Способ управления трехфазным мостовых инвертором Советский патент 1985 года по МПК H02M7/515 

00

ел

ел

ел

4

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОЮМ и широтноимиульсным регулированием выходного напряжения путем формирования отпирающих сиг налов ключей ивертора каждой фазы на интервалах О 4 и . периода выходного 3о напряжения и формирювания на интервале п 2 I, -ч N отпирающих импульсов с регулируемой от о до :;тг паузой oi между ними, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования путем обеспечения возможности применения его в тиристорных инверторах с групповой коммуi тацией, модуляцию длительности отпирающих сигналов осуществляют перемещением СЛ переднего фронта сигналов, причем задний фронт модулируемого сигнала на интервале /IM ir X 21Г „„, - ) - сливают с передним фронтом отпирающего сигнала на интервале .25-и.

J Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении регулируемых по напряжению (и по частоте) И}шерторов, предназначенных, например, для частотно-управляемого электропривода. Цель изобретения - расширение области использования способа путем обеспечения возможности применения его в тиристорных трехфазных инверторах с rpjoinoBon коммутацией. На фиг. 1 изображена схема инвертора реализующего предлагаемый способ управления; на фиг. 2 - диаграммы импульсов управления вентилями, фазных и линейного напряжений при глубине модуляции, равной 0,5; на фиг. 3 - схемы замещения инвертора для интервалов импульса и паузы выходного напряжения. Схема трехфазного мостового Иггеертора (фиг. 1) содержит вентили 1 и 2 фазы Д , вентили 3 и 4 фазы В, вентили 5 и 6 фазы С , мост обратного тока на диодах 7-12 узлы коммутации анодной 13, катодной 14 группы инвертора условно показаны в виде ключей. К выходным зажимам инвертора присоединена трехфазная нагрузка 15-17 соответственно фаз А , 8 , С , соединенная в звезду; источник 18 питания инвертора На фиг. 2 приведены диаграммы 19-24 импульсов управления (отпирающих сигналов соответственно вентилями 1-6 инвертора, диаграммы 25-27 фазных напряжений соответственно фаз А , В , С , диаграмма 28 линей ного напряжения линии А В, цифрами 29-33 обозначены моменты времени на одной шестой части периода выходного .напряжения, соответствующие переключению хотя бы одного вентиля. Моменты времени 29, ДЗ и 34 и 35 соответствуют моментам О ,-5- ,-,ii периода выходного напряжения фазы А(диаграммы 19 и 25). Интервал 29-33 тгакже соответствует интервалу 4- i периода выход ного напряжения фазы В (диаграммы 22 и 26) и интервалу -JT периода выходного напряжения фазы с (диаграммы 24 и 27). Н фиг. 3 приведены схемы замещения инверто для интервалов времени 29-30, 31-32, 30-3 н 32-33 (соответственно фиг. За,5). Для трехфазного мостового инвертора период повторяемости составляет 60 эл.град. или шестую часть периода выходного напряж ния. Работу инвертора в течение периода выходного напряжения для любой фазы мож но рассмотреть при помощи круговых перестановок диаграмм напряжений, полученных для всех фаз в течение периода повторяемости. Вентили одной группы - зто венти ли 1, 3 и 5 (фиг. 1), т. е. вентили анодной группы, вентили, аноды которых соединены с положительным зажимом источника 18 питания. Вентили другой группы - это для рассматриваемого случая вентили 2, 4 и 6 (фиг. ). т. е. вентили катодной группы, вентили, катоды которых соединены с отрицательным зажимом источника питания. Соответственно импульсы управления вентиля ми одной группы представлены диаграммы 19, 21 и 23 (фиг. 2), а импульсы управления вентилями другой группы - диаграммами 20, 22 и 24 (фиг. 2). Первый фазой для конкретного рассматриваемого случая является фаза А (фиг. 2, диаграмма 25). Отстающей фазой для рассматриваемого случая является фаза В (фиг. 2, диаграмма 26), которая отстает на 20 эл.град. от первой фазы.. Опережающей фазой для рассматриваемого случая является фаза С (фиг. 2, диаграмма 27), которая опережает на 120 эл.град. первую фазу (фазу А,). При данном способе управления формируют отпирающие сигналы ключей Д1нвертора каждой фазы на интервалах О - периода выходного напряжения (фиг. 2, диаграмма 19, интервалы 29-33 и 34-35 ,для фазы А , диаграмма 25). На интервале-4- формируют сигналы с широтно-импульсной модуляцией, путем N -кратного переключения ключей инвертора за счет изменения угла od от О до -jL , где N - 1, 2, 3, ... любое целое число, а об - угол регулирования (фиг. 2, диаграммы 19, интервал 3334 для фазы , диаграмма 22, интервал 29-33 для фазы А ). Угол об изменяется от момента времени 29 (31) до момента времени 31 (33) соответственно для N 2. Интервал 29-31 соответствует И1(тервалу 31-33 и тактовому интервалу Р дая N 2. Модуляцию длительности отпирающих сигналов осуществляют перемещением переднего фронта сигналов (фиг. 2, диаграмма 22, моменты времени 30 и 32 для фазы в ), причем задний фронт модулируемого сигнала I Itf IV „„ на интервале I -: - TR 1 Т передним фронтом отпирающего сигнала на интервале -fl(фиг. 2, диаграмма 19, момент времени 34 для фазы А ; диаграмма 22, момент времени 33 дпя фазы В; диаграмма 23, момент времени 29 для фазы С ). Число коммутаций силовых вентилей всех фаз для одного периода выходного напряжения определяется в предлагаемом способе выражением h- 12 (1+fN),

3

где It - число тактовых интервалов в полупериоде выходного линейного напряжения, кратное трем.

Данный способ может быть использован в тиристорных инверторах как с индивидуальной, так и с групновой комк утацией,

Для реализации способа управления в инверторе с групповой коммутацией модуляцию длительности импульсов управления осуществляют перемещением переднего фронта этих импульсов (фиг. 2, последовательность 22, моменты времени 30 и 32), по задним фронтам которых включают узел 14 коммутации катодной группы (момент времени 30). Из диаграмм 19-24 (фиг. 2) следует, что узел 14 коммутации катодной группы включают также в моменты времени 29 и 34, а узел 13 коммутации аиодиой группы включают в моменты времени 33 и аналогично в иитервале 33-34 по заднему фронту модулируемых импульсов управления вентиля 1 $азы А (диаграмма 19). После рассмотрения импульсов управления вентилями всех фаз в течение периода повторяемости (фиг.2, последовательности 19-24 на интервале 2933) легко продолжить полученные последовательности путем круговых перестановок . на весь период (фиг. 2, последовательности 19-24).

Импульсы 19-24 управления (фиг. 2) подают на вентили, соответственно 1-6 инвертора (фиг. 1). Фазные напряжения 2527 (фиг. 2) получатся при использовании графоаналитического метода при последовательном рассмотрении эквивалентных схем замещения, составленных для 1саждого интервала по предлагаемому способу. Выходное линейное напряжение инвертора образуется путем векторного сложения соответствующих фазиых напряжений (фиг. 2, диаграмма 28). Рассмотрим работу инвертора (фиг. I) на нагрузку с коэффициентом сдвига фаз со5Ц| 0,6 ( 53 эл.град.), пользуяс диаграммами 19-24 импульсов управления (фиг. 2) предлагаемого способа. Работа инвертора рассматривается на одной щестой части периода фазных напряжений. Рассматри ваемые моменты времени условно показаны стрелками (фиг. 2) и обозначены 29-33. Отсчет времени ведется с отметки 29 соответствующей началу полупериода напряжения фазы А - последовательность 25. На интервале 29-30 (фиг. 2) импульсы управления подают на вентили 1 и 5 анодной группы инвертора (фиг. 1). Такое включение вентилей приводит к формированию нулевой паузы в кривых фазных напряжений, так как все фазы нагрузки подключают к

544

одному (положительному) зажиму источника питания (фиг. 3 q ). в течение этого интервала токи направлены следующим образом. Гокифаз А и В направлены от узла нагрузки через обратные диоды 7 и 9 к положительному зажиму источника питания, ток фазы С - от положительного зажима источника питания через открытый вентиль 5 к узлу нагрузки (фиг. 3 а). В течение этого

И1{тервала времени происходит обмен реактивной энергии нагрузки между всеми фазами. На иитервале 30-31 (фиг. 2) импульсы управления подают на вентили 1, 4 и 5. В течение этого интервала токи направлены

следующим образом. Ток фазы Л направлен от узла нагрузки через обратный диод 7 к положительному зажиму источника питания, ток фазы В - от узла нагрузки через открытый вентиль 4 к отрицательному зажиму источника пита1тя, ток фаз С - от положительного зажима источника питания через открытый вентиль 5 к узлу нагрузки (фиг. 3 & ). При этом в фазах А и С амплитуда фазного напряжения на нагрузке

равна +1/3 (Е- напряжение источника питания инвертора), а в фазе 6 равна 2/3 Е (фиг. 2, последовательности 25-27). На этом интервале происходит обмен реактивной энергии нагрузки между фазами А иС .На интервале 31-32 импульсы управления подают на вентили 1 и 5 инверторау и в кривых фазных напряжений формируется нулевая пауза (фиг. За) . На интервале 32-33 импульсы управления подают на вентили 1,4 н 5 инвертора. Схема закещгния для этого

интервала та же, что и для рассмотренного интервала 30-31 (фиг. 38). На интервале 32-33 ток фазы А переходит через нуль, при этом происходит переход тока с обратного вентиля 7 на открыв щнйся вентиль 1. Этот

переход тока не влияет на распределение

фазных напряжений, н оно остается до конца рассматриваемого интервала (фиг. 38). После перехода тока нет обмена реактивной энергии между фазами А и С . Таким образом, на

интервале 29-33, что соответствует одной шестой части периода выходного напряжения, рассмотрена работа трехфазного мостового интервала на активно-индуктивную иа1-рузку с Cff,- 53 зл.град. по предлагаемому способу

управления, и построены кривые фазных

напряжений. Полная картина фазных напряжений получается путем круговой перестановки напряжений, полученных на одной шестой части периода (фиг. 2, диаграмма 25-27).

Линейное напряжение получают . из соответствующих фазных напряжений (фиг. 3 диаграмма 28). Полученные выходные линейные напряжения трехфазного мостового инвертора пред т;

51185554

ставляют собой последовательность широтно-индуктивной нагрузки в диапазоне нзменення

модулированных импульсов. Форма выходныхее коэффициента сдвига фазы 0,5 сое if и s

напряжений не зависит от параметров активно- 1,0.

риъ.2.

to ID