Способ управления трехфазным автономным инвертором напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке регулируемых или стабилизированных автономных трехфазных инверторов напряжения.

Целью изобретения является уменьшение массогабаритных показателей выходного фильтра путем улучшения гармонического состава выходного напряжения инвертора.

На фиг.1 изображена упрощенная структура силовой цепи трехфазного мостового инвертора, выполненного на полностью управляемых вентилях; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие предложенный алгоритм управления; на фиг.З - зависимость величины коэффициента К от гц на фиг.4 - характеристики спектрального состава выходного напряжения регулируемого инвертора;.на фиг„5 - функциональная схема системы управления, реализующая предложенный способ„

Силовая схема трехфазного мостового инвертора (фиг.1) содержит шест полностью управляемых вентилей фаз А,В,С, каждый чз которых зашунтиро- ван в обратном направлении диодом. К выходным зажимам преобразователя присоединены фазы Z ZB Zc нагрузки, соединенной в звезду.

На фиг.2 приведена временная диаграмма (циклограмма) переключения, вентилей фаз А и В катодной группы

мостового инвертора, а также кривая линейного выходного напряжения преобразователя применительно к варианту п 4, когда внутри тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей формируется по четыре основных управляющих сигнала (выключающих вентили сигнала в зоне проводимости и включающих, сигнала в зоне закрытого сое- тояния вентилей) с продолжительность Д. Одновременно внутри крайних 30- градусных участков зон проводимости и закрытого состояния вентилей гене рируются дополнительные сигналы управления, по два- на каждом из указанных участков, ближние к границам полупериодов, фронты которых формируются, как пс/казано на фиг.2, путем сдвига на 60 эл.град в сторону о тс та- . вания или опережения ближних к середине полупериодов фронтов еоответст- вующих одноименных (то есть выключающих или включающих вентили) основных сигналов управления. Продолжитель

5

ю

425704

кость ft указанных дополнительных сигналов при этом на всем диапазоне регулирования находится в следующей функциональной зависимости с числом п и длительностью основных сигналов

управления А (-- - ) эл.град.,

где-К - безразмерный коэффициент, выбираемый, в зависимости от требуемого значения п, в соответствии с данными, приведенными на фиг.З. Так, при , имеем ,303, соответственно

0,303 ( T5-ft) эл.град. В частности, при 0, что соответствует максимальной величине выходного напряжения преобразователя,$ 3,638 эл.град.

Как следует из фиг.З, численное зна- чение К, определенное исходя из условия максимального уменьшения ампли(-туд паразитных гармоник спектра,

близких к основной, последовательно уменьшается с ростом п, асимптотичес15

20

0

5

0

5

ки приближаясь к граничному значению. 5 равному 0,268.

Анализ формы кривой линейного вы- гходного напряжения инвертора показы- ваёт что генерирование дополнительных описанных выше сигналов управления приводит к появлению на крайних участках выходной полуволны дополнительных импульсов и к соответствующему уменьшению продолжительностей части основных выходных импульсов. Тем самым в трехфазном мостовом инверторе реализуется закон управления, близкий к алгоритмам широтно-импуль- сной модуляции, способствующей улучшению спектрального состава выходных кривых. Это подтверждается построенными на фиг.4 характеристиками гармонического состава выходного напряжения инвертора, управляемого по предложенному способу (сплошные кривые), сопоставленными с аналогичными характеристиками преобразователя, управляемого по способу-прототипу (пунктирные линии) для вариантов и , которыми наглядно иллюстрируется заметное, вплоть до нулевых значений, снижение амплитуд наиболее близких к основной пятой и седьмой гармонических составляющих спектра кривой выходного напряжения.

На фиг.5 изображена функциональная схема системы управления, реализующей описанный способ применительно к варианту пеЗ. Система, выполненная по вертикальному принципу,

0

5

10

51642570

содержит генератор тактовых импульсов 1, связанный со входами четырехразрядного регистра 2 и генератора развертывающего линейно-изменяющегося напряжения 3, источники опорного 4 и управляющего 5 напряжений, сумматоры 6-8, суммирующий усилитель 9, связанный с сумматором 10, компараторы 11-14 с выходными формирователями коротких однополярных импульсов, дизъюнктор 15 и счетные триггеры 16 и 17, присоединенные выходами к логическому распределителю управляющих импульсов 18.

Принцип функционирования системы поясняется пунктирными кривыми, показанными на временной диаграмме (фиг.2). Частота следования тактовых импульсов генератора 1 в 12 раз превышает выходную частоту инвертора. Частота развертывающего пилообразного симметричного в обе стороны напряжения Uj генератора 3 в шесть раз выше выходной частоты. Напряжение источника опорного напряжения 4 в п раз меньше амплитуды сигнала Uj. Величиной напряжения U источника 5 регулируется значение параметра Д и, соответственно5 величина выходного напряжения преобразователя. Коэффициент передачи суммируюпего усилителя 9 равен 2К, при этом амплитуда сигнала UQ на выходе усилителя 9 пропорциональна значению параметра у . На выходах компараторов 11-14 осуществляется выделение сигналов на формирование фронтов управляющих сигналов, которые через дизъюнктор 15 и непосредственно поступают на входы счетных триггеров 16 и 17, связанных с распределителем 18. Выраженные в цифровой форме состояния выходов регистра 2 за период выходной частоты записываются как 1000, 1001, 0010, ООП, 0000, 0001, 1010, 1011, 1011, 1101, 1110, 1111. Логические функции, реализуемые распределителем 18 и поступающие в форме

+ B Q4Q2q,u17 + (UQ2Q, + Q3Q2Q, + QsQzQtUi + Q + Q QjQzu 6 +

+ ,7 - JUQgQz.Q, ;

Q3Q2Q«U 7 + Q3Q2Q, + + , +JUQiQiU,7 + ,б + + Q5u,6 +Q4Q3Q,U17 + Q4Q2Q, .

Формула изобретения

Способ управления трехфазным авто номным инвертором напряжения, заключающийся в том, что основные вентили разных фаз инвертора периодически включают и выключают с взаимным фа- 15 зовым сдвигом в 60 эл.град, при этом для каждого основного вентиля в течение одного полупериода от 0 до 180 эл.град. формируют зону проводимости, в течение другого полупериода 20 от 180 до 360 эл.град. формируют зон лзакрытого состояния, тактовый интервал зоны проводимости от 60 до 120 эл.град. и тактовый интервал зоны закрытого состояния от 240 до 300 25 эл.град. разбивают на п отрезков протяженностью 60/п эл.град., в середине каждого из которых формируют соответственно основные сигналы выключения и включения вентилей с 30 длительностью , отличающий с я тем, что с целью уменьшения массогабарнтных показателей вы-., ходного фильтра путем улучшения гармонического состава выходного напря- ,с жения инвертора, для каждого основного вентиля внутри интервалов 0-30, . 150-180, 180-210, и 330-360 эл.град. генерируют дополнительные сигналы выключения и включения вентилей, 40 ближние к границам полупериодов

фронты которых формируют путем сдвига на ±60 эл.град. ближних к середине полупериодов фронтов соответствующих одноименных основных сигналов 45 включения и выключения (на -«-60 эл, .град на интервалах 150-180 и 330- 360 эл.град. и на -60 эл.град на интервалах 0-30 и 180-210 эл.град,).

при этом длительность дополнитель- импульсов управления на соответствую- 50 ных сигналов управления определяют щие вентили инвертора, имеют нз функциональной зависимости щий вид: к(60/п-) эл.град., где численное значение коэффициента К опреде-A Q4Q3QaQ( + Q4Q.3QiQt + (U hQzQH + +

+ Q2Ut6 + Q3U16 + +

+ ,u57.

даяется в соответствии с зависимостью 55-К от п, приведенной на фиг.З описания.

0

+ B Q4Q2q,u17 + (UQ2Q, + Q3Q2Q, + + QsQzQtUi + Q + Q QjQzu 6 +

+ ,7 - JUQgQz.Q, ;

Q3Q2Q«U 7 + Q3Q2Q, + + , +JUQiQiU,7 + ,б + + Q5u,6 +Q4Q3Q,U17 + Q4Q2Q, .

Формула изобретения

Способ управления трехфазным автономным инвертором напряжения, заключающийся в том, что основные вентили разных фаз инвертора периодически включают и выключают с взаимным фа- 5 зовым сдвигом в 60 эл.град, при этом для каждого основного вентиля в течение одного полупериода от 0 до 180 эл.град. формируют зону проводимости, в течение другого полупериода от 180 до 360 эл.град. формируют зону лзакрытого состояния, тактовый интервал зоны проводимости от 60 до 120 эл.град. и тактовый интервал зоны закрытого состояния от 240 до 300 5 эл.град. разбивают на п отрезков протяженностью 60/п эл.град., в середине каждого из которых формируют соответственно основные сигналы выключения и включения вентилей с 0 длительностью , отличающий с я тем, что с целью уменьшения массогабарнтных показателей вы-., ходного фильтра путем улучшения гармонического состава выходного напря- с жения инвертора, для каждого основного вентиля внутри интервалов 0-30, . 150-180, 180-210, и 330-360 эл.град. генерируют дополнительные сигналы выключения и включения вентилей, 0 ближние к границам полупериодов

фронты которых формируют путем сдвига на ±60 эл.град. ближних к середине полупериодов фронтов соответствующих одноименных основных сигналов 5 включения и выключения (на -«-60 эл, .град на интервалах 150-180 и 330- 360 эл.град. и на -60 эл.град на интервалах 0-30 и 180-210 эл.град,).

даяется в соответствии с зависимостью 55-К от п, приведенной на фиг.З описания.

+ f

+A

5

H

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке регулируемых или стабилизированных преобразователей. Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряжения инвертора. Способ равления базируется на алгоритме 180-градусного симметричного управления ключами трехфазного инвертора, при котором в серединах зон управления, внутри тактовых интервалов 60- градусных продолжительностей, сим- ч метрично относительно центров указанных зон формируется п основных сигналов управления продолжительностью 1U Для компенсации паразитных гармоник спектра внутри крайних 30-градусных участков зон управления формируют дополнительные сигналы управления, местоположения ближних к границам зон управления фронтов которых находят путем сдвига на Ј60 эл.град.ближних к серединам зон н управления фронтов соответствующих одноименных основных сигналов управ- лениЯу а длительность дополнительных сигналов управления связана с продолжительностью основных импулъ - сов кривой выходного напряжения линейной зависимостью, определяемой через коэффициент пропорциональнос - ти К. 5 ил. § оэ ю ед

-A

;

-я

-с

н

3

I г А

28

Zc

фие.1

Фиг.Ъ