Устройство для управления инвертором с переменной выходной частотой Советский патент 1984 года по МПК H02P13/18 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах частотно-регулируемого электропривода на базе автономных инверторов напряжения. Известно устройство для управления инвертором напряжения, содержащее задающий генератор, пересчетное кольцо, модулятор и распределитель 1 . Однако это устройство не обеспе чивает постоянства частоты коммута ции вентилей схемы при изменениях выходной частоты, при формировании однополярного выходного напряжения в ряде режимов таких схем возможна перегрузка контуров коммутации сил вых . Наиболее близким к изобретению является устройство для управления однофазным инвертором, содержащее интегратор, соединенный с компаратором и пороговыми , выход п вого из которых соединен с входом триггера непосредственноj а выход другого - через дизъюнктор, выход триггера через коммутатор подключе к интегратору, генератор тактовых импульсов соединен со счетчиком, выход которого соединен с распреде лителем, при помощи которого формирование выходного сигнала инвертора с переменной выходной частотой осуществляется при практически постоянной частоте коммутации вентилей 2 . Однако выходное напряжение инвер тора синтезируется из импульсов одинаковой длительности и характеризуется наличием в спектре значительных по амплитуде паразитных гар монических составляющих, близких к основной. Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряжения инвертора. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления инвертором с переменной выходной частотой, содержащее источник управ ляющего напряжения, соединенный с первым входом компаратора, связанно го с первым входом распределителя, генератор тактовых импульсов, присо диненный к двухразрядному счетчику, соответствующие выходы которого под ключены к счетному входу триггера с разделительной установкой, первом входу дизъюнктора и распределителю. интегратор, соединенный с вторым входом компаратора и пороговым узлом, связанным с вторым входом дизъюрп :тора, подсоединенным к первому установочному входу триггера, выход которого подключен к коммутатору полярности напряжения, связанного с интегратором, снабжено источником постоянного напряжения и последовательно соединенными дополнительным коммутатором полярности напряжения, дополнительным интегратором, сумматором и дополнительным компаратором, выход которого подсоединен к второму установочному входу триггера, причем дополнительный коммутатор полярности связан с генератором тактовых импульсов, второй вход сумматора соединен с источником постоянного напряжения, а второй вход дополнительного компаратора связан с основным интегратором. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Интегратор 1 связан с основным компаратором 2 и пороговым узлом 3. На второй вход компаратора 2 приходит сигнал источника 4 управляющего напряжения. Генератор 5 тактовых импульсов соединен с двухразрядным счетчиком 6, прямой и инверсный выходы младшего разряда которого соединены соответственно со счетным входом триггера 7 и с дизъюнктором 8, выход старшего разряда счетчика 6 связан с рас тределителем 9 управляющих импульсов, на который приходит также сигнал от компаратора 2. Триггер 7 связан с коммутатором 10 полярности напряжения , соединенным с интегратором 1. Вход второго коммутатора 11 полярности напряжения- связан с генератором 5, а выход - с вторым интегратором 12, связанным с сумматором 13, к которому подсоединен также источник 14 по-стоянного напряжения. Сумматор 13 подключен к входу компаратора 15, соединенного с вторым установочным входом триггера 7, на второй вход компаратора 15 поступает сигнал от интегратора 1. Частота импульсов генератора 5 тактовых импульсов определяет выходную частоту инвертора, на каждом полупериоде выходного напряжения генератором 5 вырабатывается по два импульса (в начале полупериода и в его середине, соответственно в моменты О и -на фиг. 2). Соответственно в начале и в сере дине полупериодов по командам генератора 5 периодически перебрасывается коммутатор 11 полярности, заряжаю1ций интегратор 12, выходной сигнал которого, просуммированный в сумматоре 13 с постоянным напряжением источника 14, обозначен U (фиг. 2). Одновременно в системе в соответствии с командами триггера 7 осуществляется формирование напряже ния интегратора 1 с формой, близкой к пилообразной (сигнал U). Переклю чения триггера 7, перебрасывающего коммутатор 10 интегратора 1, происходят в моменты поступления сигналов от дизъюнктора 8 и компаратора 15 на Кс1ждый из двух установочных входов, а также в середине каждого полупериода, в момент прихода очередного сигнала с выхода младшего разряда счетчика 6, связанного с генератором 5. Минимальную величину напряжения интегратора 1 фиксирует пороговый узел 3, связанный с дизъюнктором 8 Максимальное пороговое напряжение интегратора 1 фиксируется компаратором 15, вьшолняющим функцию второ го порогового узла, в моменты равен ства сигнала с медленно нараста щим-спадающим напряжением Амплитуда сигнала U., , имеющего постоя В ную крутизну, при этом линейно увеличивается от начала полупериода к его середине. Благодаря этому соот ветственно увеличиваются (фиг. 2) длительности вькодных импульсов, фронты которых вырабатываются в мо менты равенства сигналов U В данном случае рост величины выход ного напряжения наблкдается при уменьшении амплитуды сигнала U бл ка 4. Кривая выходного напряжения симметрична на полупериоде, центральныр на полупериоде и шульс в большинстве режимов работы при этом имеет максимальную длитапьность. Постоянное напряжение источника 14 и выбирается в основном из условия формирования в выходной кривой нулевой паузы требуемой длительности в начале и в конце каждого полупериода. Коммутатор 11 полярности, напряжение которого, заряжающее интегратор 12, имеет стабильную величину, может быть выполнен на базе простейшей спусковой схемы, срабатывающей от тактовых импульсов генератора 5. Крутизна выходного пилообразного сигнала интегратора 12 должна выбираться исходя из заданного диапазона изменения выходной частоты инвертора и требований к гармоническому составу его выходного напряжения. Таким образом, использование предложенного устройства позволяет на всем диапазоне регулирования частоты и величины напряжения осущестг вить достаточно простыми схемат ическими методами косвенную широтноимпульсную модуляцию (ШИМ) кривой однополярного выходного напряжения инверторов и тем самым заметно улучшить его гармонический состав. В известном устройстве кривая напряжения существенно дополнительно искажена из-за переменной (уменьшенной) длительности центрального на полупериоде импульса. Так, при формировании кривой напряжения из пяти импульсов на полупериоде расчетная величина коэффициента гармоник напряжения при значениях коэффициента регулирования 0,8 для рассмотренного варианта равна 0,78, а при использовании известного устройства 1,02, при шести импульсах на полупериоде соответственно 0,72 и 0,93, при этом уменьшаются и амплитуды паразитных гармонических составляющих спектра, ближайших К основной гармонике.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ С ПЕРЕМЕННОЙ ВЫХОДНОЙ ЧАСТОТОЙ, содержащее источник управляющего напряжения, соединенный с первым входом компаратора, связанного с первым входом распределителя, генератор тактовых импульсов, присоединенный к двухразрядному счетчику, соответствующие выходы которого подключены к счетному входу триггера с раздельной установкой, первому входу ди- ъюнктора и распределителю, интегратор, соединенньш с вторым входом компаратора и пороговым узлом, связанным с вторым входом дизъюпктора, подсоединенного к первому установочному входу триггера, ВЬЕХОД которого подключен к коммутатору полярности напряжения, отличающеес я тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения инвертора, оно снабжено источником постоянного напряжения, последовательно соединенными дополнительным коммутатором полярно ти напряжения, дополнительным интеграi тором, сумматора и дополнительного компаратора, выход которого подсое(Л динен к второму установочному входу триггера, причем дополнительный с коммутатор полярности напряжения связан с генератором тактовых импульсов, второй вход сумматора соединен с источником постоянного нэпряжения, а второй вход дополнитальг ного компаратора связан с основным интегратором. N9 СП