СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ С ШИРОТНО- ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ С ШИРОТНО- ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ


RU (11) 2025879 (13) C1

(51) 5 H02M7/515 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5014647/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.04 
(45) Опубликовано: 1994.12.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Бернштейн А.Я. и др. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе. М.: Энергия, 1980, с.115, рис.4.1. 2. Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.33, рис.1.3. 3. Авторское свидетельство СССР N 892651, кл. H 02M 7/48, 1978. 
(71) Заявитель(и): Пузаков Александр Владимирович 
(72) Автор(ы): Пузаков Александр Владимирович 
(73) Патентообладатель(и): Пузаков Александр Владимирович 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ С ШИРОТНО- ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ 

Использовано: в преобразовательной технике при широтно-импульсных методах регулирования. Сущность изобретения: для повышения качества выходного напряжения инвертора путем улучшения его спектрального состава при формировании комбинированной однополярно-двухполярной широтно-импульсной модуляции переход от однополярного к двухполярному режимам осуществляется контролем мгновенного значения модулирующего напряжения. При этом переход от однополярного режима к двухполярному осуществляется при значении модулирующего напряжения 0,2-0,5 максимального значения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в автономных инверторах и преобразователях частоты модуляционного типа на основе широтно-импульсных методов регулирования напряжения, например в инверторах с широтно-импульсной модуляцией с развертывающим опорным сигналом или в инверторах со слежением.

Известен способ управления автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией, заключающийся в выработке широтно-модулированной последовательности импульсов управления ключевыми элементами инвертора в зависимости от величины и знака модулирующего напряжения, в котором осуществляется двухполярная широтно-импульсная модуляция, а выработка широтно-модулированной последовательности импульсов управления производится путем сравнения модулирующего и опорного треугольного или пилообразного двухполярного напряжений [1].

Известен также способ управления автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией, в котором в зависимости от полярности модулирующего напряжения осуществляется однополярная широтно-импульсная модуляция, при этом при положительном модулирующем напряжении коммутацию осуществляют ключевыми элементами положительной и нулевой полярности, при отрицательном модулирующем напряжении коммутацию осуществляют ключевыми элементами отрицательной и нулевой полярности, а в качестве опорного напряжения используют однополярное пилообразное или треугольное напряжение [2].

Недостатком известных способов управления является низкое качество выходного напряжения, а именно неудовлетворительный спектральный состав напряжения при глубоком регулировании и использовании двухполярной модуляции, а также при малых значениях модулирующего напряжения и использовании однополярной модуляции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ управления автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией, заключающийся в выработке широтно-модулированной последовательности импульсов управления ключевыми элементами инвертора в зависимости от величины и знака модулирующего напряжения, в котором реализуется двухполярная широтно-импульсная модуляция, а выработка широтно-модулированной последовательности импульсов управления ключевыми элементами осуществляется методом интегрального слежения за модулирующим сигналом [3].

Указанный способ сходен с известным способом [1] и обладает тем же недостатком.

Техническим результатом заявленного способа является повышение качества выходного напряжения инвертора.

Этот результат достигается тем, что по способу управления автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией, заключающемуся в выработке широтно-модулированной последовательности импульсов управления ключевыми элементами инвертора в зависимости от величины и знака модулирующего напряжения, контролируют мгновенное значение модулирующего напряжения и при превышении модулем этого напряжения установленного уровня осуществляют однополярную модуляцию, при которой коммутацию производят поочередно ключевыми элементами нулевой и положительной или отрицательной полярности в зависимости от знака модулирующего напряжения, а при мгновенном значении модулирующего напряжения по модулю меньше установленного уровня осуществляют двухполярную модуляцию, при которой коммутацию производят поочередно ключевыми элементами положительной и отрицательной полярности, при этом уровень перехода от однополярной к двухполярной модуляции устанавливают равным 0,2-0,5 максимального значения модулирующего напряжения.

На чертеже приведена функциональная схема инвертора, реализующего предложенный способ.

Инвертор состоит из источника 1 модулирующего напряжения, датчика 2 выходного напряжения, узла 3 выделения ошибки, интегратора 4, компаратора 5 с гистерезисом, компараторов полярности 6, 7 и уровня 8, 9, логических инверторов 10, 11, логических элементов И 12-15, логического элемента ИЛИ 16, ключевых элементов 17, 18 полярностей ключевого элемента 19 нулевой полярности. Инвертор питает нагрузку Zн 20.

Выход источника 1 модулирующего напряжения подключен к одному из входов узла 3 выделения ошибки, другой вход которого через датчик 2 выходного напряжения подключен к выходному зажиму инвертора. Выход узла 3 выделения ошибки через интегратор 4 соединен с входом компаратора 5, имеющего гистерезис, выход которого через компараторы 6 и 7 полярностей подключены к первым входам логических элементов И 12 и 13, управляющих работой ключевых элементов положительной 17 и отрицательной 18 полярности соответственно. Вторые входы элементов И 12 и 13 подключены к выходам компараторов положительного 8 и отрицательного 9 уровня, входы которых объединены и соединены с выходом источника 1 модулирующего напряжения. Кроме того, выходы компараторов 6 и 7 полярности подключены к первым входам логических элементов И 14 и 15, выходы которых логически объединяются с помощью элемента ИЛИ 16, выход которого управляет ключевым элементом 19 нулевой полярности. На вторые входы логических элементов И 14 и 15 подаются сигналы с выходов компараторов 8 и 9 уровня, проинвертированные логическими инверторами 10 и 11.

Рассмотрим работу инвертора при малых значениях модулирующего напряжения, не превышающих уровней срабатывания компараторов 8 и 9, что соответствует состоянию логической "1" на их выходах. При этом на выходах инверторов 10, 11 формируется уровень логического "0", что блокирует элементы И 14 и 15, на их выходах присутствует логический "0", на выходе элемента ИЛИ 16 также формируется логический "0", ключевой элемент 19 нулевой полярности закрыт и не участвует в работе.

Модулирующее напряжение с выхода источника 1 модулирующего напряжения подается на один из входов узла 3 выделения ошибки, где сравнивается с сигналом обратной связи, пропорциональным мгновенному значению выходного напряжения инвертора. Выделенный сигнал ошибки непрерывно интегрируется интегратором 4 и подается на вход компаратора 5 с гистерезисом, осуществляющего сравнение интеграла сигнала ошибки с одним из двух разнополярных равных по величине уровней сравнения. При превышении интегралом сигнала ошибки уровней переключения компаратора 5 последний вырабатывает сигнал переключения, что фиксируется компараторами 6 и 7 полярности и через логические элементы И 12 и 13, работа которых разрешается уровнем логической "1", подаваемой на их вторые входы, меняет состояние ключевых элементов 17 и 18, меняющих, в свою очередь, полярность выходного напряжения инвертора на противоположное по знаку.

Таким образом, система находится в устойчивом цикле автоколебаний, формируя тем самым на выходе инвертора двухполярную асинхронную последовательность широтно-модулированных импульсов. Среднее значение выходного напряжения инвертора за период автоколебаний при этом пропорционально среднему значению модулирующего напряжения за тот же период. Ключевые элементы 17 и 18 инвертора переключаются поочередно, формируя на выходе мгновенные значения напряжений +Е и -Е.

При превышении модулирующим напряжением уровня уставки состояние соответствующего компаратора 8 или 9 уровня (в зависимости от полярности модулирующего напряжения) меняется, формируя тем самым на его выходе уровень логического "0". Уровень логического "0" с выхода компаратора уровня запрещает через логический элемент И (12 или 13) работу соответствующего ключевого элемента (17 или 18), осуществляющего подачу на выход инвертора питающего напряжения полярности, противоположной заданной. Одновременно с этим уровень логического "0" с выхода компаратора уровня, изменившего свое состояние, через соответствующий логический инвертор (10 или 11) разрешает работу соответствующего логического элемента И (14 или 15) и, следовательно, через логический элемент ИЛИ 16 разрешает работу ключевого элемента 19 нулевой полярности, который заменяет ключевой элемент противоположной по знаку модулирующего напряжения полярности. Работа асинхронного формирователя широтно-модулированного напряжения при этом не нарушается, так как среднее значение выходного напряжения продолжает находиться между возможными уровнями мгновенного значения выходного напряжения инвертора - нулевым и Е соответствующей полярности. Таким образом осуществляется переход от двухполярной к однополярной модуляции. Уровень перехода от двухполярной широтно-импульсной модуляции к однополярной может регулироваться уставкой компараторов 8 и 9. Целесообразное значение этой уставки составляет 0,2-0,5 максимального значения модулирующего напряжения.

Использование такого типа комбинированной однополярно-двухполярной широтно-импульсной модуляции позволяет повысить качество выходного напряжения инверторов, так как позволяет улучшить спектральный состав напряжения как при больших, так и при малых уровнях модулирующего напряжения и, как следствие, повысить энергетические характеристики преобразователей в целом.

Предложенный способ может быть также использован и в инверторах, реализующих синхронные виды широтно-импульсной модуляции с опорными развертывающими сигналами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, заключающийся в формировании широтно-модулированной последовательности импульсов управления ключевыми элементами инвертора в зависимости от величины и знака модулирующего напряжения, отличающийся тем, что контролируют мгновенное значение модулирующего напряжения и при превышении модулем этого напряжения установленного уровня осуществляют однополярную модуляцию, при которой коммутацию производят поочередно ключевыми элементами нулевой и положительной или отрицательной полярности в зависимости от знака модулирующего напряжения, а при мгновенном значении модулирующего напряжения по модулю меньше установленного уровня осуществляют двухполярную модуляцию, при которой коммутацию производят поочередно ключевыми элементами положительной и отрицательной полярностей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень перехода от однополярной к двухполярной модуляции устанавливают равным 0,2 - 0,5 максимального значения модулирующего напряжения.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru