Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором Советский патент 1988 года по МПК H02M7/537 

k)

N9 00

со

41

Изобретение относится к электро- ,технике, в частности к устройствам |управления преобразователями, и мо- жет быть использовано при создании трехфазных преобразователей энергии на полностью упр.авляемых вентилях.

Цель изобретения - расширение полосы воспроизводимых частот сигнала без искажения его формы.

На фиг. 1 изображено схематически устройство для управления трехфазным мостовым инвертором; на фиг, 2 - диаграммы сигналов задания и фазных токов.

На фиг. 1 обозначены: первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры сигналов задания и обратной связи по току I первый 4, второй 5 и третий 6 нуль-органы; четвертый 7, пятый 8, шестой 9, пер- вый 10, втдрой 11 и третий 12 релейные . элементы; тринадцатый 13, четырнадцатый 14, девятнадцатый 15, двадцатый 16. пятнадцатый 17, шестнадцатьш 18, двадцать первьш 19, двадцать второй 20, семнадцатый 21, двадцать третий 22, двадцать четвертый 23, восемнад- цатый 24, второй 25, третий 26, первый 27, восьмой 28, девятый 29, двадцать восьмой 30, четвертый 31, двад- цать пятый 32, десятый 33, двадцать девятый 34, пятый 35, двадцать шестой 36, одиннадцатый 37, тридцатый 38, шестой 39, двадцать седьмой 40, двенадцатый 41 и седь- мой 42 элементы И-НЕ; первый 43, второй 44, третий 45, четвертый 46, пятый 47, шестой 48 элементы И; первый 49, второй 50, третий 51, четвертый 52, пятый 53, шестой 54 элементы за- держки; первый 51, второй 56, третий 57 элементы НЕ; силовые ключи 58-63 (транзисторы) инвертора; блокирующие (обратные) диоды 64 - 69; Датчики 70 72 тока в фазах нагрузки; фазные нагрузки А, В и С.

Устройство работает следующим образом.2 jНапример, на участке от :;- до ir .

Сфиг. 2) сигнал задания нзменя-

ется от и,,р до О, измё iT

няется от О до U,, U,c изме47Г

няется от до U,. 3

На этом участке изменения входных сигналов задания на выходах нуль-органов 4 и 5 появляются логические

единицы, кторые через элементы задержки 49 и 50 положительного перепада входнйго сигнала поступают на входы элементов И 43 и 45 соответственно, тем самым разрешая прохождение сигналов по другим входам этих элементов. Задержка положительного перепада необходима для исключения сквозных токов в силовых ключах преобразователя. Элементы задержки выполнены таким об разом, что на отрицательный перепад сигнала влияния не оказывают, поэтому силовые ключи закрываются без запаздывания . Выходные сигналы нуль-органов 4 и 5 через элемент И-НЕ 25 поступают на вход элемента И-НЕ 42, выход которого соединен с входом элемента И 48. Если сигналы отрицательных обратных связей 1(,(,д. i-ocB осс ° дах сумматоров 1 - 3 не превышают по модулю сигналов задания фазных токов U-ift ic соответствено, то на выходе элемента И 48 появляется логическая единица и транзистор 63 открыт до прихода на вход элемента И 48 логического нуля. На вторые входы элементов И 43 и 45 через элементы И-НЕ 31, 32 и 36,. 35 поступают сигналы с прямых выходов релейных элементов 10 и 11 соответственно. При положительном сигнале рассогласования на входе релейного элемента 11, равном гистерезису (+,) этого релейного элемента, на прямом его выходе появляется логическая единица и транзистор 60 открывается. Ток нарастает по цепи +и, 60, 71, В, С, 72, 63, -и. После достижения током в нагрузке В значения, превьш1ающего сигнал задания на величину (- ,), на прямом выходе релейного элемента 11 появляется логический нуль и транзистор 60 закрывается. Ток начинает спадать по цепи -и, 67, 71, В, С, 72, 63, -U. В результате из контура спадания тока нагрузки исключаемся источник питания, т.е. реализуется однополярная широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Аналогичным образом работает релейный регулятор тока в фазе А, с той лишь разницей, что формируется спадающий в нагрузке ток. Скорость спадания тока при однополярной ШИМ ограничена параметрами постоянной времени нагрузки. При больших скоростях спадания сигнала задания фазного тока и при выключенном транзисторе 58 ток в нагрузке А спадает медленнее, чем

3 и

142

сигнал задания и,д и сигнал рассогласования на выходе сумматора 1 в том случае продолжает увеличиваться до значения, определяемого гистерезисом () релейного элемента 7, когда на его инверсном выходе появляется логическая единица. В результате на выходе элемента И-НЕ 13 появляется логический нуль и транзистор 63 закрывается. Ток в фазе А нагрузки начинает спадать по контуру -и„, 65, 70, А, С, 72, 68, -«-Up, а в фазе В при включенном транзисторе 60 ток спадает по контуру +и, 60, 71, В, С, 72, 68, +и В контур спадания тока нагрузки фазы А входит источник питания, а из

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, состоящим из шести силовых ключей, блокирован- ных обратными диодами с трехфазной 15 нагрузкой без нулевого провода, в каждой фазе которого установлен датчик тока, и содержащее три сумматора, три нуль-органа, три симметричных релейных элемента с положительными гисконтура спадания тока нагрузки фазы В он исключен. За счет этого скорость спадания тока в фазе А выше, чем в терезисами, три элемента НЕ, двенад- зе В. При уменьшении тока в фазе А до дать элементов И-НЕ, шесть элементов того момента, конда на вькоде сумматора 1 появляется сигнал рас огласо- вания, равный ), на инверсном

И и шесть элементов задержки, причем выход первого нуль-органа соединен с входом первого элемента задержвьосоде релейного элемента 7 появляет- 25 ки, входом первого элемента НЕ и перся логический нуль, транзистор 63 крывается, и процесс повторяется.

отвыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход второго нуль-органа соединен с входом второго элемента задержки, входом второго злеменНа участке а-б ток в нагрузке фазы А возрастает при открытом ключе 58.зо та НЕ и первым входом третьего и вто1422337

Использование устройства для управления трехфазным мостовым инвертором позволяет расширить диапазон воспроизводимых частот трехфазного синусоидального cигнaJ:a без искажения его формы.

Формула изобретен и я

10

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, состоящим из шести силовых ключей, блокирован- ных обратными диодами с трехфазной нагрузкой без нулевого провода, в каждой фазе которого установлен датчик тока, и содержащее три сумматора, три нуль-органа, три симметричных релейных элемента с положительными гистерезисами, три элемента НЕ, двенад- дать элементов И-НЕ, шесть элементов

терезисами, три элемента НЕ, двенад- дать элементов И-НЕ, шесть элементов

И и шесть элементов задержки, причем выход первого нуль-органа соединен с входом первого элемента задержвыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход второго нуль-органа соединен с входом второго элемента задержки, входом второго злемен

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления трехфазным мостовым транзисторным инвертором, нагрузка которого соединена в звезду без нулевого провода. Цель изобретения - расширение полосы воспроизводимых частот сигнала без искажения его формы - достигается тем, что в схему введены три релейньпс элемента, соединенных определённым образом. В зависимости от величины и знака сигнала рассогласования между заданным и текущим значениями и фазного тока и в зависимости от частоты противо-ЭДС и постоянной времени цепи фазной нагрузки часть ключей инвертора работает в режиме двухполярной модуляции. При малых частотах инвертор работает в режиме однополярной модуляции. В итоге при синусоидальном токе в нагрузке обеспечивается минимум потерь энергии в системе. 2 ил. СЛ

На участке б-в ток в фазе А уменьшается таким образом, что рассогласование на выходе сумматора 1 сначала уменьшается, а затем возрастает до значения ( 33 счет того, что скорость }1зменения сигнала задания УЗД вьпле, .

чем скорость спадания тока в активно- индуктивной нагрузке. В момент времени, определяемый точкой в, закрыва

35

рым входом второго элементов И-НЕ, выход третьего нуль-органа соедине с входом третьего элемента задержк входом третьего элемента НЕ и втор входами первого и третьего элемент И-НЕ, выход первого сумматора соед нен с входом первого релейного эле мента, выход второго сумматора сое нен с входом второго релейного эле

ется транзистор 63, и ток спадает од- 40 мента, а вьЛод третьего сумматора

новременно и в фазе А, и в фазе В. В момент времени, определяемый точкой 4, ключи 58 и 63 открьшаются, и ток в фазах А и В возрастает. В точке д сигнал рассогласования на выходе сумматора 1 достигает значения, равного гистерезису (- ) релейного элемента 10, и ключ 58 закрывается, но сигнал рассогласования продолжает возрастать до момента времени, определяемого точкой е, когда ключ 63 закрывается. Ток в фазах А и В начинает спадать, т.е. повторяется процесс, аналогичный процессу в точке в В фазе С ток определяется суммой токов в фазах А и В. Аналогичным образом работает устройство на других временных интервалах сигналов задания фазных токов.

5

рым входом второго элементов И-НЕ, выход третьего нуль-органа соединен с входом третьего элемента задержки, входом третьего элемента НЕ и вторыми входами первого и третьего элементов И-НЕ, выход первого сумматора соединен с входом первого релейного элемента, выход второго сумматора соединен с входом второго релейного элесоединен с входом третьего релейного элемента, выход первого элемента НЕ соединен с входом четвертого элемента задержки и первыми входами седьмого и восьмого элементов И-НЕ, выход второго элемента НЕ соединен с входом пятого элемента задержки, первым входом девятого и вторым входом восьмого элементов И-НЕ, выход третьего

элемента НЕ соединен с входом шестого элемента задержки и вторыми входами седьмого и девятого элементов И-ПЕ, выходы первого, второго, третьего, седьмого, восьмого, девятого элементов И-НЕ соединены соответственно с первыми входами одиннадцатого, двенадцатого, десятого, пятого, шестого, четвертого элементов И-НЕ, первые входы первого, второго, третьего.

четвертого, пятого, шестого элементов И соединены соответственно с выходами первого, четвертого, второго, пятого, третьего, шестого элементов задержки, а вторые входы этих элементов И соединены соответственно с выходами четвертого, десятого, пятого одиннадцатого, шестого, двенадцатого элементов И-НЕ, входы первого, второго и третьего нуль-органов соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматго- ров, вторые входы которых предназначены для соединения соответственнр с выходами датчиков тока, выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого элементов И предназначены для соединения соответственно с управляющими входами первого, четвертого, второго, пятого, третьего и шестого силовых ключей, отличающееся тем, что, с целью расширения полосы ворпроизводимых

частот сигнала без искажения его фор- 25 соединены с выходом первого элемента мы, в него введены четвертый, пятый НЕ, вторые входы двадцать первого, и шестой релейные элементы, входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего сумма30

торов и восемнадцать элементов И-НЕ с тринадцатого по тридцатый включительно, причем выходы тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого, восемнадцатого, девятнадцатого, двадцатого, двадцать первого, двадцать второго, двадцать третьего, двадцать четвертого элементов И-НЕ соединены с третьими или четвертыми входами соответственно шестого, четвертого, шестого, второго, четвертого, второго, третьего, пятого, первого, пятого, первого, третьего элементов И, первые входы тринадцатого, пятнадцатого,, шестнадцатого, восемнадцатого элементов И-НЕ соединены с выходом второго нуль-органа, первые входы четырнадцатого, сем- надцатого и вторые входы тринадцатого и пятнадцатого элементов И-НЕ соединены с выходом первого нуль-органа, вторые входы четырнадцатого, шестнад цатого, семнадцатого, восемнадцатого элементов И-НЕ соединены с выходом третьего нуль-органа, третьи входы тринадцатого, четырнадцатого и лер- вьй вход двадцать пятого элементов И-НЕ соединены с инверсным выходом

двадцать третьего и третьи входы двад цать второго и двадцатого элементов И-НЕ соединены с выходом второго элемента НЕ, третьи входы девятнадцато35

40

го, двадцать первого, двадцать четвертого и двадцать третьего элементов И-НЕ соединены С выходом третьего элемента НЕ, вторые входы двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого элементов И-НЕ соединены соответственно с прямыми выходами первого, второго, третьего релейньпс элементов, а выходы двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого элементов И-НЕ соединены с вторыми входами четвертого, пятого, шестого элементов И-НЕ соответственно, инверсные выходы первого, второго, третьего релейных элементов соединены соответственно с вторьтми входами двадцать пятого, двадцать шестого, двадцать седьмого элементов И-НЕ, вторые входы десятого, одиннадцатого, двенадцатого элементов И-НЕ соединены с выходами двадцать пятого, двадцать шестого, двадцать седьмого элементов И-НЕ соответственно, при этом положительный гистерезис четвертого, пятого и шестого гистерезисных 55 элементов превьш1ает положительный гистерезис первого, второго и третьего релейных элементов.

45

50

четвертого релейного элемента, третьи входы пятнадцатого, шестнадцатого и первый вход двадцать шестого элементов И-НЕ соединены с инверсным выходом пятого релейного элемента, третьи входы семнадцатого, восемнадцатого и первьй вход двадцать, седьмого элементов И-НЕ соединены с инверсным выходом шестого релейного элемента,

первые выходы девятнадцатого, двадцатого, двадцать восьмого элементов И-НЕ соединены с прямым выходом четвертого релейного элемента, первые

5 входы двадцать первого, двадцать второго,, двадцать девятого элементов И-НЕ соединены с прямым выходом пятого релейного элемента, первые входы двадцать третьего, двадцать четверто0 го, тридцатого элементов И-НЕ соединены с прямым вых-одом шестого релейного элемента, вторые входы девятнадцатого, двадцатого, двадцать второго, двадцать четвертого элементов И-НЕ

соединены с выходом первого элемента НЕ, вторые входы двадцать первого,

двадцать третьего и третьи входы двадцать второго и двадцатого элементов И-НЕ соединены с выходом второго элемента НЕ, третьи входы девятнадцато

35

40

го, двадцать первого, двадцать четвертого и двадцать третьего элементов И-НЕ соединены С выходом третьего элемента НЕ, вторые входы двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого элементов И-НЕ соединены соответственно с прямыми выходами первого, второго, третьего релейньпс элементов, а выходы двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого элементов И-НЕ соединены с вторыми входами четвертого, пятого, шестого элементов И-НЕ соответственно, инверсные выходы первого, второго, третьего релейных элементов соединены соответственно с вторьтми входами двадцать пятого, двадцать шестого, двадцать седьмого элементов И-НЕ, вторые входы десятого, одиннадцатого, двенадцатого элементов И-НЕ соединены с выходами двадцать пятого, двадцать шестого, двадцать седьмого элементов И-НЕ соответственно, при этом положительный гистерезис четвертого, пятого и шестого гистерезисных 55 элементов превьш1ает положительный гистерезис первого, второго и третьего релейных элементов.

45

50

ic