Устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью Советский патент 1985 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится и электротехнике и может быть использовано для управления непосредственными преобразователями частоты, предназначенньми, например, для частотного уйравления электроприводами и для автономных систем электроснабжения. Известны устройства управления непосредственнь1ми преобразователями частоты, построенными на полностью . управляемых силовых ключах с двусто ронней проводимостью, с циклическим реясимом работы этих ключей, содержаисне последовательно соединенные задаю щий генератор регулируемой частоты, пересчетную схему и формирователь импульсов управления силовыми ключ:ввыми элементами р. , Недостатком известного устройства является невозможность регулирования выходного напряжения преобразователя. Наиболее близким к изобретению является устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью трехфазно-трехфазного типа, каждая из фаз которого выполнена по нулевой схеме на полностью , управляем 1Х ключах с двусторонней проводимостью, состоящее из последовательно соединенных задающего генератора прямоугольных импульсов регулируемой частоты и длительности, пересчетной, схемы, распределителя импульсов и формирователя импульсов управления ключами преобразователя, причем один из входов распределителя соединен с выходом задающего генератора 2 . Недостатком известного устройства является неодинаковая форма импульсов управления силовыми ключами.для различных фаз преобразователя, что приводит, к неодинаковому числу переключений этих ключей за период управления, вследствие чего наблюдается неравномерное распределение потерь на переключения между силовыми ключами. Целью изобретения является повышение технологичности конструирования и изготовление преобразователей путём обеспечения равномерного распределения потерь на переключения между его силовыми ключами. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью трехфазно-трезфазного где Н схем упра пров ная для тоты фиг. дели фиг. щие упра выхо ля. типа, каждая из фаз которого вьлолнена по нулевой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, состоящее из последовательно соединенных заданяцего генератора прямоугольных импульсов регулируемой частоты и длительности, , основной пересчетной схемы, распре- . делителя импульсов и формирователя импульсов управления ключами преобразователя, причем один из входов распределителя соединен с выходом задающего генератора, снабжено дополнительной пересчетНой схемой, вход которой соединен с выходом основной Ьересчетной схемы, а выходы дополнительной пересчетной схемы соединены со входами распределителя импульсов, причем распределитель импульсов реализует логическую функцию У|-у - выходные сигналы распределителя импульсов; Z - выходной сигнал задающе-i го генератора; выходные сигналы основной пересчетной схемы; выходные сигналы дополнительной пересчетной схемы. а фиг.1 представлена сиговая а НПЧ нулевого типа на полностью вляемых ключах с двусторонней одимостью; на фиг.2 - структур-, схема предлагаемого устройства управления преобразователем часс .непосредственной связью; на З - функциональная схема распретеля импульсов по фиг.2; на 4 - временные диаграммы, поясняюработу предлагаемого устройства вления по фиг.2, и диаграь1ма дного напряжения преобразоватеПреобразователь частоты (фиг.1) содержит полностью управляемые ключи 1 -. 9 с двусторонней проводимостью образующие трехфазно-трехфаэную схему преобразователя, каждая из фаз которого выполнена по нулевой схеме. На вход преобразователя подключены фазы А, В, С питающей сети, а на выход - фазы нагрузки 10-12. . Устройствоуправления преобразователем частоты (фиг.2) содержит задающий генератор 13, выход 14 которого соединен со входом 15 основной пересчетной схемы 16 и входом 17 распределителя 18 импульсов, выходы 19-21 пересчетной схемы 16 подключены ко входам 22-24 распределителя им пульсов, выход 19 - ко входу 25 дополнительной пересчетной схемы 26, а выходы 27-29 соединены со входами 30-32 распределителя 18 импульсов. Выходы 33-41 подключены к формирователю 42 импульсов управления, формирующему импульсы управления силовыми ключами 1-9. Функциональная схема распределите ля 18 импульсов, изображенная на фиг.З, состоит из девяти логических элементов 1НЕ-ЗИ, трех логических элементов 2И и девяти логических эле ментов 4 ИЛИ. Номера входов и выходов блоков структурной схемы (фиг.2) соответствуют номерам входов и выходов на функциональной схеме (фиг.З). На фиг.4 представлены диаграммы напряжений на вькодах соответствующих эле ментов. Устройство работает следующим образом. . Регулируемые по частоте и длитель ности прямоугольные импульсы с выхода 1 4 задающего генератора 13 подают ся на вход 15 основной пересчетной схемы 16, представляющей собой, например, кольцевой счетчик с коэффициентом пересчета, равным трем. Пересчетная схема li6 формирует на свои выходах 19-21 три последовательности прямоугольных импульсов длительностью 120 эл.град. со сдвигом 120 эл.град. между собой, которые следуют с частотой, в три раза меньшей частоты задающего генератора 13. Одна из этих последовательностей с выхода 19 пересчетной схемы 16 поступает на вход 25 дополнительной пересчетной схемы 26, которая иденти на первой. В результате на выходах 1 124 27-29 пересчетной схемы 26 формируются последовательности импульсов, длительность KOTopbipc в три раза больше, а частота в три раза меньше по сраврению с выходными импульсами nepieсчетной схемы 16. Выходные сигналы задающего генератора 13 пересчетных схем 16, 26 поступают на входы 17, 22-24 и 30-31 распределителя 18 импульсов. . Распределитель 18 импульсов представляет собой комбинационную логическую схему, реализукнцую следуюпще функции: где в качестве переменных у,-Ул, J- xg, z используются сигналы, соответственно - Ц и„ - U24 , гт- 29 Набору этих функций отвечает составленная из соответствующих логических элементов функциональная схема (фиг.З). Выходные сигналы распределителя 18 импульсов поступают на вход формирователя 42 импульсов управления, в котором происходит их усиление и гальваническая развязка по питанию. Управляющие импульсы 1 - 9 с выхода ФИУ 42 подаются на соответствукнцие ключи 1-9 силовой схемы. В результате работы этих ключей, выходное напряжение одной из фаз нагрузки принимает вид изобра;1сенный на эпюре (фиг.4). Частота выходного напряжения равна разности частот управления h силовыми ключами и ч&С готы питающей сети 1р,т.е.| вых з сОно формируется следующим образом. На временном интервале открыты ключи 1, 5, 9 к нагрузке 10 при-; ложено напряжения к нагрузке 11 - напряжение UBU, к нагрузке 12 напряжение В момент времени i, запираются ключи 5 и 9, отпираются ключи А и. 7, и на интервале ij, - Ц все выводы нагрузки оказываются подсоединенными к линейному проводу фаз А питающей сети, а напряжения между ними - равными нулю. В результате в выходном напряжении преобразовател формируется нулевая пауза - , В момент времени tg закрываются ключи 1 и 4, вместо них открьшаются ключи 2 и 6 i и на следующем интервале .i к фазам нагрузки 10-12 прикладываютс напряжения О j. , U сд и U др соответствен но. В момент времени i запираются ключи 6 и 7, вместо них вступают в работу ключи 5 и 8, и на интервале Ц-{,, все фазы нагрузки оказываются закороченньп-ш через линейный провод фазы В питающей сети. На временном интервале вместо закрывавшихся ключей 2 и 5 работают ключи 3 и 4, а к фазам нагрузки 10-12 приложены напряжения 1 , UAB и вс соответствен но. В момент времени tg выходят из работы ключи 4 и 7, отпираются ключи 6 И 9, которые вместе с остающимся в работе ключом 3 обеспечивают закорогку нагрузки через линейный провод фазы С питающей сети и формирование очередной паузы в выходном напряжении преобразователя. В дальнейшем, начиная с момента времени t , цикл формирования кривой выходного напряжения повторяется, однако ключи, принимающие участие в шунтировании нагрузки на время пауз, работают в иной последовательности. Первая пауза в выходном напряжении после момента времени ig формируется с помощью ключей 2, 5 и 8, вторая - с помощью ключей 3, 6 и 9, а третья при помощи ключей 1, 4 и 7. Начиная с момента времени i порядок шунтирования нагрузки опять меняется. Ключи, шунтирующие нагрузку, работают в следующей последовательности: 3, 6, 9 - 1, 4, 7 - 2, 5, 8. В момент времени tg заканчивается период повторяемости импульсов управления, и в дальнейшем порядок работы силовых ключей и формирования выходного напряжения преобразователя такой же, как описанный для интервала tQ-igТаким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить равномерную тепловую нагрузку всех ключей, и, следовательно, выполнить их однотипными , что.повьшает технологичность их конструирования и изготовления.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ трехфазно-трехфазного типа, каждая из фаз которого выполнена по нулевой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, состоящее из последовательно соединенных задающего генератора прямоугольньк импульсов регулируемой частоты и длительности, основной пересчетной схемы, распределителя импульсов и формирователя импульсов управления ключами преобразователя, причем один из входов распределителя соединен с выходом задающего генератора, отличающееся тем, что, с целью повьшения технологичности конструирования и изготовления преобразователя путем равномерного распределения потерь на переключения между указанными ключами, оно снабжено дополнительной пересчетной схемой, вход которой соединен с выходом основной пересчетной схемы, а выходы дополнительной пересчетной схемы соединены с входами распределителя импульсов, причем распределитель импульсов реализует логинескую функцию (/} О ISO где Уц-у выходные сигналы распределителя импульсов; кэ выходной сигнал зад ющеZ го генератора; выходные сигналы основной пересчетной схемы;, выходные сигналы допол 4 б нительной пересчетной схемы.

Фиг. /

/ /5

Ut7

inrinrnrnrirnriririririrnriL

Vn и a

f

ff30

Vii

3t

n

isr/V

Vnff

П(У

n n

v

Л

П П I-I

Jf/w

n n m

tufr

-I n n l teff}

l/to

JL:

n

X

n

r

rn П rn

П

JL

Л

L

n

IL

n

П I

n