SU839015A1

SU839015A1 - Inverter control method

Info

Publication number: SU839015A1
Application number: SU792790979A
Authority: SU
Inventors: Евгений Борисович Измайлов; Борис Порфирьевич Соустин
Original assignee: Красноярский Политехнический Институт
Priority date: 1979-07-05
Filing date: 1979-07-05
Publication date: 1981-06-15

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления инверторами в регулируемых преобразователях напряжения или тока с широтно-импульсным и двухпозиционным регулированием, нагрузка которых содержит элементы, чувствительные к- постоянной составляющей в выходном напряжении инвертора, в частности трансформаторы, электрические машины, дроссели переменного тока и т.п.The invention relates to electrical engineering and can be used to control inverters in adjustable voltage or current converters with pulse-width and on-off regulation, the load of which contains elements sensitive to the DC component in the output voltage of the inverter, in particular transformers, electrical machines, AC chokes etc.

Известен способ управления инвер' тором, устраняющий насыщение магнитопровода трансформатора, включенного на выходе инвертора, заключающийся в изменении намагничивающего тока трансформатора и ограничении длительности полуволны выходного напряжения инвертора при возрастании намагничи- 20 вающего тока [1].There is a known method of controlling an inverter, eliminating the saturation of the magnetic core of the transformer included in the output of the inverter, which consists in changing the magnetizing current of the transformer and limiting the duration of the half-wave of the output voltage of the inverter with increasing magnetizing current [1].

Недостатками этого способа управления являются неполное устранение насыщения магнитопровода и необходимость усложнения конструкции трансформатора.The disadvantages of this control method are the incomplete elimination of saturation of the magnetic circuit and the need to complicate the design of the transformer.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления инвертором, заключающийся в том, что* формируют выходное 30 напряжение инвертора в виде прямоугольных полуволн чередующейся полярности, на интервалах, разделенных паузами, изменяют частоту чередования полярности, после чего осуществляют управление инвертором с постоянной частотой [2].The closest in technical essence to the invention is the method of controlling the inverter, which consists in the following: * form the output voltage of the inverter in the form of rectangular half-waves of alternating polarity, at intervals separated by pauses, change the frequency of alternating polarity, and then control the inverter with a constant frequency [ 2].

Недостаток данного способа заключается втом, что в переходных режимах происходит насыщение магнитопровода выходного трансформатора, что приводит к резкому возрастанию потребляемого тока, увеличению потерь и возможному выходу из строя.полупроводниковых приборов. Ограничение длител ьности полуволны выходного напряжения без периодического изменения его полярности приводит к тому, что магнитопровод трансформатора перемагничивается по частному Циклу, что также приводит к увеличению потерь в инверторе.The disadvantage of this method is that in transient conditions the saturation of the magnetic circuit of the output transformer occurs, which leads to a sharp increase in the current consumption, an increase in losses and a possible failure of semiconductor devices. The limitation of the duration of the half wave of the output voltage without periodically changing its polarity leads to the magnetization of the transformer magnetizing over the private Cycle, which also leads to an increase in losses in the inverter.

Цель изобретения — повышение надежности.The purpose of the invention is to increase reliability.

Поставленная цель достигается тем, что на каждом интервале работы инвертора измеряют и запоминают длительность последней перед паузой полуволны выходного напряжения, на следующем интервале работы инвертора первую полуволну выходного напряжения противоположной полярности формируют с длительностью, равной длительности последней полуволны на предыдущем интервале, после чего осуществляют изменение частоты.This goal is achieved by the fact that, at each interval of the inverter’s operation, the duration of the last half-wave of the output voltage before the pause is measured and stored on the next interval of the inverter’s operation, the first half-wave of the output voltage of the opposite polarity is formed with a duration equal to the duration of the last half-wave in the previous interval, after which the frequency is changed .

В результате устанавливается равенство длительностей предыдущей и последующей полуволн выходного напряжения инвертора противоположной полярности, чем обеспечивается отсутствие в его гармоническом составе постоянной составляющей и повышение надежности.As a result, equality of the durations of the previous and subsequent half-waves of the output voltage of the inverter of opposite polarity is established, which ensures the absence of a constant component in its harmonic composition and increased reliability.

На фиг. 1 приведена блок-схема реализации предлагаемого способа для случая двухпозиционного регулирования;15 на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие способ.: а — форма выходного сигнала электронного реле 3, б - выходное напряжение инвертора в том же масштабе времени. 20In FIG. 1 shows a block diagram of the implementation of the proposed method for the case of on-off regulation; 15 in FIG. 2 - diagrams explaining the method: a - the shape of the output signal of the electronic relay 3, b - the output voltage of the inverter in the same time scale. 20

Блок-схема содержит задающий генератор 1, блок 2 управления ключами инвертора, электронное реле 3, запоминающее устройство 4, инвертор 5, состоящий из полупроводниковых клю- 25 чей 6-9, выходной трансформатор 10 и нагрузку 11.The block diagram contains a master oscillator 1, an inverter key control unit 2, an electronic relay 3, a storage device 4, an inverter 5, consisting of semiconductor switches 25–9, an output transformer 10, and a load 11.

На вход электронного реле 3 пос тупает управляющее напряжение и напряжение обратной связи по току или напряжению U_oc с нагрузки 11 инвертора. В, зависимости от величины напря30 жения обратной связи и_ос на выходе ' электронного реле 3 формируется сигнал, запрещающий или разрушающий работу инвертора 5. В момент времени $$ на вход блока 2 управления ключами поступает разрушающий сигнал электронного реле 3 длительностью t_M<. Блок . 2 управления ключами включает ключи инвертора, например ключи 6 40 и 7, и на выходе инвертора 5 форми руют положительную полуволну напряже ния длительностью = t_w · Величину дц запоминают в запоминающем устройстве 4. В момент времени tj. 45 с электронного реле 3 поступает разрешающий сигнал длительностью t_M1, включаются ключи 8 и 9 инвертора и появляется напряжение отрицательной полярности. Через интервал времени At 4 по сигналу запоминающего устройст ва 4 производят изменение полярности выходного напряжения. При поступлении с электронного реле запрещающего сигнала запоминают длительность интервала t 2_. В момент времени вновь ^5 поступает разрешающий сигнал, и на выходе инвертора формируют полуволну напряжения длительностью At 2, Если длительность разрешающего сигнала электронного реле достигает значи- ¹ ¢0 тельной величины (t₄ на фиг. 2а), то после формирования первой полуволны выходного напряжения сигналами блока 2 управления производят периодическое переключение ключей инвертора с час- ¢5 тотой задающего генератора 1. При поступлении запрещающего сигнал^ запоминается длительность последней полуволны (дбд) .The control voltage and the feedback voltage for current or voltage U _oc from the load 11 of the inverter are received at the input of the electronic relay 3. B, depending on the magnitude naprya30 zheniya feedback and output _axes' electronic relay 3 is formed by a signal which prohibits or breaking operation of the inverter 5. At time $$ input unit 2 receives a key management destructive electronic relay 3 signal duration t _M <. Block Key management 2 includes keys of the inverter, for example, keys 6 40 and 7, and at the inverter 5 output a positive half-wave of voltage of duration = t _{w is formed} . The value of dc is stored in memory 4. At time tj. 45, an enabling signal of duration t _{M1 is} received from electronic relay 3, the inverter keys 8 and 9 are turned on, and a voltage of negative polarity appears. After a time interval At 4, the polarity of the output voltage is changed by the signal of the storage device 4. When a prohibiting signal is received from an electronic relay, the duration of the interval t 2_ is stored. At an instant of time ^ 5, an enable signal is received again, and a half-wave of voltage of duration At 2 is generated at the inverter output. If the duration of the enable signal of the electronic relay reaches a significant ¹ ¢ 0 value (t ₄ in Fig. 2a), then after the formation of the first output half-wave voltage signals of the control unit 2 periodically switch the keys of the inverter with the frequency ой 5 of the master oscillator 1. Upon receipt of the inhibitory signal ^ the duration of the last half-wave (dbd) is stored.

Длительность интервала работы инвертора и длительности полуволн его выходного напряжения связаны соотноше(дЕ,-1 при t^ < Т/2 t_u. = ( ati-l+At.; < T/2+At^-lThe duration of the inverter operation interval and the half-wavelength of its output voltage are related by the relation (dE, -1 for t ^ <Т / 2 t _u . = (Ati-l + At .; <T / 2 + At ^ -l

I ati-l+n-T/2+Ati t_M4- 7/Т/2+дб.,-1, где T— период частоты задающего re-* нератора 1;I ati-l + nT / 2 + Ati t _M4 - 7 / Т / 2 + db., - 1, where T is the frequency period of the master re- * nerator 1;

η - целые числа:η are integers:

£_м« — длительность разрешающего сигнала электронного реле 3;£ _m “is the duration of the enable signal of the electronic relay 3;

A't,— длительность полуволны выходного напряжения.A't, is the half-wavelength of the output voltage.

В регулируемых преобразователях напряжения или тока с широтно-импульсным регулированием сигнал, разрешающий или запрещающий работу инвертора, поступает не с электронного реле, а с выхода широтно-импульсного модулятора.In adjustable voltage or current converters with pulse-width regulation, the signal enabling or disabling the inverter does not come from the electronic relay, but from the output of the pulse-width modulator.

Таким образом, предлагаемый способ управления инвертором устраняет насыщение магнитопроводов трансформаторов и других электрических машин, включённых на выходе инвертора, путем формирования выходного напряжения, не содержащего постоянной составляющей, что обеспечивает его работоспособность при большом динамическом диапазоне изменения скважности и снижает потери при работе в установившемся режиме.Thus, the proposed inverter control method eliminates the saturation of the magnetic circuits of transformers and other electrical machines connected to the inverter output by generating an output voltage that does not contain a constant component, which ensures its operability with a large dynamic range of duty cycle and reduces losses during steady-state operation.

Claims

The invention relates to electrical engineering and can be used to control inverters in adjustable voltage or current transducers with pulse-width and on-off control, the load of which contains elements that are sensitive to the DC component in the output voltage of the inverter, in particular transformers, electric meiiny, AC chokes, etc. A known inverter control method eliminates the saturation of the transformer magnetic wire connected at the inverter output, which consists in changing the magnetizing current of the transformer and limiting the half-wave length of the inverter output voltage with increasing magnetizing current 1. The disadvantage of this control method is incomplete elimination of the magnetic circuit the need to complicate the design of the transformer. The closest to the technical essence of the invention is a method of controlling an inverter, which is based on the fact that they form the output voltage of the inverter in the form of rectangular half-waves of alternating polarity, at intervals separated by pauses, change the frequency of alternating polarity, after which control of the inverter with a constant frequency 2. The disadvantage of this method is the WTO, that in transient conditions the magnetic core of the output transformer is saturated, which leads to a sharp increase in sweat ebl emogo current losses and increase the possible failure .poluprovodnikovyh devices. Limiting the duration of the half-wave output voltage without periodically changing its polarity leads to the fact that the magnetic core of the transformer is re-magnetized along a private cycle, which also leads to an increase in losses in the inverter. The purpose of the invention is to increase reliability. The goal is achieved by measuring and remembering the duration of the last half-wave of the output voltage before the pause at each interval of the inverter operation, at the next interval of the inverter, the first half-wave of the output voltage of the opposite polarity is formed with a duration equal to the duration of the last half-wave in the previous interval, after which a frequency change is carried out. As a result, the durations of the previous and subsequent half-waves of the output voltage of the inverter are equal to opposite, which ensures the absence of a constant component in its harmonic composition and an increase in reliability. Fig. 1 shows a block diagram of the implementation of the proposed method for the case of on-off control in Fig. 2, diagrams that explain the method: a is the output signal of the electronic relay 3, b is the output of the inverter on the same time scale The block diagram contains the master oscillator 1, the inverter key control block 2, the electronic relay 3, the memory 4, the inverter 5 consisting of semiconductor switches. 6-9, the output transformer 10 and the load 11. The input of the electronic relay 3 is supplied control voltage Uy and voltage current feedback or voltage i. from inverter load 11, B, depending on the magnitude of the feedback voltage UQ, -; At the output of the electronic relay 3, a signal is generated that prohibits or disrupts the operation of the inverter 5. At the time t, the input signal of the key management unit 2 receives the destructive signal of the electronic relay 3 with a duration tm. Block The 2 key management switches on the inverter keys, for example, the keys B and 7, and at the output of the inverter 5 a positive half-wave is formed with the duration At t. The value ut is stored in the memory 4. At the time tj. An electronic signal with a duration tp, i is received from the electronic relay 3, the keys 8 and 9 of the inverter are turned on, and a negative polarity voltage appears. At a time interval At, a change in the polarity of the output voltage is made on the signal of the memory device 4. When the prohibitive signal arrives from the electronic relay, the duration of interval J 12 is recalled. At time t, the enabling signal re-enters, and a half-wave voltage At 2 is generated at the output of the inverter. If the duration of the enabling signal of the electronic relay reaches a significant value (t 2a), after the formation of the first half-wave of the output voltage by the signals of the control unit 2, the inverter keys are periodically switched with the frequency of the master oscillator 1, When the inhibit signal is received la stored duration of the last half-wave (At). The duration of the inverter's operation interval and the duration of the half-waves of its output voltage are related by the ratios m / t (itj-l at tui / T / 2 tu. 1 uti-l + ut, - tH, - T / 2 + utv-l lAt - l + nT / 2 + At, - 7 / T / 2-bAtv-l, where T is the frequency period of the master oscillator 1; n are integers, the duration of the enable signal of the electronic relay is 3 At, is the half-wave length of the output voltage. adjustable voltage or current transducers with pulse-width regulation, the signal allowing or prohibiting the operation of the inverter comes not from an electronic relay, but from the output of a pulse-width modulator. Thus, the proposed method of controlling an inverter eliminates the saturation of the magnetic cores of transformers and other electric machines connected at the output of the inverter by forming an output voltage that does not contain a constant component, which ensures its operation with a large dynamic range of variation of the duty cycle and reduces losses when working in steady cutting. Claims The method of controlling an inverter consists in forming the output voltage of an inverter in the form of rectangular half-waves of alternating polarity, at intervals separated by a pause, changing the frequency of alternating polarity, after which the inverter is controlled with a constant frequency that differs so that, in order to increase reliability, the duration of the last half-wave of the output voltage at each interval of its operation is measured and remembered, and the duration of the first half-wave of the output voltage after the pause form a voltage equal to the duration of the last half-wave of the previous range, then performing said change in frequency alternating polarity. Sources of information taken into account in the examination of 1. Electronic technology in automation. Issue, 10, M., Soviet Radio, 1979, p. 118-122.

2. USSR author's certificate No. 614504, class, And 02 M 3/335, 1977,

. /

tt

t

t,

FIG. 2