Устройство для управления инвертором тока Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управле- ния инверторами в вентильных электроприводах.

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик и повышение коммутационной способности инвертора тока.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит датчики 1 фазных напряжений по числу фаз нагрузки, задающий генератор 2 с выходами высокой и кратной ей низкой частоты, формирователи 3 синхронных импульсов по числу фаз нагрузки, входы которых подключены к датчикам 1, блоки 4 формирования сигналов управления по числу тиристоров инвертора, каждый из которых включает в себя реверсивный счетчик 5, RS-триггер б, первый и второй элементы И-НЕ 7 и 8, элемент 9 сравнения, элемент И 10. Выходы высокой и низкой частоты генератора 2 подключены ко входам элементов 7 и 8 каждого блока 4. Выходы элементов 7, 8 подключены соотвотст- веннг ко входам прямого и обратного счетг счетчика 5. Второй вход элемента 9 подктю- чен к выходу счетчика 5, а выход - к первому входу элемента 10. Прямой выход формирователя 3 каждой фазы соединен со вторым входом элемента 8 и триггера б одного блока 4 и со вторым входом элемента 7 другого блока 4 принадлежащих к одной фазе инвертора. Инверсный выход формирователя 3 соединен со вторым РЧОДОМ элемента 7 одного блока 4 и со вторым входом элемента 8 и S-входом триггера 6 другою блока 4. Выход триггера 6 в каждом блоке 4 соединен с третьим входом элемента 7. Выход каждого формирователя 11 импульсов управления соединен с выходом соответствующего элемента 10, а выход подключен к R-входу триггера 6 и счетчика 5 и через согласующий узел 12 к управляющему входу соответствующего тиристора инвертора. Выходы датчиков 13 и 14 тока соединены со входами формирователей 15 и 16 логических сигналов, выходы которых подключены ко входам элемента И 17. Выход элемента

Г;

О

ел о о

4 О

17 соединен со входом элемента НЕ 18 и с первым входом элемента И 19, второй вход которого подключен к выходу высокой частоты генератора 2. Выход элемента 18 подключен к входу первого одновибратора 20, инверсный выход которого соединен со входом второго одновибратора 21, выход которого соединен с R-входом счетчика 22, счетный вход которого соединен с выходом етарого элемента 19. Выход счетчика 22 подключен ко входу регистра 23, вход записи которого соединен с прямым выходом одновибратора 20. Выход регистра 23 подключен к первому входу сумматора 24, второй вход которого соединен с выходом задатчика 25 кода. Выход сумматора 24 подключен к входу элемента 9 в каждом блоке 4. Второй вход элемента 10 в каждом блоке 4 соединен с инверсным выходом формирователя 3 соответствующей фазы.

Устройство работает следующим образом. В соответствии с логикой работы тиристоров 26 - 31 инвертора тока импульс на открытие очередного тиристора (например, 26) должен подаваться с заданным углом опережения /3 относительно моментов равенства фазных напряжений статора двигателя нагрузки (см.фиг.2).

При подаче переменного напряжения на обмотку ротора асинхронного двигателя с фазным ротором по ней начинает протекать переменный ток, создающий вращающееся магнитное поле, наводящее в фазах статора ЭДС даже при неподвижном роторе.

Сигнал Хч с датчика 1 поступает на вход формирователя 3, который формирует два противофазных логических сигнала, синхронизированных с напряжением статора, причем сигнал Х2 имеет единичный уровень при отрицательной полярности соответствующего фазного напряжения, а сигнал Хз - при положительной.

Генератор 2 формирует сигналы Х4 и Xs различной частоты, причем от отношения частот зависит величина начального угла управления -у - л/К, где К 1X4/1X5. Величина начального угла управления /Зо задается равной нулю, т.е. .

Сигналы Хэ и Х4 генератора 2 поступают через элементы 7 и 8 на счетчик 5, причем сигнал Хтз с элемента 8 - на прямой вход, в течение положительного полупериода напряжения статора поступает сигнал низкой частоты, а с выхода элемента 7 (сигнал Xi4) на вход обратного счета в течение отрицательной полуволны напряжения статора поступает сигнал высокой частоты. Таким образом, после окончания положительного

полупериода напряжения статора на выходе счетчика 5 присутствует двоичный код, пропорциональный частоте напряжения статора, а после окончания обратного счета

нулевое состояние счетчика 5 возникает в момент равенства фазных напряжений, т.е. 0. Двоичный код с выхода счетчика 5 поступает на элемент 9. Сигналы с датчиков 13 и 14 поступают на формирователи 15 и

0 16, которые формируют логические сигналы Хе, Ху. длительность которых равна длительности протекания тока через соответствующие тиристоры инвертора. Сигнал Хб соответствует длительности протекания то5 ка через тиристор 31, а сигнал X - через тиристор 29.

Во время коммутации тока с тиристора 29 на тиристор 31 оба тиристора находятся в открытом состояние Интервал времени,

0 когда эти тиристоры одновременно проводят ток,является углом коммутации у. Длительность сигнала Ха с выхода элемента 17 соответствует времени коммутации ty , в

течение которого происходит коммутация тока. Сигнал Хе поступает на первый вход элемента 19, на второй вход которого поступает сигнал Х4. На выходе элемента 19 формируется последовательность импульсов Хэ, количество которых пропорционально 0 времениty.

С выхода элемента 19 сигнал Хэ поступает на счетчик 22, код на выходе которого пропорционален ty. Код с выхода счетчика

5 22 подается на вход регистра 23, выполняющего роль запоминающего устройства. С выхода регистра 23 код поступает на вход сумматора 24. Логика работы счетчика 22 и регистра 23 обеспечивается с помощью эле0 мента 18 и одновибраторов 20 и 21. На вход одновибратора 20 подается сигнал Хю, представляющий инверсию сигнала Хв. Первый одновибратор 20 формирует короткий сигнал Хц длительностью n 1/fX4. С ин5 версного выхода одновибратора 20 сигнал поступает на вход одновибратора 21, который формирует на выходе короткий импульс Xi2 длительностью Г2 S 1/fX4. Сигнал Хц, поступающий на вход записи регистра

0 23,приходит после того, как счетчик 22 заканчивает счет импульсов, в результате чего содержимое регистра 23 обновляется и становится равным коду на его входе. После того, как в регистре 23 записан новый код,

5 на R-вход счетчика 22 поступает импульс сброса Xi2, который переводит счетчик в нулевое состояние. Код с выхода регистра 23, пропорциональный времени коммутации ty , поступает на вход сумматора 24, на второй вход которого поступает код с выхода задатчика 25, пропорциональный времени t у , необходимому для восстановления

запирающих свойств тиристоров. Сумматор 24 суммирует указанные коды и передает сумму на входы элементов 9 блоков 4.

Формирование импульсов управления тиристорами инвертора осуществляется с запаздыванием на один период напряжения питания статора, поэтому для обеспечения необходимой точности достаточно обновлять информацию о длительности угла коммутации один раз за период.

Код с выхода сумматора 24 сравнивается с кодом счетчика 5. В момент равенства кодов на выходе элемента 9 появляется им- пульс, длительность которого определяется высокой частотой генератора 2.

Импульс с выхода элемента 9 поступает на первый вход элемента 10, на второй вход которого подается сигнал Xz с выхода формирователя 3. С выхода элемента 10 сигнал Хш поступает на вход формирователя 11. Наличие элемента 10 необходимо для исключения появления ложного импульса. На выходе формирователя 11 формируется импульс управления Xie необходимой длительности, который через узел 12 поступает на соответствующий тиристор инвертора. Сигнал Xie поступает на сброс счетчика 5 и триггера 6. Нулевой сигнал триггера 6 за- прещает прохождение импульсов через элемент 7 на вход обратного счета счетчика 5 до конца соответствующего полупериода напряжения статора. Величина угла запаса б задается двоичным кодом с выхода за- датчика 25. С увеличением выходной частоты инвертора величина угла запаса будет оставаться неизменной по времени. При увеличении времени коммутации ty пропорционально увеличивается код на выходе счетчика 22 и код на выходе сумматора 24, что приводит к увеличению угла опережения на интервал времени, равный длительности угла коммутации.

Устройство позволяет улучшить энергетические показатели инвертора и повысить его коммутационную способность за счет поддержания постоянного времени на восстановление запирающих свойств тиристоров.

Формула изобретения Устройство для управления инвертором тока, содержащее датчики фазных напряжений по числу фаз, задающий генератор с выходами высокой и кратной ей низкой частоты, формирователи синхронных импульсов по числу фаз, вход каждого из которых подключен к соответствующему датчику

5

Ю

15

20 5 0 5

0

5

0

5

фазного напряжения, блоки формирования сигналов управления по числу тиристоров инвертора тока, каждый из которых содержит реверсивный счетчик, RS-триггер, первый и второй элементы И-НЕ. выходы высокой и низкой частоты задающего генератора подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И-НЕ каждого блока формирования сигналов управления, в каждом из которых выходы первого и второго элементов И-НЕ подключены соответственно ко входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика. R-вход которого соединен с выходом формирователя импульсов управления и с R-входом RS-триггера, прямой выход формирователя синхронных импульсов каждой фазы соединен со вторым входом второго элемента И-НЕ и S-входом RS-триггера одного блока формирования сигналов управления и со вторым входом первого элемента И-НЕ другого блока формирования сигналов управления, принадлежащих к одной фазе инвертора, инверсный выход указанного формирователя синхронных импульсов соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ одного блока формирования сигналов управления, со вторым входом второго элемента И-НЕ и S-входом RS-триггера другого блока формирования сигналов управления, выход RS-триггера в каждом блоке формирования сигналов управления соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ, выход формирователя импульсов управления предназначен для подключения через согласующий узел к управляющему входу соответствующего тиристора инвертора, отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и повышения коммутационной способности, оно снабжено сумматором, задатчиком кода, регистром, счетчиком, двумя одновибра- торами, элементом НЕ, двумя элементами И, двумя формирователями логических сигналов, двумя датчиками токов фаз инвертора, каждый блок формирования сигналов управления снабжен элементом сравнения и элементом И, причем выход каждого датчика тока соединен со входом соответствующего формирователя логических сигналов, выходы которых соединены со входами первого элемента И, выход которого подключен ко входу элемента НЕ и к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом высокой частоты задающего генератора, выход элемента НЕ. подключен ко входу первого одновибрато- ра, инверсный выход которого соединен со входом второго одновибратора, выход которого соединен с R-входом счетчика, счетный

вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход счетчика подключен ко входу регистра, вход записи которого соединен с прямым выходом первого одновибрато- ра, выход регистра подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика кода, выход сумматора подключен к первому входу элемента сравнения в каждом блоке формирования импульсов управления, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, выход элемента сравнения подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом формирователя, синхронных импульсов соответствующей фазы, выход элемента И подключен ко входу формирователя импульсов управления.

Изобретение относится к электротелни ке и может быть ИСПОЛЬЗОРЭНО в вентильны/ электроприводах Цель изобретения -улучшение энергетических характеристик и повышение коммутационной способности инвертора тока В устройстве для управления инвертором тока использован цифровой принцип обработки сигналов Ошибка в обработке угла опережения включения силовых тиристоров не превышает периода высокой частоты задающ0 г мерглорл Эта частота выбирается, исхсдя из нообхо- димой точности управления 2 ил.

20

-угР

г

25

i

XI

linillllHNI I II I И Г

L

JL

I I I I I i I i I I I

Л1Ш

Ilillllil

MM