Способ управления многофазным инвертором Советский патент 1987 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных инверторах напряжения, предназначенных для частотно-регулируемого электропривода.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение быстродействия и упрощение устройства, реализующего предла аемьгй способ

На фиг. 1 представлена функциональная схема инвертора, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема управления инверторомjна фиг. 3 схема устройства определения моментов переключения ключей инвертора.

Устройство (фиг. 1), реализующее предлагаемый способ, содержит трехфазный мостовой инвертор напряжения выполненный на шести ключах 1.1-1.6, шунтированных обратными диодами,трехфазную нагрузку 2, блок 3 управления инвертором напряжения и датчики 4-6

фазных токов.

t

Нагрузка 2 питается от инвертора ключи 1.1-1.6 которого управляются от блока 3 управления, на входы которого поступают сигналы U, -U-i , onУ . t

ределяющие форму тока нагрузки и сигналы UQ Uoc вырабатываемые датчиками 4-Ь ток. Пары ключей 1.1 и 1.2, 1.3 и 1.4, 1.5 и 1.6 переключаются в противофазах.

Блок 3 управления (фиг. 2) содержит аналоговые сумматоры 7-9, компараторы 10 - 12, блоки 13 - 15 определения знаков сигналов рассогласования, блок 16 определения моментов переключения ключей инвертора, постоянное запоминающее устройство 17 и блок 18 D-триггеров.

Выходы сумматоров 7-9 подключены к входам компараторов 10 - 12, к входам блоков 13 - 15 определения знаков сигналов рассогласования и к входам блока 16 определения моментов переключения ключей. Выходы блоков 13-15 определения знаков сигналов рассогласования и компараторов 10-12 подключены к входам блока 18 D-триггеров, общий счетный вход которого подключен к выходу блока 16 определения моментов переключения ключей 1.1-1.6 инвертора напряжения. Выходы блока 18 Т)-триггеров подключены к управляющим входам ключей 1.1-1.6 инвертора напряжения. Блок 16 определения моментов переключения ключей (фиг. 3) содержит реле 19-21 с симметричной относительно оси абсцисс гистерезисной характеристикой. Ширина петли определяет заданную макси- J мальную ошибку регулирования выходных токов инвертора. С выходов реле 19-21 сигналы поступают на одновиб- раторы 22-24. С выходов блоков 22- 24 сигналы подаются на шестивходовой

0 элемент И-НЕ 25, с выхода которого сигнал и/, поступает на вход блока 18 D-триггеров (фиг. 2).

Устройство, реализующее предлагаемый способ пофазного регулирования

5 входного тока трехфазного инвертора напряжения, работает следующим образом.

Задающие сигналы U Ч, определяющие форму токов в нагрузке, вы0 читаются в аналоговых сумматорах 7-9 из сигналов DOC, Uoc, пропорциональных мгновенным значениям токов в фазах нагрузки. Полученные при этом выходные сигналы рассогласова5 ния дП,-uUj поступают на компараторы 10-12, где сравниваются между собой. На выходе компаратора 10 появляется значение логической l (Аз 1), если ли, uU и логического О

0 (АЗ О), если ulJ,iMJ,j. Аналогично компаратору 10 работают компараторы

11 и 12: , если лЬ , л U, и А

0, если &U, Л Ujj , если ли U и, и , если iU i и U, .

5 Одновременно сигналы рассогласования ди, uU, поступают на блоки 13-15 определения знака, на входах которых появляются сигналы значения логической 1, если поступив0 шие на их входы сигналы положительные, и логическо1 о О, если эти сигналы отрицательные. Таким образом, на входе постоянного запоминающего устройства 17 имеется шестиразряд5 ный код, который несет информацию о знаке и сравнительной относительно друг друга величине сигналов uU, - - uUj рассогласования. Первые три разряда кода определяют знаки сигна0 лов рассогласования в каждой из трех фаз, а три последующие - результаты их попарного сравнения.

Например, код 101100 означает,что сигналы рассогласования первой и

g третьей фазы положительные, а второй фазы сигнал отрицательный, единица в четвертом разряде означает, что сигналы рассо1 ласова11пя в первой фазе больше, чем во второй, нуль в пятом ,

разряде означает, что сигнал рассогласования в первой фазе меньше, чем в третьей , а нуль в шестом разряде означает, что сигнал рассогласования во второй фазе меньше, чем в третьей Число возможных значений кода комбинации переключения ключей в трехфазном инверторе равно 24 и они характеризуют все возможные вари-анты рас- положения сигналов рассогласования всех фаз относительно нуля.

Выбор нужной комбинации переключения по сформированному коду происходит так, чтобы удержать в за- данных границах ошибки регулирования во всех фазах. Для этого, в отличии от прототипа, переключение может происходить не только в одной фазе, но и в двух или трех фазах од- нрвременно. Для определения схемы соединения нагрузки (треугольник, звезда) сформированному коду ставится в соответствие комбинация переключения ключей, определяемая еле- дующим образом. К фазе сигнала рассогласования, которой имеет наибольшую в алгебраическом сигнале величину, необходимо приложить отрицательное напряжение, а к фазе, сигнал рас согласования которой имеет наименьшу в указанном смысле величину, необходимо приложить положительное напряжение.

Тогда в случае трехфазной нагрузки по схеме треугольник третья фаза закорачивается, так как в этом случае все возможные комбинации приложения напряжения к фазам нагрузки определяется как сочетания из +U; О -и, где и - напряжение источника питания. Из этого следует, что тогда когда все три сигнала рассогласования отрицательные (это возможно при шести значениях кода комбинации переключения) , возможны переключения ключей, которые вызывают уменьшение сигнала рассогласования лишь в одной фазе - в той, в которой он имеет максимальную по модулю величину.

Однако, если сигналы рассогласования в двух фазах положительные, а в третьей фазе сигнал отрицательный (шесть значений кодов комбинации пе

5 о

5

5

0

реключения), возможны переключения, при которых будут уменьшаться сигналы рассогласования в двух фазах.

Если нагрузка трехфазная по схеме звезда, все возможные комбинации приложения напряжения к фазам нагрузки определяются сочетаниями из следующих значений фазных напряжений:

±-TU;±-T-;±-T. В этом случае выбор комбинации переключения ключей по сформированному коду в соответствии с изложенным правилом осуществляется так, чтобы вызвать уменьшение сигналов рассогласования в двух или трех фазах. Последнее возможно, если сигналы рассогласования не одного знака (12 значений кода комбинации переключения). Если знаки сигналов рассогласования одинаковые, возможны переключения, уменьшающие сигналы рассогласования в двух фазах (12 значений кода).

Организованная таким образом таблица состояний ключей в зависимости от значений кода комбинации переключения предварительно записывается в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) схемы управления инвертором. При работе схемы на вход ПЗУ поступает код комбинации переключения, зна чение которого меняется в соответствии с текущими значениями сигналов рассогласования. Каждому значению кода на выходе ПЗУ соответствует определенная комбинация переключения ключей.

Например, если на выходе появилась комбинация 101, то ключи 1.1,1.5j 1.4 включены, а ключи 1.3, 1.2J 1.6 выключены. Для рассматриваемого случая трехфазной нагрузки, соединенной по схеме треугольник, информация о знаке сигналов рассогласования является избыточной. Поэтому блоЛн ISIS, изображенные на фиг. 2 пунктиром, отсутствуют. При этом код комбинации переключения - трехразрядный. В этом случае ПЗУ программируется в соответствии с таблицей.

В. таблице приведены состояния ПЗУ и ключей инвертора для нагрузки по схеме треугольник.

100 001 010110

001 010 011001

110101100110

Oil110101001

111100100101

Состояние выходов ПЗУ меняется в соответствии с текущими состояниями компараторов 10-12. Чтобы обеспечить переключение ключей на границах допустимой области сигналов рассогласования, сигналы с выходов П35 подаются на выходы блока 18 В-трип еров с общим счетным входом, на который с блока 16 определения моментов переключения ключей поступает сигнал U и разрешает запись новой комбинации лишь тогда, когда хотя бы один из сигналов uU, - u.Uj выходит за пределы допустимой области.

Таки1( образом, в противоположност прототипу, в котором для определения необходимой комбинации переключения ключей инвертора на основании данных о параметрах схемы замещения нагрузки предварительно производят расчет выходных фазных токов нагрузки для четьфех случаев переключения в одной фазе в моменты, когда отклонения выходных токов от заданных превьшает допустимую величину,по предлагаемому способу регулирования выходного тока инвертора для определения необходимой комбинации переключения ключей инвертора отклонения выходных токов от заданных (сигналы рассогласования) попарно сравнивают между собой и на основании знаков сигналов рассогласования и их относительной друг друга алгебраической величины формируют цифровой сигнал, преобразуют его в предварительно программируеI

мом логическом устройстве в другой

цифровой сигнал, который в моменты, ко1 да сиг нал рассогласования в одной из фаз достигает величины опорного сигнала, формирует сигнал управления ключами инвертора, осуществляющий их

переключения, уменьшающие сигналы рассогласования в максимально возможном числе фаз. Это позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого способа за счет того,

что работа устройства, его реализующего, не зависит от параметров схемы замещения, их величины и способа соединения нагрузки. Замена процесса расчета фазных токов перед каждой

коммутацией ключей инвертора логическими операциями для определения требуемой комбинации переключения ключей инвертора позволяет увеличить быстродействие, а использование логических устройств взамен устройств, выполняющих операции вычисления,позволяет упростить в целом устройство, реализующее предлагаемый способ.

50

Формула изобретения

Способ управления многофазным инвертором, выполненным на шести ключах, соединяющих фазы нагрузки с по- люсами источника питания с нагрузкой, включенной в треугольник, заключающийся в том, что формируют пофазно сигналы задания выходного тока, измеряют мгновенные значения тока фаз

нагрузки, формируют пофазно сигналы рассогласования путем вычитания из сигналов задания выходного тока измеренных мгновенных значений тока фаз нагрузки, задают опорный сигнал, в моменты достижения сигналами рассогласования уровня опорного сигнала формируют и подают сигналы управления на ключи инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функционар:ьных возможностей путем управления нагрузкой с переменными

f J

Г 2

fU /fjA АЛ К5 А Afff

I ф

JUL4

параметрами, сравнивают между собой попарно сигналы рассогласования всех фаз, определяют фазы, для которых сигнал рассогласования наибольший и наименьший по алгебраической величине, для фазы с наибольшим сигналом рассогласования подают сигнал управления на ключ, соединяющий данную фазу с отрицательным полюсом источника питания инвертора, а для фазы с наименьшим - на ключ, соединяющий данную фазу с положительным полюсом источни- ка питания.

+ U

/r.j А

/

/.

t

}.S

iKf

fl

JK

A АЛ К5 А Afff

I ф

Unct

иес}

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия. Достигается это за счет замены процесса расчета фазных токов перед каждой коммутацией ключей инвертора логическими операциями, что позволяет увеличить быстродействие, а использование логических устройств взамен устройств, выполняющих операции вычисления, позволяет упростить в целом устройство, реализующее предлагаемый способ. Работа устройства по предлагаемому способу не зависит от параметров схемы замещения, их величины и способа соединения нагрузки, что позволяет расширить функциональ ные возможности. 3 ил. с « (Л 00 00 со СП

К1 Ki

кз

/Г4 Я5 Х5