175117. lajstromszámú szabadalom • Berendezés invertek kimenőmennyiség-felharmónikus tartalmának csökkentésére
MAGYAR SZABADALMI 175117 NÉPKÖZTÁRSASÁG LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1977.1. 31. (MA-2853) Nemzetközi osztályozás: H 02 M 7/42 H 02 M 7/66 Közzététel napja: 1979. X. 27. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1981. II. 28. Feltalálók: Szabadalmas: dr. Járdán R. Kálmán okL villamosmérnök, 2/3, Hajdú Endre oki. villamosmérnök, 1/6, Kallós Róbert oki. villamosmérnök, 1/6, Budapest MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutató Intézete, Budapest Berendezés inverterek kimenőmennyiség-felharmonikus tartalmának csökkentésére 1 A találmány tárgya berendezés inverterek kimenőmennyiség-felharmonikus tartalmának csökkentésére, amely inverterek vezérlőegységeinek moduláló impulzusokat létrehozó részegységei vannak. Az egyenáramot váltakozó árammá alakító inverterek kimenőfeszültsége vagy árama a szükséges alapharmonikuson kívül általában jelentős mennyiségű felharmonikus összetevőt is tartalmaz. Ezeknek a felharmonikus összetevőknek káros mellékhatásaik vannak. Pl. villamos hajtások esetén többletveszteséget okoznak a táplált motorokban, a kis frekvenciák tartományában pedig a felharmonikus áramok által létrehozott lüktető nyomaték korlátozza az alkalmazható legkisebb frekvenciát. Biztonsági áramforrások esetén a kimenőfeszültség felharmonikus tartalmának csökkentésére LC tagokból álló szűrőket alkalmaznak, amelyek a kimenőfeszültség torzítási tényezőjét elfogadható értékre csökkentik. Ezek a szűrőkörök nagymennyiségű kondenzátort és induktivitást tartalmaznak, amelyek összes típusteljesítménye általában többszöröse a berendezés névleges kimenőteljesítményének, ami egyrészt nagyon költséges, másrészt a szűrő vesztesége rontja a berendezés hatásfokát. További problémát okozhat az, hogy a nagy szűrőhatású szűrőköröknek nagy a tranziens dropja, azaz hirtelen terhelésváltáskor nagy ugrások léphetnek fel a berendezés kimenőfeszültségében. A fenti problémák miatt törekedni kell arra, hogy az inverter kimenőfeszültsége olyan hullámformával rendelkezzék, amelynek harmonikus tartalma kicsi. 175117 2 Az inverter kimenőfeszültségének szabályozását a gyakorlatban leginkább az inverteren belül végzett impulzusszélesség modulációval oldják meg, mivel ez a megoldás nem igényel többlet erősáramú elemet a feszültségszabályozáshoz, ezért sokszor gazdaságilag előnyösebb az egyéb lehetőségekhez viszonyítva. Az impulzusszélesség moduláció útján végzett feszültségszabályozás esetén a leggyakrabban azonos szélességű impulzussorral modulálják az inverter négyszög hullámformájú kimenőfeszültséget. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy a szaggatási frekvenciával összefüggő harmonikus összetevők amplitúdója igen erősen megnő (elérheti vagy meg is haladhatja az alapharmonikus értékét). Azért, hogy ne lépjenek fel viszonylag alacsony rendszámú harmonikusok, a szaggatási frekvenciát nagyra kell választani, ami viszont az inverter veszteségeit és árát is növelt Az inverter kimenőfeszültségének harmonikus tartalma szempontjából lényegesen kedvezőbb eredményt kapunk, ha az impulzussor egyes impulzusainak szélességét a modulálatlan jellel szinkronban, meghatározott függvény szerint változtatjuk (szinuszos vagy trapéz moduláció). Ha a szaggatási frekvenciát kellően nagyra választjuk, ez a megoldás igen kedvező eredményt ad a harmonikus-tartalom szempontjából, az alapharmonikus kimenőfeszültség széles tartományában. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy egyrészt megvalósításához egyedi kommutációval működő inverterre van szükség, ami költséges, másrészt az ilyen moduláció létrehozásához bonyolul-5 10 15 20 25 30
