Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором Советский патент 1990 года по МПК H02M7/48 

ш

)

т)

О СО

сл

о

со

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании реверсивных электроприводов с широким диапазоном регулирования частоты вращения, например на основе вентильного двигателя. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей. Отсутствие режима одновременно открытого состояния и противотактных переключений ключей в стойках исключает возможность возникновения "сквозных" токов. Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором содержит модулятор 1 ширины импульсов, регистр 2 сдвига и блок 3 формирования управляющих сигналов. В устройство введены последовательно соединенные узел 5 определения полярности напряжения и узел 6 задержки, выходы которого подключены к соответствующим входам блока 3 формирования управляющих сигналов. 6 ил.

Фие.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в | еверсивных вентильных электроприво- ах с широким диапазоном регулирования частоты вращения. : Целью изобретения является улучшение энергетических показателей инвертора за счет устранения одновременного отпирания ключей стойки в ;момент реверса выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена принци- ;лиальная схема устройства для управ- 1ления трехфазным мостовым инвертором; 1на фиг. 2 а, б - схема широтно-им- пульсного модулятора и временные ди- аграммы, поясняющие пришщп .его ра- I боты; на фиг. 3 а, б - схема блока защиты и временные диаграммы, пояс10

15

Блок 4 заи1яты (фиг. 3) состоит из последовательно соединенных узла 5 определения полярности напряжения и узла 6 задержки. Узел 5 определения полярности напряжения выполнен на двух элементах НЕ 11, 12 и четырех .элементах 2И-НЕ 13 - 16, а узел 6 задержки - на двух элементах 17, 18 задержки и двух элементах 2И 19, 20. Выходы К1, К2 модулятора 1 ширины им пульсов подключены к входам первого элемента 2И-НЕ 13 и элементов НЕ 11, 12, выходы которых соединены с входа ми второго элемента 2И-НЕ 14. Выход первого элемента 2И-НЕ 13 соединен с первым входом третьего элемента 2И-Н 15, второй вход которого подключен к выходу .четвертого элемента 2И-НЕ 16

няющие принцип его работы; на фиг.4 - 20 первьш вход которого, в свою, очередь

, ,.,-г,лттлтт tr О ГТ МРИФЯ I

схема блока формирования управляющих сигналов; на фиг. 5 - временные диаг- раммы, поясняюп1тие принцип работы устройства; на фиг. 6 - упрощенная схема трезфазного мостового инвер- 25

тора.

I Устройство для управления трехс)аз:. ным мостовым инвертором (фиг. 1) содержит модулятор 1 ширины импульсов, регистр 2 сдвига, блок 3 фор№1рова- зо ния управляющих сигналов и блок 4 защиты, состоящий из узла 5 определе- : ния полярности напряжения и узла 6 : задержки. Выходные выводы К1, К2 модулятора 1 ширины импульсов соединены ; с входами .блока 3 формирования управляющих сигналов и блока 4 защиты. К соответствуюш т входам блока 3 формирования управляюшдх сигналов подключены выходы Q1, Q2, Q3 регистра 2. сдвига и выходы В и Н блока 4 защи- ты.

Модулятор. 1 ширины импульсов (Фиг. 2) состоит из. генератора 7 onop- j ного пилообразного напряжения, инвер- тир-ующего усилителя 8 с единичньвм коэффициентом усиления и двух компараторов 9, 10. Сигнал и зал задания величины выходного напряжения инвертора поступает на первые входы компа раторов 9, 10. Второй вход компаратора 9 соединен с выходом П1 генератора 7 и с входом инвертирующего усилителя 8, выход которого подключен к второму входу компаратора 10. Выходы компараторов 9, 10 образуют вы- ;Ходы К1, К2 модулятора 1 ширины им- пульсов.

.- 50

55

подключен к выходу элемента 2И-НЕ 1 а второй - к вь1ходу второго элемент 2И-НЕ 14. Выходы третьего и четвертого элементов 2И-ПЕ 15, 16 образую выходы З.М и Зн соответственно, узла определения полярности напряжения. Выходы элементов 17, 18 задержки по ключены соответственно к одному из входов элементов 2И 19, 20, вторые входы которых подключены к входам элементов 17, 18 задержки и вь ходам 3ц и з н узла 5 определения полярно ти напряжения.

Блок 2 формирования управляюирх сигналов (фиг. 4) содержит пять эле ментов НЕ 21 - 25, двенадцать элеме тов 4И 26 - 37 и шесть элементов 2И 38 - 43, соединенных между собой т что связи между вход.ами блока 3 фо миров -ния управляющих сигналов и е выходами, образованными выходами э ментов 2ИЛИ 38 - 43, определяются логическими выражениями:

Т1 QI.QZ.KI.B + Qi.Q2.K2.H Т4 Q1.Q2.K2.B + QI.Q.KJ.H Т2 (..К1.В + Q2.Q3.K2.H Т5 Q2.Q3.K2.B + Q2.q3.Kl.H ТЗ QS.QbKI.B 4 Q3.QJ.K2.H Т6 Q3.Q1.K2.B + Q3.Q1.K1.H

Выходы Т1 - Тб блока 3 формиров ния управляющих сигналов связаны с управляющими входами ключей 44 - 4 трехфазного инвертора (фиг. 6), об печивая формир.ование вькодного напряжения .

Устройство работает следуюиц м о разом.

5

Блок 4 заи1яты (фиг. 3) состоит из последовательно соединенных узла 5 определения полярности напряжения и узла 6 задержки. Узел 5 определения полярности напряжения выполнен на двух элементах НЕ 11, 12 и четырех .элементах 2И-НЕ 13 - 16, а узел 6 задержки - на двух элементах 17, 18 задержки и двух элементах 2И 19, 20. Выходы К1, К2 модулятора 1 ширины импульсов подключены к входам первого элемента 2И-НЕ 13 и элементов НЕ 11, 12, выходы которых соединены с входами второго элемента 2И-НЕ 14. Выход первого элемента 2И-НЕ 13 соединен с первым входом третьего элемента 2И-НЕ 15, второй вход которого подключен к выходу .четвертого элемента 2И-НЕ 16,

0 первьш вход которого, в свою, очередь

,.,-г,лттлтт tr О ГТ МРИФЯ I

25

зо

50

55

подключен к выходу элемента 2И-НЕ 15, а второй - к вь1ходу второго элемента 2И-НЕ 14. Выходы третьего и четвертого элементов 2И-ПЕ 15, 16 образуют выходы З.М и Зн соответственно, узла 5. определения полярности напряжения. Выходы элементов 17, 18 задержки подключены соответственно к одному из входов элементов 2И 19, 20, вторые входы которых подключены к входам элементов 17, 18 задержки и вь ходам 3ц и з н узла 5 определения полярности напряжения.

Блок 2 формирования управляюирх сигналов (фиг. 4) содержит пять эле- ментов НЕ 21 - 25, двенадцать элемен- тов 4И 26 - 37 и шесть элементов 2ИЛИ 38 - 43, соединенных между собой так, что связи между вход.ами блока 3 фор- миров -ния управляющих сигналов и его выходами, образованными выходами элементов 2ИЛИ 38 - 43, определяются сле- логическими выражениями:

Т1 QI.QZ.KI.B + Qi.Q2.K2.H Т4 Q1.Q2.K2.B + QI.Q.KJ.H Т2 (..К1.В + Q2.Q3.K2.H Т5 Q2.Q3.K2.B + Q2.q3.Kl.H ТЗ QS.QbKI.B 4 Q3.QJ.K2.H Т6 Q3.Q1.K2.B + Q3.Q1.K1.H

Выходы Т1 - Тб блока 3 формирования управляющих сигналов связаны с управляющими входами ключей 44 - 49 трехфазного инвертора (фиг. 6), обеспечивая формир.ование вькодного напряжения .

Устройство работает следуюиц м образом.

5

В соответствии с сигналом заданий величины выходного напряжения Ujg. мдулятор ширины импульсов обеспечивает формирование двух идентичных сдвнутых на 180 эл. град, последовательностей импульсов К1, К2 переменной скважности. Последовательности импульсов К1, К2 формируются путем сравнения опорного пилообразного напряжения П1 с выхода генератора 7 и напряжения П2 с выхода инвертирующе усилителя 8 с сигналом задания , Узел 5 определения полярности напряжения в зависимости от скважности прямоугольных импульсов К1, К2 (полярности сигнала U,) обеспечивает

или 3

Зад) формирование сигналов 3 ц г.

(фиг. 3). В элементах 17, 18 задерж

ки осуществляется задержка сигналов 3„ и 3ц по переднему фронту, а на выходах элементов 2И 19, 20 обеспечивается формирование сигналов типа В и Н. Регистр 2 сдвига обеспечивает формирование трехфазной последовательности прямоугольных импульсов Q1 - Q3 (фиго 5), которые вместе с сигналами К1, К2 и сигналами Б и Н поступают на входы блока 3 формирования управляющих сигналов, В соответствии с сигналами В или Н блок 3 формирования управляющих сигналов обеспечивает прохождение сигналов К1 К2 или К1, К2 на управляющие входы соответствуюпц-ix ключей 44 - 49 инвертора в течение 120 эл. град. Такой алгоритм управления обеспечивает работу в одной .фазе одного ключа в любой з.оне коммутации. Тем самым устранены условия для возникновения сквозных токов.

Отсутствие режима одновременного открытого состояния и противртактных- переключений ключей в стойках исклю

чает возможность протекания сквозных токов, что удучшает энергетические J показатели инвертора. Сигнал управле-/ ния без дополнительных искажений по- ступает на управляющие входы ключей, что повьшает диапазон регулирования.

Формула изобретения

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, содержащее модулятор ширины импульсов с выходами К 1, К 2, регистр сдвига с выходами Q 1, Q 2, Q 3 и блок формирования управляющих сигналов, выходы Т 1, Т 2,...Т 6 которого образуют выходные выводы устройства, а соответствующие входы подключены к выходам упбмянутых Модулятора ширины импульсов и регистра сдвига, отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей инвертора за счет устранения режима одновременного открытого состояния клю- чей стойки в момент реверса выходного напр} жения, в него введены последовательно включенные узел определения полярности выходного напряжения и .:. узел задержкиJвыходами В и Н подклю- ченньй к соответствующим входам блока формирования управляющих сигналов, причем связи между входами и выходами этого блока выполнены реализующими логические функции:

0

0

Т 5 Т 6

Q 1 Q 2 К 1 B+Q 1 Q Q 2 К 1 Q j (П К 1 Q 1 Q 2 К 2 Q 2 Q 3 К 2

Q 3 Q 1 К 2

, - 2 Q 3 B+Q 3 Q 1 B+Q 1 B+Q 2 B+Q 3

L-2 К 2

Q Q Q

H; H; H; H; H;

H,

45

a входы узла определения полярности вьг .одного напряжения подключены к выходам модулятора ширины импульсов.

Цзад

(5/

Л2

SJ

заЗ

. В Н

Т/ Т//

72 Т-Г

Г-1 Г-1EZZL

рвВбрс

ре Вер с

L

.i.. Л2 1 - 1L1x2.

Щ

1 I Ш

М I All

5Ш

-

fc

73 767/

72 7.

7:

75

Lfl.S.

ре Вер с

-

1 I Ш

fc

иг.В.

Составитель А, Чесноков Редактор А. Маковская Техред М.Дидык . Коррректор Т, Малец

Заказ 3392

Тираж 497

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Л нагрузка

Подписное