Способ управления трехфазным мостовым инвертором Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнику, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении систем преобразователь частоты - асинхронньш двигатель, в которых преобразователь частоты выполнен по структуре неуправляемый выпрямитель - фильтр - трехфазный мостовой инвертор, регулируемый по частоте и напряжению способами ши ротно-импульсной модуляции (ШИМ).

Цель изобретения - улучшение форм напряжения и тока на выходе инвертора, улучшение энергетических показателей инвертора и упрощение.

На фиг.1 представлены диаграммы, поясняющие предлагаемьй способ; на фиг„2 - схема устройства управления трехфазным мостовь м инвертором для реализации предлагаемого способа; на фиг.З - схемы распределителя и коммутатора (для коммутатора приведена схема для одного канала управления); на фиг,4 - схемы формирователя импульсов управления, блока регулирования начальной фазы импульсов управления и датчиков нуля тока для одной фазы инвертора; на фиг.З - схема инвертора.

Инвертор (фиг.З) содержит вентили

.1 и 2 фазы А, вентили 3 и 4 фазы В, вентили 3 и 6 фазы С, мост обратного тока на диодах 7-12, источник,13 питания инвертора. К выходным зажимам инвертора присоединены трехфазная активно-индуктивная нагрузка 14 - 16 соответственно фаз А,В,С,.соединенна в звезду.

На фиг„1 обозначено: 17 и 18 - закон модуляции соответственно для первой и второй модулированных последовательностей 19 и 20; 21-26 - шест нерегулируемых импульсов длительностью 60 эл.град, сдвинутых один от другого на 60 эл. град; 27 и 28 - выходные сигналы коммутатора для формирования импульсов управления вентилями 1. и 2 инвертора; 29 и 30 - выходные сигналы формирователя (импульсы управления вентилями 1 и 2) для угла нагрузки 43 эл.град, 31 и 32 - аналогичные сигналы для угла нагрузки 73 эл.град; 33 - линейное напряжение линии АВ инвертора; 34- 40 - моменты времени на интервале 0-60 эл.град, соответствующие переключению хотя бы одного вентиля инвертора; 41 - 45 моменты времени

соответственно для 120,180,240,300, 360 эл.град периода выходного линей-, ного напряжения.

Устройство управления трехфазным мостовым инвертором (фиг.2) содержит генератор 46 импульсов, счетчик 47, дешифратор 48, распределитель 49, коммутатор 50, формирователь 51 им0 пульсов управления, блок 52 регулирования начальной фазы импульсов управления, датчики 53 нуля тока, фазо- расщепитель 54, генератор импульсов, счетчик и дешифратор соединены по-

5 следовательно, входы коммутатора 50 соединены с выходами 55 дешифратора и выходами 56 распределителя, фазо- расщепитель 54 подключен входом 57 к выходу старшего разряда счетчика

0 47 5 а выходами к входам 58 распределителя 49 и входам 59 блока 52 регулирования начальной .фазы, другие входы 60 - 62 которого подключены к трем датчикам 33 нуля тока соответственно

5 фаз , а выходы 63 блока 52 регулирования присоединены к первым входам формирователя 31 импульсов, вторые входы которого подключены к выходам 64 коммутатора 50, причем выхо0 Ды 63 - 70 формирователя 51 являются выходами устройства.

Распределитель 49 (фиг.З) содержит элементы И 71,1 -.71.6, элементы ШШ 72.1-72.6, входы 73 - 78 .элеменg тов И 71,1 - 71,6 являются входами распределителя, а выходы 21-26 элементов ИЛИ 72,1 - 72.6 - выходами распределителя,

Коммутатор 30 (на фиг.З приведена

Q схема одного канала управления, остальные пять каналов выполняются аналогично) содержит элементы И 79,1 - 79,3, входы которых являются входами коммутатора, элементы ИЛИ 80.1 5 80.4, элемент ИЛИ 81, вход 27 элемента 80.4 является выходом коммутатора, вход 82 - один из входов коммутатора.

Датчики 33 нуля тока содержат (фиг.4) компаратор 83, вход которого

0 является входом датчика, а выход 60 компаратора 83 является вьосодом датчика нуля тока.

55

Блок 32 регулирования начальной фазы содержит (фиг,4) элементы И 84.1 - 84.2, входы которых являютс.ч входами блока регулирования, выходы 85 и 86 И элементов, RS-триггеры 87,1 - 87,2 с выходами 88 и 89, которые являются выходами блока 2 регулирования.

Формирователь 51 импульсов управления содержит (фиг.4) элементы И 90,1 и 90,2, входы которых являются входами формирователя, элементы ИЛИ 91,1 - 91,2, выходы 65 и 66 которых являются выходами формирователя.

Для фаз В и С вьшолнение датчиков 53 нуля тока, блока 52 регулирования начальной фазы и формирователя 51 импульсов управления аналогично,

В предлагаемом способе управления формируют две модулированные последовательности 19,20 (фиг.1 с перио- дом повторения 60 эл.град), в первой 19 из которых закон модуляции 17 соответствует значению синусоидальной функции на интервале О - 60 эл,град, во второй 20 из которых закон модуляции 18 соответствует значению синусоидальной функции на интервале 60 - 120 эл, град, формируют шесть нерегулируемых импульсов 21-26 длительностью 60 эл,град, сдвинутых один от другого на 60 эл, град, формируют на интервале О - 240 эл,град, последовательность 27 импульсов управления вентилем каждой фазы в течение периода выходной частоты, при этом используют четыре из шести нерегулируемых импульсов, причем на первом интервале О - 60 эл, град используют первую 19 модулированную последовательность импульсов, на втором интер вале 60 - 120 эл.град - нерегулируемый импульс длительность 60 зл.град, на третьем интервале 120 - 180 эл, град - вторую 20 модулированную последовательность импульсов, на чет- вертом интервале 180 - 240 зл.град - инверсную относительно первой модулированную последовательность импульсов, при этом модуляцию осуществляют перемещением переднего фронта импуль са, а на каждый вентиль инвертора по дают сформированную последовательнос импульсов управления, начиная с момета перехода значения тока соответствующей фазы через нуль,

Устройство работает следующим образом.

Генератор 46 импульсов (фиго2) формирует на выходе последовательнос импульсов заданной частоты, кратной частоте напряжения на выходе инвертора, и запускает этими импульсами счетчик 47, импульсы со старшего разряда которого используются как тактовые и управляют фазорасщепителем 54, Одновременно с выходов счетчика 47 дешифратором 48 считываются коды чисел, определяющих длительности модулированных импульсов и на выходах RS-триггеров 87,1 - 87,2 формируются импульсные последовательности 19,20, смодулированные по синусоидальному закону на участках соответственно О - 60 эл, град,и 60 - 120 эл.граД; и поступают с выходов 55 дешифратора на коммутатор 50, С выхода фазорас- щепителя 54 (фиг„2) прямые импульсы и инверсные им поступают на вход 58 распределителя 49 и вход 59 блока 52 регулирования начальной фазы - импульсов управления (фиг,4). На выходе 56 распределителя 49 формируются нерегулируемые т-шульсы 21 - 26 (фиг,2) длительностью 60 эл,град сдвинутые один от другого -на 60 эл,град. Например, формирование .импульсов 21 осуществляется следующи образом. На входы элемента И 71,1 (фиг,3) поступают импульсы 73 и 74, на выходе элемента И 71,1 образуется сигнал Нуль длительностью 60 эл, град, интервал 34 - 40 (фиг.1), который поступает ка элемент 72.1 инвертора (фиг,3), с выхода которого снимается сигнал 21 (фиг.З и 1), Формирование импульсов 22 - 26 осуществляется аналогично элементами 71,2 71,6, 72,2 - 72.6 (фиг.З), С выхода 56 распределителя 49 (фиг.2) импульсы 21 - 26 (фиг,1) поступают на одни входы коммутатора 50 (фиг.4), одновременно на другие входы коммутатора 50 поступают выходные сигналы дешифратора 48. Рассмотрим формирование импульсов 27 (фиг.1), используемых для управления вентилем 1 фазы А инвертора (фиг.5). На одни входы элементов И 79,1 - коммутатора 5Q (фиг,3) поступают соответственно сигналы 21, 23,24 с распределителя 49, а на другие входы этих же элементов, поступают соответственно сигналы 19,20,82 (фиг.З) с дешифратора 48 (фиг,2), Импульсная последовательность 82 является инверсной относительно импульсной последовательности 19. На выходах элементов 80,1 - 80,3 (фиг.З) инверторов формируются модулированные последовательности 19,20,82, соответствующие 60 эл, град интервалам 34 - 40, 41 - 42,,

42 - 43 (фиг.1), ко,торые поступают на входы элементов ИЛИ 81 (фиг.З), на четвертый вход которого одновре- . менно поступает последовательность 22 (фиг.1 и З), На выходе элемента 5 ИЛИ 80.4 формируется импульсная последовательность 27 (фиг.1). Формирование последовательности 28, используемой для управления вентилем 2 фазы А инвертора (фиг.1), и последо- О вательностей, используемых для управления вентилями 3-6 инвертора, осуществляется аналогично коммутато- ром (фиг.4), сигналы поступают с его выходов 64 на входы формирователя 5

51 импульсов управления. На другие входы формирователя 51 поступают сигналы с вькода 63 блока 52 регулирования начальной фазы, на входы которого подаются сигналы 60-62 20 (фиг.2) с датчиков 53 нуля тока и сигналы 59 с. фазорасщепителя. Рассмотрим формирование импульсов управления 65 и 66 (фиг.2 и 4) вентилями 1 и 2 инвертора (фиг.5). С датчика 53 нуля тока (фиг.2 и 4) сигнал 60 поступает на элементы И 84.1, 84.2 (фиг.4), на другие входы которых подаются соответственно сигналы с фа- зорасщепителя 54 (фиг.2). Выходные 30 сигналы 85 и 86 (фиг.4) элементов И поступают на R-входы RS-триггеров 87.1 и 87.2 (фиг,4), на S-входы которых поступают сигналы фазорасщепи- теля 54 (фиг.2). В результате на 35 выходе блока 52 регулирования формируются сигналы с начальной фазой, соответствующей переходу тока фазы А через нуль. Сигналы 88 и 89 (фиг.4) подаются на одни входы элементов И 40

90.1и 90.2 (фиг.4) формирователя 51 (фиг.2), на другие входы элементов И поступают сигналы 27 и 28 (фиг.1).с коммутатора 50 (фиг,2). Проинвертированные схемами 91.1 и 45

91.2(фиг.4) сигналы 65 и 66 являются выходными сигналами устройства. На фиг.4 приведены те же выходные сигналы 29 - 32 устройства для раз-. личных углов нагрузки, при этом сиг- 50 налы 29 и 30 формируются для коэффи- циента сдвига cos 1, 0,707 ( if

45 зл.град), а сигналы 31 и 32 формирзтотся- для коэффициента .сдвига фазы cos t 0,259 ( Ч 75 эл. град).

Формула изобретения

Способ управления трехфазным мостовым инвертором на полностью управляемых вентилях, заключающийся в том, что задают сигнал с частотой равной выходной частоте инвертора, формируют две модулированные последовательности импульсов, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертора, улучшения энергетических показателей инвертора и упрощения, формируют две вышеуказанные модулированные последовательности импульсов с периодом повторения 60 эл. град, в первой из которых закон модуляции соответствует значению синусоидальной функции на интервале 0-60 эл.град, во второй из которых закон модуляции соответствуе значению синусоидальной функции на интервале 60 - 120 эл.град, формирую шесть нерегулируемых импульсов длительностью 60 эл„град, сдвинутых один от другого на 60 эл.град, причем на первом интервале 0-60 эл. град на каждый вентиль каждой фазы инвертора подают первую модулированную последовательность импульсов, на втором интервале 60 - 120 эл.град подают нерегулируемый импульс длительностью 60 эл.град, на третьем интервале 120 - 180 эл.град подают вторзпо модулированную последовательность импульсов, на четвертом интервале 180 - 240 эл.град подают инверс пую относительно первой модулированную последовательность импульсов, пр этом изменение коэффициента модуляци осуществляют перемещением переднего фронта импульсов, а отсчет интервалов для каждого вентиля инвертора каждой фазы осуществляют, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль.

UUUUUtl

фиё.1

фие.2

«Н J

Puts

.

Tfa

53

К

jr

8 Z7

65

86

ST

SS2

ЙГ;

М

LJL:i:

Составитель С.Лузанов Редактор Т.Лазоренко Техред л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5807/51 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

J

фиги

J«f|/5jj/.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной .технике, и может быть использовано при построении систем преобразователь - асинхронный двигатель с автономными инверторами напряжения, регулируемыми по принципу широтно- импульсной модуляции. Цель изобретения - улучшение формы напряжения и тока на выходе инвертора, улучшение энергетических показателей инвертора и упрощение. В данном способе на интервале 0-240 эл.град периода выходной частоты формируют последовательности импульсов управления вентилем, каждой фазы. Последовательность импульсов состоит из модулированных и .«емодулированных участков. 5 ил. i (Л С оо СП О) О1 00