Способ управления трехфазным мостовым инвертором и устройство для управления трехфазным мостовым инвертором Советский патент 1983 года по МПК H02P13/18 

элемента И, на другие входы которого присоединены выход триггера противофазного канала и выход триггера прямого канала двух других фаз, выходы элементов И являются выходами блока регулирования, KOMr/iyTaTop состоит из шести каналов, каждый из которых содержит элемент И по числу выходов распределителя, элемент ИЛИ и триггер, причем один из входов каждого элемента И соединен с одним из выходов распределителя, выполненного в виде последовательно соединенных счетчика и линейного дешифратора, другой соединен с соответствующим выходом дешифратора, выход элементов И соединен с входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи триггера, к установочному входу которогЬ подключен выход старшего разряда счетчика, выходы триггеров являются выходами коммутатора, формирователь импульсов упр вления вентилями инвертора выполнен в виде шести каналов, каждый из которых содержит три элемента И-НЕ, два элемента ИЛИ и ключ, один из входов первого и третьего элементов И-НЕ соединен с выходом соответствующего канала коммутатора, один из входов второго элемента И-НЕ соединен с выходом противофазного канала коммутатора, другой вход первого элемента И-НЕ соединен с выходом собственного канала блока регулирования начальной фазы последовательности импульсов управления вентилями инвертора, другой вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом противофазного канала вышеупомянутого блока, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом канал другой фазы вышеупомянутого блока, выходы первого и второго элементов И-ПЕ через один элемент ИЛИ, а выход хретьего элемента И-НЕ непосредственно подключены к входам другого элемента ИЛИ, выходом подключенного ,к ключу, выход которого является выходом устройства.

1. Способ управления трехфазным мостовым инверторе, заключающийся в том, что задают частоты на выходе инвертора, на интерв&лах периода задаваемой частоты формируют модулированную последовательность импульсов и из этой последовательности формируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл.град. последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертора и упрощения, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, задают закон модуляции в заданной функции, соответствующей на участке 0-120 эл.град. значению синусоидальной функции на участке 0-120 эл.град., а на участке 120-240 эл.град. - значению синусоидальной функции на участке 60180 эл.град.Jуказанную последовательность импульсов формируют из трех последовательностей импульсов, причем на первом 60-градусном интервале формируют первую последовательность импульсов, модулированную по заданному закону, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль, на втором 60 градусном интервале формируют вторую инверсную последовательность импульсов, модулированную по закону, определяемому заданной функцией, сдвинутой на 180 эл.град.Рначиная с конца первого интервала, а на третьем 60градусном интервале формируют третью последовательность импульсов, модулированную по заданному закону, начиная с конца второго интервала. 2. Устройство для управления фазным мостовым инвертором, содержа(О щее генератор импульсов, счетчик, W дешифратор, распределитель, коммутатор и формирователь импульсов упс: равления вентилями инвертора, причем выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифратора, выход старшего разряда с входом распределителя, коммутатора соединены с выходами дешифсо to ратора и с выходами формирователя импульсов управления вентилями инвертора, отличающееся тем, ел что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертораи СО упрощения, оно снабжено блоком регуto лирования начальной фазы последовательностей импульсов управления, выполненным из шести каналов, каждый ИЗ которых содержит датчик нуля тока соответствующей полуфазы на выходе инвертора, триггер и элемент Н, причем выход каждого датчика нуля тока соединен с входом записи триггера, на синхронизирующий вход триггера присоединен ВЕзкод старшего разряда счетчика, а на его установочный вход подключен прямой выход триггера противофазного канала блока, выход триггера связан с одним из входов

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управле ,ния автономными инверторами с широтно-импульсной модуляцией, и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах с широким диа пазоном регулирования. Известен способ управления трехфазным мостовым инвертором, по которому управляющий сигнал каждого вентиля модулируют в начале и в конце периода, а в 60-градусном интервале в зоне максимального напряжения каждый вентиль оставляют включенным 1. Однако при произвольной нагрузке форма напряжений и токов будет искажаться и зависеть от коэффициента мощности нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления трехфазным мостовым инвертором, заключающий ся в том, что задают величкну частот напряжения на выходе инвертора, на интервалах периода задаваег ой частот формируют последовательности импульсов, модулированных по законам синуса, соответствующим отдельным отреэкам синусоиды, и из этих последовательностей формируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл.град последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, причем каждая последовательность импульсов управления формируется на интераа.ле 0-270 эл.град. из шести участков с модуляцией импульсов на пяти участках по законам синуса, соответствующим различным отрезкам синусоиды, а на интервале 90-150 зл.град. используют сигнал постоянного напряжения ,2 . Недостатками способа являются искажения формы напряжения и тока на выходе инвертора при изменении коэффициента мощности нагрузки.4 Формируемые по данному способу последовательности импульсов управления инвертором обеспечивают квазисинусоидальную форму напряжения на выходе инвертора лишь при сдвиге тока относительно напряжения в 60 эл.град. При других углах сдвига искажения формы будут зависеть от этого угла. При произвольно меняющейся нагрузке и при реализации инвертора на тиристорах несогласованное с фазой тока открытие тиристоров может привести к срыву инвертирования, особенно (применительно к формируемым последовательностям ) в зоне углов сдвига Tfi. С эл.град. и /60 эл.град. Это ограничивает функциональные возмрж- . ности способа. Программное формирование последовательностей управляющих импульсов из шести разнотипных отрезков приводит к чрезмерному усложнению схемной реализации способа. Известно устройство управления автономным инвертором напряжения, содержащее преобразователь аналогкод, дешифраторы, распределитель.

реверсивный счётчик и генератор так товых импульсов t3j.

Недостатками этого устройства являются сложность, ограниченные функциональные возможности и большой процен высших гармоник в кривых выходного напряжения инвертора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления ивертором, содержащее генератор, счетчик, два дешифратора, распределитель коммутационную схему, устройствЪ памти кодов начала и концы импульсов модуляции и формирователь импульсов управления вентилями инвертора, причем распределитель состоит из трех ревер сивных двоично-десятргчных счетчиков и трех двоичных счетчиков, коммутационная схема содержит два коммутатора и элементы И, а формирователь построен на шести элементах И-НЕ, шести счетных триггерах и шести запоминающих триггерах. Выход генератора соединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифраторов , а другие - с входами распределителя, входы коммутационной схемы соединены с выходами дешифраторов, с вьшодами распределителя и с выходами устройства памяти начала и конца импульсов модуляции, а входы формирователя связаны с выходами коммутатора и распределителя 4 J.

Схема известного устройства обладает избыточной сложностью и плохой формой выходного напряжения.

Цель изобретения - улучшение формы напряжения и тока на выходе инвертора и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управлений трехфазным мостовым инвертором, . заключающеглуся в том, что задают величину частоты напряжения на выходе инвертора, на интервалах периода задаваемой частоты формируют модулированную последовательность импульсов и из этой последовательности формируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл.град. последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, задают закон модуляции в заданной функции, соответствующей на участке 0-129 эл.град. значению синусоидальной функции на участке 0-120 эл.град.,а на участке 120-240 эл.град. - значению синусоидальной функции на участке 60180 эл,град.указанную последовательность импульсов формируют из трех последовательностей импульсов, причем на первом 60-градусном иЛтервале фор1-1ируют первую последовательность импульсоа, модулированную по заданному закону, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль, на втором 60-градусно интервале формируют вторую инверсную последовательность импульсов, модулированную по закону, определяемому заданной функцией, сдвинутой на 180 эл.град.I начиная с конца первого интервала, а на третьем 60-градусном интервале формируют третью последовательность импульсов г-модулированную по заданному закону, начиная с конца второго интервала.

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором,.содержащее генератор импульсов, счетчик дешифратор, распределитель, коммутатор, формирователь импульсов управления вентилями инвертора, причем выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифратора, выход старшего разряда с входом распределителя, входы KON yтатора соединены с выходами дешифратора и с выходами формирователя пульсов управления вентилями инвертора, снабжено блоком регулирования начальной фазы последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, выполненным из шести каналов, каждый из которых содержит датчик нуля соответствукадей полуфаэы на выходе инвертора, триггер и элемент И, причем выход датчика нуля тока соединен с входом записи триггера, на синхронизирующий вход которого присоединен выход старшего разряда счетчика, а на установочный вход подключен выход триггера противофазного канала блока, выход триггера связан с одним из входов элемента И/ на другие входы которого присоединены :выход триггера противофазного канала и выход триггера прямого канала двух других фаз, выходы элементов И являются выходами блока регулирования, коммутатор состоит из шести каналов, каждый из которых содержит элемент И по числу выходов распределителя,элемент ИЛИ И триггер, причем один из входов каждого элемента И соединен с одним из выходов распределителя, выполненного в виде последовательно соединенных счетчика и линейного дешифратора,другой присоединен к соответствующему выходу дешифратора, выход элементов И соединен с входами элемента ИЛИ,выход которого соединен с входом записи триггера,к установочному входу которого подключен выход старшего разряда счетчика,выходы (Триггеров являются выходами коммутатора, формирователь импульсов управления вентилями инвертора выполнен в виде шести каналов, каждый из которых содержит три элемента И-НЕ, два ИЛИ и ключ, один из входов первого и третьего элементов И-НЕ соединен с выходом соответствующёго канала коммутатора, один из входов второго элемента И-НЕ связан с выходом противофазного канала KoivMyTaTopa, другой вход первого эле,мента И-НЕ; соединен с выходом соотвегствующего канала блока регулироваийя начальной фазы последовательности ийпульсов управления вентилями инвертора, другой вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом противофазкфго канала вышеупомянутого блока, а;второй вход третьего элемента И соединен с выходом канала другой фазй ЕГ:ааеупомянутого блока, выходы первого и второго элементов И-НЕ через о|(ин элемент ИЛИ, а выход третьего элемента И-НЕ непосредственно подключ ны к входам другого элемента ИЛИ, в хоюдом подключенного к ключу, выход которого является выходом устройстSfe: На фиг.1 и 2 представлены диаграм ф1, поясняющие предлагаемый способ; HJfi фиг.З - схема устройства; на фиг.4 - структура одного канала комг-4:/тационной схемы, на фиг,5 - схема инвертора.

Устройство содержит генератор 1, счетчик 2, распределитель, построенш 1й на счетчике 3.1 и линейном дешифраторе 3.2, синусный дешифратор 4, ко.Ф1утатор 5, блок 6 регулироваПия начальной фазы последовательностей и шyльcoв управления вентилями : jJHBepTopa, содержащий датчики 7 нуля гока, тригхеры S и элементы И 9, форм ;рователь 10 импульсов управлеНйя вентилями инвертора, построенный на элементах 11, элементах ИЛИ 12 и ключах 13, Каждый канал KOM мутатора (,фиг.4/ выполнен на элемен так И 14,. элементе ИЛИ 15 и триггере 16у инзертор {фиг.5 содержит вентили 17-22 и диоды 23-28.

Устройство работает следующшл сбразом.

Управляемый генератор 1 (фиг„3 4 ормирует на выходе последователькость рл отульсов заданной частоты, ||:ратной частоте напряжения на инвертора, и запускает этими импульсами счетчик 2, импульсы с последнег разряда которого используются как з актовые и управляют распределителем выполненном на счетчике 3.1 и линейном дешифраторе 3.2. На выходе распрделителя Сфиг.З) формируются импульс определяющие длительность интервалов возможного формирования последователностей импульсов управления вентилям инвертора. Одновременно С выходов Счетчика 2 синусным дешифратором считьшаются коды чисел, определяющих длителькости модулированных импульсо и формируется импульсная последовагельность, смодулированная по синусоидальному закону. Импульсы с распределителя и синусного дешифратора

цодаются на входы коммутатора 5 (фиг.З). Эти последовательности в каждом из шести каналов коммутатора распределяются на элементах И (фиг.4) группируются на элементе ИЛИ. .4)/ и формируются на триггерах 3 фиг.4);, где одновременно импульсы тактируются. В результате на выходе коммутатора 5 (фиг.З ) формируются шесть вспомогательныхширотно-модулированных последовательностей с взаимным сдвигом 60 эл.град, и длительностью каждой последовательности 240 эл.град. На фиг.2 показаны вспомогательные последовательности U , Ug- для вентилей 17 и 18 (фигЛ) соответственно. Одновременно блок б регулирования начальной фазы последовательностей импульсов управления вентилями инвертора (фиг.З) определяет разрешенные 60-градусные интервалы для формирования импульсов управления инвертором. В этом блоке датчики. 7 нуля тока вырабатывают сигналы об отсутствии тока в полуфазах, а триггеры 8 (фиг.З) формируют импульч сы длительностью 180 эл.град. U результате сравнения троек этим импульсом на выходах элементов И (9, фиг.З; формируется последовательность импульсов с взаимным сдвигом 60 эл,.град.и.,На фиг. 2 данные импульс юказаны для , (сплошные линии ) и ( штриховые линии).На формирователь IP (фиг.З) с соответствующих выходов коммутатора 5 подаютс55 вспомогательные последовательности мод:/лированных импульсов, где с помощью импульсов У на 60-градусных интервалах элементами 11 выбираются нужные участки вспомогателных последовательностей И объединяются на элементах ИЛИ 12 в последовательности импульсов управления венти.пями инвертора, напримериу(ЗО), Uy (30) Д.1Я |- 30°, и,/ , (90), О,, (.90) дляу 90°, В результате на выходе инвертора гфи любых нагрузках формируется напряжение, широтно молулиро5аннре по закону синуса (например 0, U Д для фазы А фиг.5 К

Таким образом, устройство автомати чески изменяет последовательности широтно-моду.пированных импульсов управления вентилями инвертора в завискмости от режима нагрузки, обеспечивая неизменность формы напряжения и тока на выходе инвертора при любых нагрузках. Поскольку импульсы на каждом выходе блока регулирования начальной фазы формируются по сигналам с трех датчиков, а выходные импульсы каждого кана.ла этого блока управления - формированием трех последова7е.пь 1остей импульсов управления вентилями инвертора, то при изменении нагрузки будут о.цновременно Изменены последовательности импульсов управления всех работающих на этом интервале вентилей, что обеспечивает максимальное

время переходного процесса в системе управления инвертором.

tfe

tfar

WT «ts

«те

UytfSO) UyiM

иугт

Ф.1

u/t

ut

1 4Ult

u/t

a

tut

ut

tfJt

(A

ut

т

«A

Uft

fius. 3 Qm распределителя

От счетчики

LI

ts

J

fff

к ipopnttpoSameaw

+