Способ управления трехфазным автономным инвертором напряжения и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК H02M7/44 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в трехфазных преобразователях частоты со звеном постоянного тока, предназначенных для частотно-регулируемого электропривода.

Цель изобретения - улучшение гармонического состава выходного напряжения инвертора в области пуска и низких частот вращения.

На фиг. 1-3 показаны диаграммы состояний силовых вентилей инвертора, а также формы фазных и линейных напряжений при реализации предлагаемого способа управления для N 12,24, 48. где Vj... Ye - импульсы, подаваемые на

вентили инвертора; и ло -фазное напряжение на выходе инвертора;

Ш,л - линейное напряжение на выходе инвертора;

U. . Uj - напряжение на выходах делителей 2 и 4;

На фиг. 4 - устройство для управления инвертором напряжения.

Способ не обеспечивает постоянство структуры силовой схемы на интервалах отключения фаз и, следовательно, может использоваться в диапазоне частот пуска 1 - 8 Гц, где созУдвигателя близок к единице и интервал непостоянства структуры, несущественен. Введение указанных интервалов поочередного отключения фаз нагрузки эквивалентно появлению шести дополнительных промежуточных положений результирующего вектора выходного напряжения преобразователя.

При этом для получения 30-градусного перемещения вектора 12 раз за период интервала отключения фаз нагрузки от источника питания должны иметь величину от 5f/6 до и 1Ш/6 до каждой из фаз. За счет введения 6 дополнительных равноотстоящих положений вектора амплитуды близких к основной гармонических составляющих выходного напряжения значительно снижаются, что подтверждается разложением кривой выходного напряжения в ряд Фурье.

Устройство содержит задающий генератор 1, управляемый делитель 2 частоты, модулятор 3 длительности импульсов несущей частоты, управляемый делитель 4 частоты, трехразрядную кольцевую пересчетную схему 5 дещифратор 6, блок 7 реверса, блок 8 выходных формирователей импульсов управления силовыми вентилями, двухвходовые элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 11, двухвходовые элементы ИЛИ-НЕ 12-14.

Высокочастотный сигнал задающего генератора 1 поступает на управляемый делитель 2 частоты и модулятор 3 длительности импульсов несущей частоты, обеспечивающий двустороннюю модуляцию по обоим

фронтам и синхронизированный выходным сигналом делителя 2. На управляющий вход модулятора поступает сигнал задания величины выходного напряжения U. Синхроимпульсы, соответствующие моментам реверсирования кодовой развертки несущей частоты, с выхода модулятора поступают на вход управляемого делителя 4, соединенного выходом с входом трехразрядной кольцевой пересчетной схемы 5 формирования

60-градусных интервалов повторяемости, выходные сигналы которой подаются на входы дещифратора 6. На вход дешифратора поступает несущий сигнал ШИР с выхода модулятора 3. Кодовый сигнал N управления

коэффициентом деления делителей 2 и 4 частоты обеспечивает смену кратности отношения несущей и выходной частот. Выходные сигналы дешифратора 6 через блок 7 реверса поступают на входы блока 8 выходных формирователей импульсов управления

силовыми вентилями. Сигнал на входе блока реверса управляет порядко.м чередования фаз. Для осуществления предлагаемого спо соба в устройство введены двухвходовые элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9-11 и

элементы ИЛИ-НЕ 12-14, причем первые входы элементов 9 и И соединены с прямым выходом QI первого разряда кOv ьцeвoй пересчетной схемы 5, вторые входы элементов 9 и 10 - с прямым выходом Qa третьего разряда схемы 5, первый вход элемента

10 и второй вход элемента 11 - с инверсным выходом Qi схемы 5. Выходные сигналы элементов 9-11 подаются на входы двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ 12-14, соединенных вторыми входами с выходом управляемого делителя 4 частоты. При этом

на выходах элементов ИЛИ-НЕ, соединенных с входами дещифратора, формируются нулевые 30-градусные интервалы отключения фаз нагрузки.

Введение дополнительных элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ИЛИ-НЕ позволяет генерировать управляющие сигналы, обеспечивающие отключение каждой из фаз двигателя от обоих полюсов источника питания постоянного тока на 30-градусных интервалах в конце каждого полупериода выходного напряжения. Предлагаемый способ позволяет при минимальном усложнении логической части системы управления инвертором с ЩИР снизить амплитуды 5 и 7 гармоник выходного напряжения соответственно в 3,5 и 3,6 раза, что приводит к снижению пульсаций момента вращения в 2-3 раза при снижении потребляемого тока на 15-20%. При этом практически не увеличивается содержание высщих гармонических составляющих, что соответствует

снижению коэффициента гармоник тока асинхронного двигателя и уменьшению потерь мощности в диапазоне частот пуска (1-8 Гц) не менее чем на 20%.

U2

U1 Q2

ffj

Va Ifff Uc Ua

ив

Uc

/1

VI Vi

Vt

560

1. Способ управления трехфазным автономным инверторо.м напряжения преимущественно для регулирования электропривода в диапазоне низких частот вращения, заключающийся в формировании несущих сигналов включения и выключения вентилей каждой из фаз на интервалах , имеющих равную длительность с двусторонней симметричной модуляцией обоих фронтов, причем начало тактовых 60-градусных интервалов формирования указанных сигналов синхронизировано импульсами, соответствующими середине импульсов несущей частоты, отличающийся тем, что, с целью улучщения гермонического состава выходного напряжения в области пуска и низких частот вращения, дополнительно формируют сигналы выключения обоих вентилей каждой из фаз на интервалах и«- Гдо27: 2. Устройство для управления трехфазным автономным инвертором напряжения, содержащее задающий генератор, соединенный с входом управляемого делителя частоты и модулятором длительности импульсов несуп1,ей частоты с двусторонней модуляцией обоих фронтов, причем вход синхронизации модулятора соединен с выходом делителя частоты, выход - с информационным входом дешифратора, кольцевую пересчетную сумму формирования 60-градусных интервалов, вход которой связан с выходом несущих синхроимпульсов модулятора, выходы - с управляющими входами дешифра$2 тора, выход которого предназначен для подключения к управляюи им входам инвертора, отличающееся тем, что, с целью улучщения гармонического состава выходного напряжения инвертора, оно снабжено тремя двухвходовыми элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и тремя двухвходовыми элементами ИЛИ-НЕ, причем первые входы первого и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с прямым выходом «35 первого разряда кольцевой пересчетной схе мы, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - с прямым выходом третьего разряда кольцевой пересчетной схемы, первый вход второго ;о элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второй вход третьего элемента ИСКЛЮЧ.ЮЩЕЕ ИЛИ - с инверсным выходом второго разряда кольцевой пересчетной схемы, первые входы элементов ИЛИ-НЕ соединены с входом кольцевой пересчетной схемы, вторые входы - с выходами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы элементов ИЛИ-НЕ соединены с запрещающими входами дешифратора.

U1

У1 V2 V3 V« V5 V6

120

т