УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях для систем электропривода переменного тока.

Известно устройство управления инвертором напряжения, выполненным на четырех ключах (см., например, Abraham L., Neuman K., Koppelman F. Wechsolrichter zur Drеnzahlste uerung von Kafiglaufermotoren - AEG Mitteilungen 54, 1964, N 2, s. 89-106). Недостатком такого устройства является ограниченная область применения, так как оно предназначено для управления инвертором только с однофазной нагрузкой.

Известно также устройство для управления инвертором напряжения, выполненным на четырех силовых ключах (Калинин И.Ф., Соустин Б.П. Инвертор с замкнутой системой формирования кривой тока. Сб.: Устройства преобразовательной техники. Киев: Наукова думка, 1969, с. 49-58). Применение этого устройства ограничивается случаем работы инвертора на однофазную нагрузку.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству управления инвертором напряжения является устройство (авт. св. СССР N 1403301, кл. Н 02 М 7/48, 28.07.86), состоящее из компаратора, двух D-триггеров, генератор тактовых импульсов, блока задания и датчика мгновенных значений тока нагрузки. Один из входов компаратора подключен к датчику мгновенного значения тока нагрузки, а другой - к блоку задания тока. Выход компаратора соединен с входами двух D-триггеров, общий вход синхронизации которых подключен к выходу генератора тактовых импульсов. Инвертирующие и прямые выходы D-триггеров подключены к управляющим входам четырех силовых ключей инвертора, включенных по однофазной мостовой схеме и подключающих нагрузку к положительному и отрицательному полюсам источника питания.

Недостатком этого устройства управления инвертором напряжения является ограниченная область применения, так как его возможное использование ограничивается случаем работы инвертора на однофазную нагрузку. При трехфазной нагрузке каждая фаза должна запитываться от отдельного однофазного инвертора, имеющего собственное устройство управления. При этом ухудшаются надежностные и стоимостные характеристики инвертора в целом за счет увеличения числа силовых ключей и устройств управления однофазными инверторами.

Целью изобретения является расширение области использования путем обеспечения работы инвертора на трехфазную нагрузку, соединенную по схеме звезда.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для управления инвертором напряжения на четырех ключах, питающееся от источника со средней точкой, содержащее первый компаратор, два D-триггера, первый датчик тока и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к общему входу синхронизации D-триггеров, причем информационный вход первого D-триггера подключен к выходу компаратора, а прямые и инвертирующие выходы D-триггеров предназначены для подключения к управляющим входам ключей инвертора, введены второй компаратор, три сумматора, второй и третий датчики мгновенных значений тока нагрузки, второй и третий блоки задания тока, при этом прямой вход каждого из сумматоров подключен к выходу соответствующего датчика мгновенных значений тока нагрузки, инвертирующий вход каждого из сумматоров подключен к выходу соответствующего блока задания тока, выход первого сумматора подключен к инвертирующему входу первого компаратора, выход второго сумматора - к инвертирующему входу второго компаратора, выход третьего сумматора - к прямому входу первого компаратора и к прямому входу второго компаратора, а выход второго компаратора подключен к входу второго D-триггера.

На фиг.1 изображена структурная схема системы управления выходными токами инвертора; на фиг.2 - функциональная схема устройства управления инвертором, где 1-4 - силовые ключи инвертора, 5-7 - датчики мгновенных значений фазных токов нагрузки, 8-10 - блоки задания токов, 11 - устройство управления инвертором, 12-14 - фазы нагрузки, 15-18 - выходы устройства управления, 19-21 - сумматоры, 22, 23 - компараторы, 24 - генератор тактовых импульсов, 25 - два D-триггера с общим входом синхронизации, 26-28 - инвертирующие входы сумматоров, 29-31 - прямые входы сумматоров, 32-34 - выходы сумматоров, 36,38 - прямые входы компараторов, 35,37 - инвертирующие входы компараторов, 39,40 - выходы компараторов, 41 - выход генератора тактовых импульсов, 42, 43, - входы D-триггеров, 44 - общий вход синхронизации D-триггеров, 15, 17 - прямые выходы D-триггеров, 16, 18 - инвертирующие входы D-триггеров.

Инвертирующие входы 26, 27, 28 сумматоров 19, 20, 21 подключены к выходам соответствующих блоков 8, 9, 10 задания тока, прямые входы 29, 30, 31 - к выходам соответствующих датчиков 5, 6, 7 мгновенных значений фазных токов нагрузки. Выход 32 первого сумматора подключен к инвертирующему входу 35 первого компаратора 22, выход 33 второго сумматора 20 - к инвертирующему входу 37 второго компаратора 23, выход 34 третьего сумматора 21 - к прямому входу 36 первого компаратора 22 и к прямому входу 38 второго компаратора 23. Выходы 39, 40 компараторов 22, 23 соединены с входами 42, 43 соответствующих D-триггеров 25. Выход 41 генератора 24 тактовых импульсов подключен к общему входу 44 синхронизации D-триггеров. Прямые выходы 15 и 17 D-триггеров предназначены для подключения к управляющим входам соответственно первого и третьего силовых ключей инвертора, а инвертирующие выходы 16 и 18 - к управляющим входам соответственно второго и четвертого ключей инвертора.

Устройство для управления инвертором напряжения работает следующим образом.

Сумматоры 19, 20, 21 по входным аналоговым сигналам задания i_z1, i_z2, i_z3 и сигналам обратной связи по мгновенным значениям фазных токов нагрузки i₁, i₂, i₃ вырабатывают сигналы ошибок регулирования фазных токов:
Δ i_j = i_j - i_zj, j = 1,2,3.

Эти сигналы поступают на компараторы 22, 23: сигнал Δ i₁ - c выхода 32 первого сумматора 19 на инвертирующий вход 35 первого компаратора 22, сигнал Δ i₂ - с выхода 33 второго сумматора 20 на инвертирующий вход 37 второго компаратора 23, сигнал Δ i₃ - с выхода 34 третьего сумматора 21 на прямой вход 36 первого компаратора 22 и на прямой вход 38 второго компаратора 23. Сигнал на выходе 39 компаратора 22 равен логической "1", если Δi₃-Δi₁≥ 0, и логическому "0", если Δ i₃ - Δi₁ < 0. Сигнал на выходе 40 компаратора 23 равен логической "1", если Δ i₃ - Δ i₂ ≥ 0, и логическому "0", если Δ i₃ - Δ i₂ < 0. Цифровые сигналы с выхода 39 компаратора 22 поступают на вход 42 первого D-триггера, а с выхода 40 компаратора 23 - на вход 43 второго D-триггера. Состояние прямых 15, 17 и инвертирующих 16, 18 выходов D-триггеров 25 меняется лишь в моменты прихода на общий вход 44 синхронизации тактовых импульсов, поступающих с генератора 24 при условии, что на предыдущем периоде следования тактовых импульсов произошло изменение состояние выхода соответствующего компаратора. Сигналы с прямых выходов 15,16 D-триггеров поступают на управляющие входы силовых ключей 1,3, а с инвертирующих выходов 16,18 - на управляющие входы силовых ключей 2,4 инвертора.

При работе инвертора на однофазную нагрузку, подключенную по диагонали мостовой схемы инвертора, блоки 19, 20, 23 и второй D-триггер в работе устройства не участвуют. Прямой выход 15 первого D-триггера предназначен для подключения к управляющим входам силовых ключей 2,3 инвертора, а инвертирующий выход 16 - для подключения к управляющим входам силовых ключей 1, 4.

Технико-экономические преимущества заявляемого устройства в сравнении с прототипом заключаются в расширении области использования путем обеспечения работы инвертора на двухфазную нагрузку.

Устройство для управления инвертором напряжения на четырех ключах, питающееся от источника со средней точкой, содержит два компаратора 22, 23, два D-триггера 25, генератор 24 тактовых импульсов, три сумматора 19, 20, 21. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, выполненным на четырех ключах и питающимся от источника со средней точкой, содержащее компаратор, два D-триггера, первый датчик мгновенных значений тока нагрузки, первый блок задания тока и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к общему входу синхронизации D-триггеров, информационный вход первого D-триггера подключен к выходу компаратора, а прямые и инвертирующие выходы D-триггеров предназначены для подключения к входам ключей инвертора, отличающееся тем, что введены второй компаратор, три сумматора, второй и третий датчики мгновенных значений тока нагрузки, второй и третий блоки задания тока, причем прямой вход каждого сумматора подключен к выходу соответствующего датчика мгновенных значений тока нагрузки, инвертирующий вход каждого сумматора подключен к выходу соответствующего блока задания токов, выход первого сумматора подключен к инвертирующему входу первого компаратора, выход второго сумматора подключен к инвертирующему входу второго компаратора, выход третьего сумматора подключен к прямому входу первого компаратора и к прямому входу второго компаратора, а выход второго компаратора подключен к входу второго D-триггера.