Устройство для управления мостовым инвертором со слежением за кривой выходного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/48 

I

Изобретение относится к anjKipoTexHHKe и может быть использовано при создмши частотно-регулируемых электроприводов на .базе автономных инверторов напряжения.

Цель изобретения - обеспечение на всем диапазоне регулирования частоты и напряжения номинальной загрузки вентилей и цепей коммутации инвентора,

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

В состав устройства входах генератор 1 управляющего синусоидального сигнала, свя- занньш с шнycoвым входом сумматора 2. На плюсовый вход сумматора 2 через нормирующий усшштель 3 поа-упает выходное нап12398102

сумматора 2 является зарядным напряжением интегратора 4 с накопительным элементом 5, определяя крутизну его выходного сигнала Уд, имеющего близкую к линейной знако5 переме1иую форму.

Напряжение U4 периодически и поочередно сравнивается в компараторах 7 и 8 с по- ;роговы1Уш сигналами. В качестве положитель.- ного порогового сигнала, поступающего на 10 второй вход компаратора 7, при формирований положительной полуволны выходного налряжения служит напряже}ше датчика 16 амплитуды положительной полуволны выходной кривой 1швертора пороговым напря- 15 же1шем является напряженке U источника 11 постоянного напряже1шя.. Соответственно в качестве отрицательного порогового напряжения на второй . вход колспаратора 8 при формировании положительной полуволны с интегратором 4, в состав которого входит 20 поступает сигнал U источника 12, а накопитель1а.1Й элемент (конденсатор) 5, зашун- при формировании отрицательной полуволны

ряжение 1 шертора Ug,, являющееся нап- ряже}шем обратной связи. Сумматор 2 связан

гарова1шьш нормально разомкнутым ключом 6. Выход интегратора 4 связан с входами компараторов 7 и 8, к вторым входам которых через двухпозищюнные юпочи 9 и 10 ; подсоеп нены истощшки II и 12 постоя шо- го напряжешш.

К выходу генератора 1 зшравляющего нап: .ряжения подключен нуль-орган 13, связа шьш с управляющей цепью ключа бис входом счетного триггера 14, а также два датчика амплитуды управляющего сигнала: отрицательной полуволны (блок 15) и положительной полуволны (узел 16), выходы которых присоединены соответственно к вторым клеммам клю- чей 10 и 9. Выход компаратора 7 связан о R-входом, а компаратора 8 - с S-входом второго счетного триггера 17, на установочный вход которого через котаюнктор 18 пост упают сигналы с нуль-органа 13.. Выход триггера 17 связала с вторым входом конъюиктора 18 и с раснреде;штелем 19 управляющих импульсов, второй вход которого подсоединен к прямому выходу триггера 14, связа1шого также с управляющей цепью ключа 9. Hiffiepci ibm выход триггера 14 присоединен к управляющей цепи кпюча 10.

Генератор 1 управляющего сигнала форми- {)ует близкое к синусоидальному напрюкение и 4 , амплитуда и частота которого определяют величину и частоту выходного напряже;

11ИЯ инвертора и . Сигнал U вы штается к сумматоре 2 из приведенного значения выходного напряже1шя шшертора ,,,, поступающего с выхода инвертора через усилитель 3 с коэффи1)гие1гтом передачи К, обес- печиваю1дий согласование по уровню выходного сигнала инвертора с напряжением систе- глы управления. Разностный сигаал с выхода

выходного напряжения инвертора на компаратор 8 приходит напряжеш1е U датчика 15 амп.1штуды отрицательной полуволны уп|)авляющего сигнала.

Переключе1ше даухпозицнонных ютючей 9 И 10, связанных с вторыми входами компараторов 7 и 8, производлтся по командам триггера 14, поступаюидам, соответствегшо, с

прямого и ишерсного выходов триггера 14, выходное напряжение на прямом выходе которого изображено на фиг.2 и обозначено как Ui4 . В свою очередь, переютючеште триггера 14 осуществляется но сигналам нуль-органа 13, фиксирующего моменты перехода синусоидальной кривой сигнала V генератора 1 через ноль и вырабатывающего в эти моменты короткие импульсы пололштельной полярности.

В моменть равенства напряжений на входах компараторов 7 и 8 указатшыми блоками вырабатываются поочередные команды на переютюченне триггера 17, в моменты срабатывания которого производится формирова- Ш1е фронтов импульсов кривой выходаого шшряжсгшя инвертора. Форма выход юго сигнала триггера 17 в данном i случа е практически повторяет форму напряжения Ug,,,;Благодаря тому, что в качестве пороговых напряжений, попеременно . к вторым входам компараторов 7 и 8, использованы сигаалы датчиков 15 и 16, равные амплитуды полуволн управляющего сигнала U , рост величины управляющего напряжения, вызьшаю1ций увеличение крутизнь сигнала U

иьп-егратора 4, приводат к пропорциональному росту порогового напряже1-шя(сигналы U,g и U,g ) и, соответственно, увеличению абсолютной величига. разности между уровнями порого

вых сигналов (значения U ( - U,j ) при формировании положительной полуволны выходного напряжения инвертора и значения . (U g - и,2 ) при формировании отрицательно полуволны), Количество импульсов в полувол не выходной кривой инвертора при регулировании величины управляющего напряжения U, остается практически неизменным, близким к постоянному оказывается также значение средней на полупериоде частоты коммутации. При регулировагши частоты выходного напряже1шя инвертора (изменение частоты синала и) будет происходить последовательное изменение числа импульсов в полуволне выходной кривой, однако средняя частота коммутации в схеме на всем диапазоне регулирования будет оставаться в пределах номинальных значе1шй.

Короткие импульсы положительной полярности, вырабатываемые нуль-органом 13 в моменты перехода синусоидального сигнала и ( через ноль, вызьшают кратковременное замыкшше ключа 6, периодически закорачивающего на границах полупериода накопительный элемент 5 шггегратора 4, и способствующего тем самым повыше}шю степени, симметрии формируемой выходной кривой инвертора. Одновременно импульсы нуль-органа 13 поступают на коньюнктор 18. При сдинивдом сигнале на выходе триггера 17, чему соответ ствует этап формирования очередного импульса кривой вь ходного напряже1шя (возможные режимы при процессе регулирования выходной кривой), имнульсы нуль-органа 13 через коньюнктор 18 поступают на установочный вход триггера 17 и изменяют его состояние, способствуя ускорешюму формирова1шю заднего фронта крайнего на полупериоде импульса, после чего в кривой выходного напряжения нач1 нается формирова1ше паузы нулевого уровня. Благодаря этому достигается определеьшость в последовательности переключения силовых вентилей инвертора при смене полярности выходного напряжения и облегчается постронение контуров искусственной коммутации вентилей.

Номинальная частота переключения вентилей силовой схемы, допустимые значения которой определяются в основном частотными свойствами самих вентилей и цепей коммутации, задается соответствующим подбором коэффициента передачи усилителя 3 и величиной напряжегшй U, и U, источников И и 12. Необходимый порядок формирования имггульсов и пауз в кривой выходного напряжения мостового инвертора-обеспечивает логический распределитель 19. Для определенности считают, что при формировании положительной полуволны выходного нап0

5

0

5

0

5

0

0

5

Wд ху W

ряжешся включены вентили А и С , при формировании нулевой фазы - А и & , соответственно на отрицательной полуволне при формировании импульсов включены S к Р , на нулевой паузе - С и D . Обозначая сигнал на выходе триггера 17 через X, а на первом выходе .триггера 14 - через У, получаем логические уравнения, характеризующие распределитель 19:

-f ху у ху + ху

We ху + xf

Wj ху -f ху V Таким образом, добавление в известную схему системы управления инвертором с интегральным слежеьшем небольщого количества допол{штельных элементарных блоков позволяет осуществить близкую к номинальной токовую загрузку вентилей и цепей комму- тащш иьгвертора на всем диапазоне регули ро- вания частоты и величины напряжения инвертора. Во всех режимах работь простыми схемотех1шческим1 средствами обеспечивается постоянство средней частоты коммутации в силовой схеме. Схема полярности выходного напрял( производится: на интервалах- пауз нулевого уровня, что также облегчает условия функционирования коммутационных узлов и исключает режимы их возможностей перегрузки.

Формула изобретения

Устройство для управления мостовым инвертором со слеже1шем за кривой выходного напряжения, содержащее распределитель управляющих импульсов, два источника постоянного напряжещ(я, генератор управляющего сину- соидапьного сигнала, связанный с NfflHycoBMM входом сумматора, плюсовой вход которого через нормирующий усилитель подсоединяется к выходу И1шертора, причем выход сумматора П9Д1слючен к интегратору с накопительным элементом, а выход интегратора - к первым входам даух компараторов, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, гго, с целью обеспечения на всем диапазоне регулирования частоты и напряже1шя нo ЯIHaлыIoй загрузки вентилей и цепей коммутащш инвертора, оно снабжено датчикаьш амплитуды положительной и отрицательной полуволн зшравляющего сигнала, ryль-органом, ключом, шунтирующим накопительный элемент интегратора, счетным триггером, триггером с установочным и R-и 5 - входазд, конъю1п тором и двумя двухпозици- ОШ1ЫМИ ключами, причем генератор, управляющего сигнала связан с нуль-органом и с указанными датщками, выход нуль-органа подсоединен к управляющей цепи ключа.

шунтирующего накопительньп элемент интегратора и к входу счептого триггера, общие клеммы двухпозиционных ключей связаны с вторыми входами соответствующих компараторов, первые клеммы двухлозиционных ключей присоединена к соответствующим истояникам постоянного напряжения, вторая клемма первого двухпозицио1шого ключа связана с датчиком амплитуды положительной полуволны

управляющего сигнала, а вторая клемма второ- Q ля, а второй вход распределителя подключен го двухпозидионного Ключа i подсоединена кк прямому выходу счетного триггера.

а1 1плитуды отрицательной полуволны, управляюидае цепи двухлозиционных ключей связаны соответственно с прямым и инверсным выходами счетного триггера, выходы компара- g торов присоединены соответственно к R - и ч з-входам триггера, нуль-орган через коньюнк- тор подсоединен к установочному входу триггера, выход которого связан с другим входом коньюнктора и с первым входом распределите

Фмг. I

Редактор А.Шандор

Составитель 0.Парфенова

Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб

Заказ 3405/5А Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,, Москва, , Раушская наб,, Д. 4/5

П1).истненно-п(хпи) рафичесЕ :ое предприятие, г .Ужгород, ул , Проектная ,i