CS276296B6

CS276296B6 - Control circuit of an inverter with a dual-mode control and three-level modulation

Info

Publication number: CS276296B6
Application number: CS893963A
Authority: CS
Inventors: Anton Ing Csc Stofanik; Jozef Ing Sedik; Vojtech Ing Packa
Original assignee: Anton Ing Csc Stofanik; Jozef Ing Sedik; Vojtech Ing Packa
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1989-06-29
Publication date: 1992-05-13
Also published as: CS396389A3

Abstract

Náleží do oblasti elektroniky, odboru vý-' koňové meniče. Zjednodušuje riadiaci obvod striedača so šírkovoimpulznou trojúrovňovou moduláciou tým, že vypúšťa generátor nosné ho signálu, resp. zvláštnu slučku spátnej vazby s touto funkciou. Vytváranie šírkovoimpulzných riadiacich signálov pre jednotlivé vstupy spínacieho obvodu a súčasne vyre- •gulovanié odchýlok výstupného napátia sa dosiahne prostredníctvom jednej slučky spátnej vázby. Slučka spátnej vázby je vytvořená spojením výstupného LC-filtra /11/, spátnovázbového obvodu /12/, rozdielového člena /4/, komparátora /3/ súčinových logických členov /5/ a /7/, invertora /6/ budiacich stupňov /8/ a /9/ a spínacieho obvodu /10/. Výstup generátora /2/ modulačného signálu je připojený na priamy vstup rozdielového člena /4/ a na vstup generátora /1/ otváracích impulzov, ktorý vytvára ovládacie signály pře súčinové logické členy /5/ a /7/.It belongs to the field of electronics, horse changers. Simplifies the control circuit three-level width pulse inverter by modulating by deleting the carrier generator signal, resp. a special loop of sleep links with this feature. Creating width-pulse control signals for each the switching circuit inputs and simultaneously • The offset of the output voltage variation is achieved through one sleep loop bond. The loopback loop is created by connecting the output LC-filter (11) to the back-link circuit (12) of the differential member / 4 /, comparator / 3 / product logic members / 5 / and / 7 /, inverters / 6 / drivers and / or switching circuit (10). Modulator Signal Generator / 2 / Output it is connected to the direct differential input a member (4) and a generator input (1) opening pulses that generate control signals over product logic members / 5 / and / 7 /.

Description

Vynález sa týká riadiaceho obvodu jednofázového striedača s dvojpolohovou reguláciou a trojúrovňovou moduláciou s LC-filtrom při použití polovodičového spínacieho obvodu.The invention relates to a control circuit of a single-phase inverter with two-position control and three-level modulation with an LC filter using a semiconductor switching circuit.

V doterajších zapojeniach striedačov so šírkovoimpulznou moduláciou sa používá zapojenie riadiaceho obvodu, kde napátie nosnej frekvencie pilového priebehu, vytvárané zvláštnym generátorem sa moduluje signálem, odpovedajúcim požadovanému, spravidla sinusovému priebehu výstupného napatia, ktorý je vytváraný dalším generátorem. Výstup z modulátora představuje sled impulzov s premennou šířkou, ktorého priebeh strednej hodnoty odpovedá modulačnému signálu. Takýmto impulzným signálem po ďalších úpravách a tvarovaní sa riadia výkonové spínače, prostredníctvom kterých sa mění jednosměrné vstupné napátie na striedavé impulzné napátie. Pomocou jednoduchého LC-filtra, dolnofrekvenčnej priepuste sa získá na jeho výstupe sinusové napátie. Změnou šířky impulzov možno regulovat’ výstupné napátie striedača v súvislosti so změnami záťaže a napájacieho jednosměrného napatia. Nevýhodou týchto zapojení riadiacich obvodov striedačov je ich zlóžitosť, keď okrem generátora modulačného signálu je potřebné používat’ generátor nosného signálu, modulátor, obvod pre vyhodnotenie odchýlok výstupného napatia od mqdulačného a regulátor striedy šírkovo-impulzne modulovaného signálu. ' Sú tiež známe zapojenia striedačov, kde generátor nosnej frekvencie je nahradený spátnovázbovým obvodom, v ktorom vznikajú tzv. autooscilácie. Pre dosiahnutie požadovanej stability výstupného napatia je však potřebné použit’ další obvod spátnej vazby s regulátorom.In the current circuits of inverters with width pulse modulation, a control circuit circuit is used, where the carrier frequency of the sawtooth waveform generated by a special generator is modulated by a signal corresponding to the desired, generally sinusoidal waveform of output voltage generated by another generator. The output of the modulator represents a sequence of pulses with a variable width, the course of the mean value of which corresponds to the modulation signal. Such a pulse signal, after further modifications and shaping, controls the power switches, by means of which the DC input voltage is changed to an AC pulse voltage. Using a simple LC-filter, low-frequency pass, a sinusoidal voltage is obtained at its output. By changing the pulse width, the output voltage of the inverter can be regulated in connection with changes in the load and the supply DC voltage. The disadvantage of these circuitry of the control circuits of the inverters is their complexity, when in addition to the modulation signal generator it is necessary to use a carrier signal generator, a modulator, a circuit for evaluating deviations of output voltage from modulation and AC-pulse modulated signal. Inverter connections are also known, where the carrier frequency generator is replaced by a feedback circuit in which so-called self-oscillation. However, in order to achieve the required output voltage stability, it is necessary to use another feedback circuit with the regulator.

Tieto nevýhody odstraňuje riadiaci obvod striedača s dvojpolohovou reguláciou a trojúrovňovou moduláciou s LC-filtrom podl’a vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že druhý výstup LC-filtra je připojený na vstup spátnovázbového obvodu, ktorého výstup je připojený na negovaný vstup rozdielového člena a na priamy vstup rozdielového člena je připojený výstup generátora modulačného signálu, ktorý je tiež připojený na vstup generátora otváracích impulzov, výstup rozdielového člena.je připojený na vstup komparátora, výstup komparátora je připojený jednak na druhý vstup prvého súčinového logického člena a tiež na vstup invertora, ktorého výstup je připojený na druhý vstup druhého súčinového logického člena, ďalej jeden výstup generátora otváracích impulzov je připojený na prvý vstup prvého súčinového logického člena, ktorého výstup je připojený na vstup prvého budiaceho stupňa a druhý výstup generátora otváracích impulzov je připojený na prvý vstup druhého súčinového logického člena, ktorého výstup je připojený na vstup druhého budiaceho stupňa.These disadvantages are eliminated by the control circuit of an inverter with two-position regulation and three-level modulation with an LC filter according to the invention, the essence of which consists in that the second LC filter output is connected to the input of a feedback circuit. the output of the modulation signal generator is connected to the direct input of the differential member, which is also connected to the input of the opening pulse generator, the output of the differential member is connected to the comparator input, the comparator output is connected to the second input of the first product logic and whose output is connected to the second input of the second product logic member, further one output of the opening pulse generator is connected to the first input of the first product logic member, the output of which is connected to the input of the first excitation stage and the second output of the opening pulse generator is connected to the first input of the second product logical member that its output is connected to the input of the second excitation stage.

Hlavným prínosom riadiaceho obvodu podlá vynálezu je, že voči doteraz používaným zapojeniam představuje značné zjednodušenie riadiacich obvodov striedača. Je předpoklad vyššej spolehlivosti zariadenia. Navrhovaný sposob riadenia taktiež umožňuje dosiahnuť lepšie dynamické vlastnosti striedača, to znamená rýchlejšie vyregulovanie odchýlok výstupného napatia vyvolaných změnami záťaže a vstupného napájacieho napatia.The main advantage of the control circuit according to the invention is that it represents a considerable simplification of the control circuits of the inverter compared to the connections used hitherto. It is a prerequisite for higher reliability of the device. The proposed control method also makes it possible to achieve better dynamic properties of the inverter, i.e. faster adjustment of the output voltage deviations caused by changes in the load and the input supply voltage.

Příklad prevedenia vynálezu je znázorněný na připojených výkresoch. Na obr. 1 je blokové zapojenie striedača s riadiacim obvodom podl’a vynálezu. Na obr. 2 sú typické priebehy napatí v rozhodjúcich uzloch striedača.An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings. In FIG. 1 is a block circuit of an inverter with a control circuit according to the invention. In FIG. 2 are typical voltage waveforms at critical inverter nodes.

Jeden výstup prvého budiaceho stupňa £ je připojený na prvý vstup £ spínacieho stupňa 10 a druhý výstup na druhý vstup II spínaného stupňa ££. Jeden výstup druhého budiaceho stupňa 9 je připojený na třetí vstup III spínacieho stupňa 10 a druhý výstup na štvrtý vstup IV spínacieho stupňa £0. Na vstup lil je přivedené vstupné jednosměrné napátie striedača. Výstup spínacieho stupňa 10 je připojený na vstup LC-filtra 11, ktorého jeden výstup je spojený s výstupnou svorkou striedača U2 a druhý výstup je připojený na vstup spátnovázbového obvodu 12, ktorého výstup je připojený na negovaný vstup rozdielového člena 4. Výstup generátora modulačného signálu £ je připojený jednak na priamy vstup rozdielového člena £ a ’ tiež na vstup generátora otváracích impulzov £, ktorého jeden výstup je připojený na prvý vstup £ prvého súčinového logického člena £ a druhý výstup je připojený na prvý výstup £ druhého súčinového člena £. Výstup rozdielového člena £ je připojený na vstup komparátora £, ktorého výstup je připojený jednak na druhý vstup II prvého súčinového logického člena £ a tiež na vstup invertora £, ktorého výstup je připojený na druhý vstup II druhého súčinoCS 276 296 B6 2 vého logického člena £, ktorého výstup je připojený na vstup druhého budiaceho stupňa £. Výstup prvého logického člena £ je připojený na vstup prvého budiaceho stupňa £. Sinusový priebeh napatie 13 vytváraný generátorom modulačného signálu £ sa jednak tvaruje v generátore otváracích impulzov £ tak, že na prvom vstupe £ prvého súčinového logického člena £ sa získává priebeh napatie 16 a na prvom vstupe £ druhého súčinového logického člena £ priebeh napatia 17 a súčasne sa v rozdielovom člene £ odčítava od priebehu napátia £4 privádzaného z výstupu spatnovazbového člena £2, ktorý zabezpečuje vydelenie a desymetrizáciu výstupného napátia striedača. Určitá frekvenčná závislost’ přenosu spatnovazbového člena ££ umožňuje zdoraznenie zbytkovej zložky napátia s frekvenciou autooscilácií. To umožňuje zvýšenie frekvencie autooscilácií. Napátím z výstupu rozdielového člena £ sa riadi komparátor s hysteréziou £, na výstupe ktorého sa vytvára impulzný priebeh napátia 15, ktorý sa privádza jednak priamo na druhý vstup II prvého súčinového logického člena £ a cez invertor £ na druhý vstup II druhého súčinového logického člena £, Posobením súčinových logických členov £, £ a ďalším tvarováním a zesilněním v budiacich stupňoch £, £ sa získajú riadiace napatia na vstupoch spínacieho stupňa £0: na vstupe £ napatie 18, na vstupe II napatie £9, na vstupe III napatie 20 a na vstupe IV napatie 21. Spínací stupeň 10 mění jednosměrné vstupné napatie přivedené na vstup U£ na striedavé impulzné napatie 22, ktoré odpovedá trojúrovňovej modulácii striedača. Na výstupe LC-filtra 11 sa získává sinusové napatie so zbytkovou zložkou napátia frekvencie autooscilácií. Z regulačného hladiska striedač představuje sústavu s dvoupolohovou reguláciou.One output of the first excitation stage £ is connected to the first input £ of the switching stage 10 and the second output to the second input II of the switching stage ££. One output of the second excitation stage 9 is connected to the third input III of the switching stage 10 and the other output to the fourth input IV of the switching stage £ 0. The input unidirectional voltage of the inverter is fed to the input lil. The output of the switching stage 10 is connected to the input of the LC filter 11, one output of which is connected to the output terminal of the inverter U2 and the other output to the input of the feedback circuit 12, the output of which is connected to the negated input of the differential member 4. is connected on the one hand to the direct input of the differential member £ and also to the input of the opening pulse generator £, one output of which is connected to the first input £ of the first product logic member £ and the second output is connected to the first output £ of the second product member £. The output of the differential member £ is connected to the input of the comparator £, the output of which is connected to the second input II of the first product logic member £ and also to the input of the inverter £, the output of which is connected to the second input II of the second product logic member £. , the output of which is connected to the input of the second excitation stage £. The output of the first logic member £ is connected to the input of the first excitation stage £. The sinusoidal voltage waveform 13 generated by the modulation signal generator £ is shaped in the opening pulse generator £ so that a voltage waveform 16 is obtained at the first input £ of the first product logic e and a voltage waveform 17 is obtained at the first input E of the second product logic e. in the differential member £ it subtracts from the course of the voltage £ 4 supplied from the output of the feedback member £ 2, which ensures the division and desymmetrization of the output voltage of the inverter. A certain frequency dependence of the transmission of the feedback member ££ allows the residual voltage component to withstand the frequency of the autooscillations. This allows the frequency of autooscillations to be increased. The voltage from the output of the differential member £ controls a comparator with hysteresis £, at the output of which a pulse waveform 15 is generated, which is fed directly to the second input II of the first product logic £ and through the inverter £ to the second input II of the second product logic £. By desiccating the product logic members £, £ and further shaping and amplifying in the excitation stages £, £, control voltages are obtained at the inputs of switching stage £ 0: at input £ voltage 18, at input II voltage £ 9, at input III voltage 20 and at input IV voltage 21. The switching stage 10 converts the unidirectional input voltage applied to the input UE to an alternating pulse voltage 22, which corresponds to the three-level modulation of the inverter. At the output of the LC filter 11, a sinusoidal voltage is obtained with the residual voltage component of the autooscillation frequency. From the control point of view, the inverter represents a system with two-position control.

Možnosti využitia předmětu vynálezu sú pri riešení striedačov se sinusovým výstupným napátím a to jednofázových a trojfázových. Striedača spravidla tvoria súčasť záskokových zdrojov, resp. zdrojov nepřetržitého napájania různých spotrebičov. Predmet vynálezu možno využit aj při riešení striedačov so sinusovým výstupným napátím a premennou frekvenciou.The possibilities of using the subject of the invention are in the solution of inverters with sinusoidal output voltage, namely single-phase and three-phase. Inverters usually form part of standby sources, resp. uninterruptible power supplies for various appliances. The subject of the invention can also be used in the solution of inverters with a sinusoidal output voltage and a variable frequency.

Claims

Control circuit of an inverter with two-position control and three-level modulation, with LC filter, in which wide-pulse control signals fed to individual inputs of the switching circuit via excitation stages are generated by one feedback loop, characterized in that the second LC filter output / 11 / is connected to the input of the feedback circuit / 12 /, the output of which is connected to the negated input of the differential member / 4 / and to the direct input of the differential member / 4 / is connected the output of the modulation signal generator / 2 /, which is also connected to the input of the opening generator / 1 / pulses, the output of the differential member / 4 / is connected to the input of the comparator / 3 /, the output of the comparator / 3 / is connected to the second input / 11 / of the first product logic member / 5 / and also to the input of the inverter / 6 /, whose output is connected to the second input / 11 / of the second product logic member / 7 /, further one output of the opening pulse generator / 1 / is connected to the first input / 1 / of the first product logic organic member / 5 /, the output of which is connected to the input of the first excitation stage / 8 / and the second output of the opening pulse generator / 1 / is connected to the first input / 1 / of the second product logic member / 7 /, whose output is connected to the input of the second excitation stage / 9 /.