Изобретение относитс к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть испол зовано дл управлени однофазным автономным инвертором. Цель изобретени - уменьшение пе редаваемой инвертором в нагрузку реактивной мощности путем повышени точности стабилизации предоставл емого времени выключени тиристоров инвертора. На фиг.1 показаны силова схема инвертора с нагрузкой и структурна схема устройства, реализующего способ управлени инвертором дл стабилизации предоставл емого времени выключени тиристоров; на фиг.2 - функциональна схема функционального преобразовател , выполненного в виде формировател прогнозируемых мгновенных значений напр жени нагрузки; на фиг.З - функциональна схема варианта выполнени нелинейного блока , вход щего в состав функционально го .преобразовател и выполненного с использованием принципа кусочно-линейиой аппроксимации; на фиг.4 временна диаграмма, по сн юща прин цип действи устройства; на фиг.З временна диаграмма основных контрольных сигналов устройства. Устройство, реализующее способ управлени инвертором дл стабилизации предоставл емого времени выключе ни тиристоров инвертора 1 с нагрузкой 2 в виде колебательного контура образованного параллельно включенными активно-индуктивными потребителем и компенсирующей емкостью, содер жит первый датчик 3 входного тока инвертора, второй датчик 4 входного тока нагрузки, третий датчик 5 тока компенсирующей емкости, четвертьй датчик 6 напр жени нагрузки,функциональный преобразователь 7,нульорган 8, формирователь 9 отпирающих тиристоры импульсов, причем функциональный преобразователь 7 подключен входами к датчикам 3 - 6, а вых ды - через нуль-орган 8 к формирова телю 9 отпирающих тиристоры импульсов . Функциональный преобразователь . 7 выполнен в виде формировател прогнозируемого мгновенного значени напр жени и содержит блок 10 модул , переключатель 11 пол рности четыре сумматора 12 - 15, источник 16 смещени , нелинейный блок 17, причем входами функционального преобразовател 7 с первого пб четвертый вл ютс выходы датчиков 3-6 с первого по четвертый соответственно , первый вход функционального преобразовател 7 вл етс первым входом первого сумматора 12, второй вход функционального преобразовател 7 вл етс входом блока 10 модул , третий и четвертый входы функционального преобразовател вл ютс первым и вторым входами переключател 11 пол рности соответственно , источник 16 смещени подключен к второму входу первого сумматора 12, выход которого подключен к первым входам второго сумматора 13, третьего сумматора 14 и нелинейного блока 17, первьй выход переключател 11 пол рности подключен к вторым входам второго 13 и третьего 14 сумматоров, выход блока 10 модул подключен к третьему входу третьего сумматора 14, выход второго сумматора 13 подключен к второму входу блока 17, третий вход которого подключен к второму выходу переключател - 11, выход блока 17 подключен к первому входу сумматора 15, второй вход преобразовател 7 одновременно вл етс третьим входом переключател 11, третий вход которого подключен к третьему входу сумматора 13 и одновременно к четвертому входу сумматора 14, выход четвертого сумматора 15 вл етс выходом функционального преобразовател 7, нелинейный блок 17 содержит перемножитель 18, квадратор 19, сумматор 20 и блок 21 извлечени корн , причем первый и второй входы нелинейного блока 17 вл ютс первым и вторым входами перемножител 18, третий вход нелинейного блока 17 вл етс входом квадратора 19, выход которого подключен к первому входу сумматора 20, второй вход которого подключен к выходу перемножител 18, выход сумматора 2б подключен к входу блока 21 извлечени корн , выход которого вл етс выходом нелинейного блока 17. . Возможен вариант выполнени нелинейного блока 17 с использованием принципа кусочно-линейной аппроксимации . В этом варианте нелинейный блок 17 содержит шесть сумматоров 22 - 27, ограничитель 28 положительной пол рности, три ограничител 29 .- 31 отрицательной пол рности, причем первый и второй входы нелинейного блока 17 вл ютс первым и вторым входами первого сумматора 22 выход которого через.ограничитель 2 положительной пол рности подключен к первому входу второго сумматора 2 а через первый ограничитель 29 отрицательной пол рности - к первому входу третьего сумматора 24, вторые входы второго 23 и третьего 24 сумм торов объединены с вторым входом пе вого сумматора 22, первые входы чет вертого 25,п того 26 и шестого 27 сумматоров одновременно вл ютс тре тьим входом нелинейного блока 17, а вторые их входы подключены к выходу второго сумматора 23, третьи входы четвертого 25 и п того 26 сумматоров подключены к выходу третьего сумматора 24, выход четвертого сумматора 25 через второй ограни читель 30 отрицательной пол рности подключен к четвертому входу п того сумматора 26, выход которого через третий ограничитель 31 отрицатель ной пол рности подключен к третьему входу шестого сумматора 27, выход которого вл етс выходом нелинейного блока 17. Устройство работает следуюпщм образом . На выходах датчиков 3-6 формируютс сигналы, пропорциональные мгновенным значени м входного тока инвертора, входного тока нагрузки, тока компенсирующей емкости и напр жени нагрузки соответственно.Сигналы с датчиков 3-6 поступают в функциональный преобразователь 7,который формирует на выходе периодический сигнал управл ющего напр жени с удвоенной частотой инвертора.Нульорган 8 регистрирует пол рность управп ющего напр жени , а формирователь 9 при каждом изменении указанной пол рности с положительной на отрицательную вьщает отпирающий тиристоры импульс на непровод щую пару тиристоров. Функциональньш преобразователь 7 работает следующим образом. В текущий момент времени предполагаетс , что происходит включение тиристоров и начинаетс интервал коммутации. На этом интервале все: тиристоры моста наход тс в провод щем состо нии, в результате соединительна цепь инвертора с нагрузкой подключаетс к колебательному контуру как параллельна ветвь, а ее индуктивность выполн ет роль коммутирующей индуктивности. Следовательно , с учетом замещени потребител параллельно включенными активной и индуктивной ветв ми образуетс колебательньй контур из четырех параллельньпс ветвей: ветвь коммутирующей индуктивности, ветвь компенсирующей емкости и две ветви потребител . Ток первой ветви, вл ющейс входным током нагрузки, за интервал коммутации мен ет пол рность на противоположную. Вследствие малости интервала коммутации ток активной ветви потребител на этом интервале считаетс неизменным - мгновенные значени тока активной ветви в начале и в конце интервала коммутации соответственно. Из дифференциальных уравнений, описываюш 1х контур с учетом замещени активной ветви источником посто нного тока i const, следует uf , i L L-Lfi L Ц десь и, Ц - мгновенные значени напр жени нагрузки в начале и в конце интервала коммутации соответственно; , - мгновенные значени тока компенсирующей емкости в начале и в конце интервала коммутации соответственно ; р - волновое сопротивление контура на интервале коммутации; L - эквивалентна индуктивность параллельно включенных L-ветви и L -ветви. С учетом приращений токов за нтервал коммутации - 21 .2.,j в тч L -ветзи и L-ветви соответственно ледует - 2 i (3) L V - мгновенное значение входно где 1 го тока нагрузки в начале интервала коммутации. Из (2) и (3) следует . ЛГТ4 ( i, - t, + ij После интервала коммутации на сл дующем интервале t, который равен заданному времени выключени , считаетс ток компенсирующей емкости н изменным мгновенное значение тока емкости в конце интерва - Ла tg. С учетом (5) следует и -а i 2 г где U- - мгновенное значение напр жени нагрузки в конце ин тервала t,,,. Из (3), (4), (6) следует достижени нулевого значени кривой и (t) (фиг.4 в, г). Построение вычислений по формуле (7) сложно реализовать в устройстве , поэтому формула вычислений приводитс к виду, обеспечивающему аппаратурную точность и надежность работы устройства. Дл этого обеспечиваетс повтор емость формы сигналов на двух соседних полупериодах путем переключени пол рности сигналов, поэтому в формулу (7) ввод т переменные S-ij, Si и SU, а вместо периодически измен ющегос по пол рности входного тока нагрузки i. ввод тс однопол рные величины: либо входной ток инвертора i , либо модуль входного тока нагрузки I i | ,и, кроме того, компенсируетс возможна нелинейность коммутирующей индуктивкости LI введением суммы величин ij + вместо величины ij, где смещение подбираетс импирически.В результате указанных подстановок в формулу (7) получаетс следующее: .-Si,-bJ-2-;(i , 1--/-р(,а-е) +
При достаточно большом значении L формула (7) упрощаетс при подстановке L ,что соответствует допущению о посто нстве тока потреби тел на интервале коммутации. Физический смысл кривых U(t) и ) проилюстрирован на фиг. 4. Если происходит включение тиристоров в момент t, то напр жение нагрузки через интервал коммутации t имеет значение U(t), а еще через интервал t - значение U,j(t) (фиг. 4 а) .Если включение тиристоров преждевременное то крива U,j (t) не достигает нулевого значени , поэтому в конце интервала t напр жение нагрузки также не достигает нулевого значени и напр жение выключаемых тиристоров и остаетс отрицательным, следовательно , интервал предоставл емого времени выключени t„ больше заданного t. (фиг.4 б). Дл обеспечени совпадени интерt . осуществл етс фактивалов t ческое включение тиристоров в момент тдельные вычислительные операпо формуле (8) выполн ютс отными блоками функционального презовател 7 ( ij+O, 4 Si - Si , -Si, - iH - 2ij , Г( a, i i , a i + U Л t - 1 . 1 1 J. выходные сигналы сумматоров 12 - 14 с первого по третий соответственно; выходной сигнал нелинейного блока 17; выходной сигнал четвертого сумматора 15, одновременно вл ющийс выходным сигналом функционального преобра зовател 7; - посто нные коэффици енты. Подстройка устройства под нагруз ку осуществл етс изменением коэффи циентов а , а, а регулировка задан ного времени выключени - изменение коэффициента а . Характер изменени сигналов функ . ционального преобразовател 7 показан на фиг.5. Сигналы Si , Si, SU формируютс на выходах переключател 11 пол рности, который осущест вл ет поканальное переключение пол рностей входных сигналов в момент изменени пол рности напр жени нагрузки . Переключатель 11 пол рности может быть выполнен, например, с ис пользованием нуль-органа, регистрирующего пол рность напр жени нагрузки , и каналов переключени пол рности . Каждый канал может быть выполнен, например, с использованием двух противофазных ключей и инвертирующего звена, причем ключи, упраёл емые нуль-органом, подают на выход канала пр мой или инвертированный входной сигнал канала. Модуль входного тока нагруз ки формируетс на выходе блока 10 модул , который осуществл ет выпр м ление входного сигнала 1„ и фильтра lyiro коммутационного провала. Блок 10 может быть выполнен с использованием известных схем выпр млени н операционных усилител х и фильтрах высоких частот. Посто нный сигнал смещени снимаетс с выхода источника 16 смещени , например со среднего вывода потенциометра, подключенного остальными двум выводами к общей и питающ(ей шинам. Квадратор 19, вход щий в состав нелинейного блока 17, осуществл ет операцию возвьппени в квадрат и может быть выполнен, например, на перемножителе с объединенными двум входами. Блок 21 извлечени корн , вход щий в состав нелинейного блока 17, может быть выполнен, например, с ис пользованием операционного усилитеи квадратора, включенного в отательную обратную св зь операнного усилител . Работа составных частей нелинейо блока 17 осуществл етс следуюобразом: J .|° 9 U , 1 Р а to. -мин о 1 J максО и - b j + b j f, -Ь, S 0,. f,0. b, j + b j -f,.- b,s-u i: Utt«LIс Jf, ® to. + S и - b j - f . b , - b коэффициенты аппроксимации ; выходные сигналы сумматоров 22 - 27 с первого по шестой соответственно; выходной сигнал ограничител 28положительной , пол рности; 1ф 2® выходные сигналы ограничителей отрицательной пол рности с первого по третий соответственно . омент включени тиристоров инора , при котором обеспечиваетс нное значение предоставл емого ени выключени , определ етс с ом всех вли ющих факторов при мальных допущени х. а каждой полуволне напр жени узки момент включени тиристоопредел етс независимо, т.е. илизаци предоставл емого времеки выключени осуществл етс безынерционно и нет принципиального различи между статической и динамической ошибками стабилизации. По результатам испытаний установлено, что погрешность стабилизации обеспечиваема устройством с учетом аппаратурной погрешности,.в установившихс и пусковых режимах не превышает 12%. Например, в инверторе с номииальной выходной частотой 4 кГц и задаваемым временем выключени 25 мк погрешность стабилизации не превышает 3 МКС в режимах с модул цией интервала коммутации 5 - 25 мкс.
Передаваема инвертором в нагрузку реактивна мощность сводитс к минимуму, в результате чего уменьшаютс установленна мощность и потери цепи входного тока инвертора, тиристов инвертора, соединительной цепи инвертора с нагрузкой,компенсирующей емкости, одновременно повышаетс КПД инвертора с нагрузкой , кроме того, уменьшаетс установленна мощность пускового устройства и исключаетс его настройка при пуске инвертора, а также обеспечиваетс возможность пуска инвертора с большим значением коммутирующей индуктивности, что позвол ет уменьшить коммутационные потери и установленную мощность тиристоров и защитных демпфирующих КС-цепей. где и, i « -текущие мгновенные значени напр жени нагрузки , входного тока инвертора , входного тока нагрузки , тока компенсирующей емкости соответственно; 1„ - модуль входного тока нагрузки; - посто нное смещение; S - переключающа функци , имеюща значени +1 и -1 на интервалах поло
Перечисленные преимущества позвол ют удешевить элементы силовой схемы инвертора с нагрузкой И одновременно улучшить эксплуатационные характеристики .