опорных фаз, синхронизированных с выходными напряжениями инвертора и сдвинутых во времени относительно одна другой на величину Т/в с, где Т = 1 Й ц - период, а, - частота выходного напряжения инвертора, измеряют начальные Фазы выходных напряжений, сравнивают их с фазами опорных напряжений, в результате чего получают сигнал рассогласования, которым воздействуют на частоту выходного напряжения инвертора, увеличивая ее в два раза, если выходное напряжение отстает по фазе от опорного, и уменьШая частоту до нуля если выходное напряжение опережает по Фазе опорное, в качестве начальной фазы измеряют обобщенную фазу, т.е. момент времени, соответствующий на диаграмме напряжений положению центра тяжести площади, огра. ниченной полуволной выходного напряжения инвертора, для чего формируют из опорного напряжения пилообразное напряжение, перемножают его с выходным напряжением инвертора, полученно произведение интегрируют и формируют сигнал, соответствующий координате обобщенной фазы, путем деления проинтегрированного произведения на проинтегрированное выходное напряжение инвертора.На Фиг. 1 изображены эпюры выходного напряжения одной фазы инвертора например, для активной нагрузки и его 1-я гармоника при симметричном (с и несимметричном (6) режимах соответственно; на фиг. 2 - функциональная схема устройства (одной фазы), реализующего предлагаемый способ симметрирования; на фиг. 3 - эпюры напряжений, поясняющие работы устройства реализации (одной фазы) и регулирования обобщенной фазы.Способ осуществляется следующим образом.Возникновение асимметрии выходных напряжений инвертора, например, из-за неравномерности его нагрузки по фазам сопровождается искажением формы этих напряжений, а, значит, и изменением на разные величины начальных фаз всех гармоник их спектров (фиг. 1, 1-ая гармоника). Эти изменения учитывают моментом времени, соответствующим положению центра тяжести полуволны выходного.выход ГОф 2 подключен к первому входу измерителя 3 обобщенной фазы, авторой - к входу сумматора 4, к другому входу которого подключен выход измерителя 3. Выход сумматорачерез генератор 5 управления (ГУ) подключен к входу инвертора 6, выходкоторого подключен к второму и третьему входам измерителя 3. Измеритель 3 состоит из перемножителя 7,интеграторов 8 и 9 и делителя 10.Первый и второй входы измерителя 3являются входами перемножителя 7,выход которого через интегратор 8подключен к первому входу делителя 10, к второму входу которогоподключен выход интегратора 9, входкоторого является выход делителя 10.Блоков 3-6 имеется по числу выходовинвертора.Работа устройства рассмотренана примере регулирования обобщеннойфазы выходного напряжения одного канала (Фазы) многофазного инвертора.Синхронизатор 1, выполненный, например, на мультивибраторе, вырабатывает напряжение прямоугольной формычастоты1 ы, где е - число Фаэинвертора,,х в часто выходногонапряжения инвертора. Это напряжение с выхода синхронизатора 1 поступает на вход ГОФ 2, состоящегоиз делителя : чачтоты с коэффициентомделения, равным е/2, ГОФ 2 фррмирует на втором выходе напряженияопорных фаз (фиг. Зз - одно из них)прямоугольной формы частоты 21алыхЭти опорные напряжения сдвинуты вовремени друг относительно друга строго на величину т/п с, где Т/ ы, образуя опорную симметричнуюсистему напряжения. Кроме того, ГОФ 2содержит генератор пилообразногонапряжения, который Формирует пило-,образное напряжение с углом наклонаов 45 и длительностью, равной Т/2,поступающее на первый выход ГОф 2. Напряжение опорной фазы поступа ет на вход сумматора 4. На его другой вход с вькода измерителя 3 обобщенной фазы поступает импульс(фиг. Зж), соответствующий временнойкоординате центра тяжести полуволны 55 кривои выходного напряжения инверточра или его обобщенной фзе.Измерение обобщенной фазы производят в соответствии с выражением 3 114напряжения инвертора. Моменты времениизмеряют, сравнивают с ойорными, и, воздействуя на систему управления инвертором, выравнивают так,чтобы они отстояли друг от другана величину Т/в с, где Т- период выходного напряжения инвертора.Можно показать, что координатаабсциссы центра тяжестиполуволны несинусоидальной периодической 10функции 5 (Ф) с периодом . Т =2 я/шопределяемая отношением моментов первого (М 1) и нулевого (М) порядковэтой функции,н интервале 0, Т/21:Ф 5) еИ,МфцоМв Т(21 (1 У5 Ы ей20характеризует обобщенную начальнуюфазу ф функции 5,Связь этой координаты У, (илиобобщенной начальной фазы Ф ) с начальными фазами гармоник спектрафункции 11 выражается зависимостью:т(г-ОУгде Ч - угол наклона к вещественнойоси интегрального вектора с амплиту,дой С, образованного путем геометри- З 0,неского суммирования всех векторовс амплитудами С и углами, которыми можно представлять гармоники от1 до и ряда фурье Функции 5(х)в момент времени 1 = О. ЗэК -, коэффициент, зависящий отгармонического состава функции 5 И)Момент времени, соответствующий временной координате центра тяжести полуволны несинусоидального напряжения,40можно рассматривать (а учетом смещения на постоянную величину 7/2) какобобщенную начальную фазу этого напряжения, учитывающую начальные фазы Мд всех гармоник его спектра.Квазисинусоидальное (многоступенчатое) выходное напряжение инвертора,может быть реализовано например,методом суммирования в общем контуре и инверторных ячеек, выходныенапряжения которых - меандры - одинаковой частоты, равной частоте выходного напряжения инвертора, сдвинутые друг относительно друга вовремени на требуемую величинуУстройство реализации для однойфазы устройства состоит из синхронизатора 1, подключенного к входу гене 114678 З(1) путем деления делителем 10 проинтегрированного на интеграторе 8 произведения выходного и синхронизированного с ним пропорционального времени напряжения (пилообразное 5 напряженке) на проинтегрированное интегратором 9 выходное напряжение инвертора.Информацию об измеряемой обобщенной Фазе получают в виде импульса, 10 сдвинутого во времени относительно этой фазы на величину Т/2.Если выхрдные напряжения инвертора симметричны (Фиг. 1 а), сигнал с выхода сумматора 4 отсутствует 15 и ГУ 5 вырабатывает импульсы прямоугольной формы (Фиг. За) частотойзначительно превышающей частотувыходного. напряжения инвертора. Причем, чем выше частота импульсов ГУ, 10 тем выше точность регулирования (стабилизации) обобщенной фазы. Генератор импульсов выполнен, например, на мультивибраторе. Кроме того, ГУ обладает свойством преобразовывать 25 указанные импульсы в импульсы частотой Е /2 (Фиг. Зб) или оставлять их неизменными (Фиг. За).С выхода ГУ 5 импульсы частоты/2 поступают на инвертор 6, сис. 30 тема управления которого путем деления частоты (Фиг. Зв, г, д, е) формирует из них импульсы для управления силовой частью инверторной ячейки (фиг. Зе, сплошная), Выходные напряжения инверторных ячеек суммируют и получают в -выходных напряжений ннвертора, одно из которых изображено пунктиром (Фиг. За).При возникновении асимметрии 40 на выходе инвертора, например, из-за неравномерности его нагрузки по фазам, кривая выходного напряжениярассматриваемой (как и остальных) фазы искажается (фиг. 1 б, Фиг. Зе (пунк тиром, происходит сдвиг во времени положения центра тяжестиполуволны кривой этого напряжения, т,е, ее обобщенной Фазы. При этом моменты перехода указанного напряжения через 50 нуль остаются неизменными. В результате чего на выходе сумматора 4 появляется сигнал рассогласования обобщенной Фазь 1 (фиг. Зи) в виде логического "О" длительностьюф Та 360 (с)где д- угол рассогласования .обобценной фазы, град.Знак (опережение или отставание) и величина смещения обобщенной Фазы в каждом из п каналов инвертора могут быть различными. Предположик, что обобщенная фаза одного из выходных напряжений инвертора отстает от опорной, как показано на фигЗе.Как видно из эпюр напряжений (фиг, Зб,в, г, д, е ), ГУ 5, увеличивая частоту импульсов Формирования вдвое, смещает во времени всю искаженную кривую выходного напряжения (моменты ее перехода через нуль) в сторону опережения, тем самым смещая и обобщенную фазу. При этом величину рассогласования обобщенной Фазы отрабатывают за время Т = Т й/360 = ь, т.е, за время существования самого сигнала рассогласования. Аналогично отрабатывают опережение обобщенной фазы относительно опорной. Поскольку информацию об обобщенной фазе в виде импульса получают в следующий за измеряемым полупериод выходного напряжения инвертора, в который и происходит его сдвиг путем "сжатия" или "расширения" (в случае опережения обобщенной фазы) полуволны этого напряжения, сигнал рассогласования остается постоянным на все время его отработки, В один полупериод выходчого напряжения измеряют обобщенную Фазу, в другой отрабатывают сигнал рассогласования Фаз, в результате чего выходные напряжения ш -фазного инвертора вновь образуют симметричную систему синхронно с опорной системой напряжений.Таким образом, благодаря тому, что при симметрировании учитываются все гармоники спектров выходных напряжений инвертора, достигается преимущество в точности симметрирования последних по сравнению с .известным способом.1146783 Составитель В,ЖмурТехред М.Кузьма Редактор ектор И.Зрде улич 8/42 тираж 646ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д Заказ 13 дписное ул. Проектная, 4 илиал ППП "Патен жг