Спосіб формування синусоїдальної напруги на основі перетворювача з амплітудно-широтно-імпульсною модуляцією з підсумовуванням напруги в загальному контурі та пристрій для його реалізації

Реферат: Спосіб формування синусоїдальної напруги на основі перетворювача з амплітудно-широтноімпульсною модуляцією з підсумовуванням напруги в загальному контурі та пристрій для його реалізації належить до електротехніки і може бути використаний при побудові розподілених систем генерування електричної енергії з необхідним розподілом потужності між джерелами і покращеними параметрами якості синусоїдальної напруги. У способі струм в навантаженні генерують за законом АШІМ з (2n2+1) рівнями струму, при цьому використовують n2 джерел струму, які підключають паралельно до фільтра. Також пристрій для формування синусоїдальної напруги додатково містить блоки задавачів амплітуди синусоїдального сигналу і задавачів амплітуди сигналу неузгодженості, блок давача струму на вході фільтра, блок перетворювача струму, який включено паралельно до фільтра, до якого через керовані ключі підключено n2 джерел струму або до кожного джерела струму підключається окремий перетворювач частоти з фазореверсуючою схемою. Технічним результатом є те, що при формуванні синусоїдальної напруги використовуються N джерел енергії, з яких n1 джерел енергії є джерелами напруги, n2 джерел енергії є джерелами струму, N=n1+n2, з розподілом потужності між джерелами у необхідному співвідношенні. UA 108127 C2 (12) UA 108127 C2 UA 108127 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електротехніки і може бути використаний при побудові розподілених систем генерування електричної енергії з необхідним розподілом потужності між джерелами і покращеними параметрами якості синусоїдальної напруги. Відомі такі способи формування синусоїдальної напруги: 1) підсумовування напруг декількох джерел напруги в загальному контурі [1]; 2) підключення додаткових відпайок первинної обмотки трансформатора [2]; 3) підсумовування напруг вторинних обмоток трансформаторів, первинні обмотки яких підключені паралельно до одного джерела енергії [3]; 4) підсумовування напруг на послідовно з'єднаних конденсаторах, попередньо заряджених до напруги джерела живлення [4]. Всі вказані способи формують ступінчату квазисинусоїдальну напругу, для покращення параметрів якості якої на виході системи встановлюється фільтр. Недоліком вказаних способів формування синусоїдальної напруги є те, що у них використовуються джерела енергії, які за своїми фізичними властивостями або за рахунок перетворення їх параметрів, є джерелами напруги, що обмежує кількість використовуваних джерел енергії, оскільки паралельне включення джерел напруги призводить до зменшення їх вихідної потужності. Серед відомих способів формування синусоїдальної напруги як найближчий аналог до запропонованого винаходу вибрано спосіб формування синусоїдальної напруги на основі перетворювача з амплітудно-широтно-імпульсною модуляцією (АШІМ) з підсумовуванням напруги в загальному контурі, при використанні якого синусоїдальна напруга формується шляхом підсумовування широтно-імпульсно-модульованих напруг n1 джерел постійної напруги в загальному контурі за законом АШІМ з (2n1+1) рівнями напруги з подальшою фільтрацією сформованої напруги фільтром для виділення її першої гармоніки. Пристрій, який реалізує цей спосіб, складається з n1 інверторів, що дозволяє реалізувати АШІМ з (2n1+1) рівнями напруги, на виході кожного інвертора встановлено перетворювач частоти з фазореверсуючою схемою, керування інверторів здійснюється шляхом порівняння за допомогою системи компараторів випрямленого випрямлячем сигналу генератора синусоїдальної напруги з опорною напругою (пилкоподібної, кусково-гармонічної або кусково-експоненційної форми), яка формується блоком генераторів опорної напруги, генератори опорної напруги через розподільник імпульсів, який зсуває фазу кожного каналу опорної напруги на кут φ 1 = 2π/n1 відносно попереднього каналу, синхронізуються задавальним генератором [5]. Недоліками вказаного способу і пристрою, що його реалізує, є: при такому способі формування синусоїдальної напруги використовуються джерела напруги, тому кількість використовуваних джерел енергії обмежується кількістю рівнів АШІМ і дорівнює n1; неможливість розподілу потужності між джерелами енергії у заданому співвідношенні. Для зняття обмеження на кількість джерел енергії доцільно разом з джерелами енергії, що за своїми параметрами є джерелами напруги, використовувати джерела енергії, які за своїми фізичними властивостями або внаслідок перетворення їх параметрів, є джерелами струму. Задачею запропонованого технічного рішення є формування синусоїдальної напруги при використанні N джерел енергії, з яких n1 джерел енергії є джерелами напруги, n2 джерел енергії є джерелами струму, N = n1+n2, з розподілом потужності між джерелами у необхідному співвідношенні. Поставлена задача досягається за допомогою того, що згідно зі способом формування синусоїдальної напруги разом з n 1 джерелами напруги використовуються n2 джерела струму, які підключаються паралельно до фільтра (наприклад, у випадку використання LC-фільтра, паралельно до ємнісного елемента) і генерують в навантаження струм за законом АШІМ з (2n2+1) рівнями струму. Крім того в пристрої, який реалізує спосіб, вводяться блоки задавачів амплітуди синусоїдального сигналу і задавачів амплітуди сигналу неузгодженості, блок давача струму на вході фільтра, блок задавача струму, що синхронізується від генератора синусоїдальної напруги, блок перетворювача струму, який включено паралельно до фільтра, до якого через керовані ключі підключено п2 джерел струму, керування ключами здійснюється системою компараторів, які порівнюють сигнали з генераторів опорної напруги, фази яких зсунуто на кут φ2 = 2π/n2, і сигнал з підсилювача сигналу неузгодженості між давачем струму і задавачем струму, синхронізованим з генератором синусоїдальної напруги. На фіг. 1 представлена схема перетворювача за п. 2 з n1 = 2 джерелами напруги, n2 = 2 джерелами струму та LC-фільтром, за допомогою якої реалізується запропонований спосіб формування синусоїдальної напруги, на фіг. 2 - часові діаграми, які пояснюють роботу основних 1 UA 108127 C2 5 10 15 20 25 вузлів перетворювача напруги за п. 2 та за п. 3 при пилкоподібній формі опорної напруги, на фіг. 3 - часові діаграми, які пояснюють роботу основних вузлів перетворювача струму за п. 2 при пилкоподібній формі опорної напруги. На фіг. 4 представлена схема перетворювача за п. 3 з n1 = 2 джерелами напруги, n2 = 2 джерелами струму та LC-фільтром, за допомогою якої реалізується запропонований спосіб формування синусоїдальної напруги, на фіг. 5 - часові діаграми, які пояснюють роботу основних вузлів перетворювача струму за п. 3 при пилкоподібній формі опорної напруги. Заявлений спосіб здійснюють за допомогою модуляції змінної напруги перетворювачами, підключеними до джерел напруги і струму. На практиці часто виконується наступне співвідношення внутрішніх опорів навантаження RH, вихідного опору перетворювача напруги RЕ та вихідного опору перетворювача струму RJ: RE