АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРНЫХ ИНВЕРТОРОВ

© Д.А.Шевцов, Л.Н.Воронина
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2012 г.

Транзисторные инверторы служат для преобразования энергии постоянного напряжения (тока) в энергию переменного напряжения (тока) и являются как самостоятельными устройствами, так и составной частью источников бесперебойного питания (ИБП), преобразователей частоты и т.д. Возрастающие требования к источникам вторичного питания, одним из классов которых и являются инверторы, требуют увеличения мощности преобразователей. Но так как разработка более мощных устройств не всегда оказывается целесообразной с экономической точки зрения, в ряде случаев более выгодно использовать параллельное соединение инверторов. К настоящему времени зарубежные фирмы уже освоили выпуск преобразователей, основанных на параллельном соединении модулей, однако специалисты этих фирм не раскрывают в своих статьях структурные и схемотехнические решения параллельной работы инверторов. В патентах даются лишь общие принципы без детализации, которая играет большую роль при проектировании.

На данный момент существуют два метода, позволяющих обеспечить параллельную работу преобразователей – прямая импульсная синхронизация и метод фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Они основаны на синфазной синхронизации задающих генераторов (ЗГ) инверторов. Для каждого из этих способов существует своя структура схемы синхронизирующих связей. Оптимальной структурой для синхронизации методом ФАПЧ является «кольцо». Но этот способ не обеспечивает синхронизацию по амплитуде, к тому же он сложен в реализации и обладает низким быстродействием. Для прямой импульсной синхронизации на практике используют структуру «линейка с обходами». В ней имеется ведущий ЗГ, определяющий частоту последующих (ведомых) генераторов и отключающийся при любом отклонении частоты.

Главным недостатком обоих методов является использование режима «ведущий-ведомый». При этом синхронизируются только ведомые задающие генераторы. Если ведущий генератор выйдет из строя, то вся система оказывается неработоспособной. Из чего следует вывод, что вышеперечисленные методы синхронизации ЗГ ненадежны и для СЭС ЛА не подходят.

В работе рассматривается новый метод синхронизации, при котором каждый генератор работает автономно, являясь одновременно и ведущим, и ведомым. Также приводится структура ЗГ, позволяющая ввести минимальное количество информационных связей, синхронизирующих генераторы сразу по всем трем параметрам – частоте, фазе и амплитуде даже при наличии технологических разбросов параметров компонентов генераторов.