Устройство для управления инвертором Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к управлению ключевыми элементами инвертора с синусоидально модулированным управляющим напряжением.

Известно устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, содержащее два реверсивных делителя частоты, включающие выходные цифровые шины, выходные шины нулевого состояния и шины установки в нулевое состояние, распределитель импульсов, подключенный к выходу второго реверсивного делителя, и логический блок формирования сигналов управления, соединенный с выходными шинами распределителя импульсов и блока формирования сигналов управления, а также входную шину высокой частоты, формирователь, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и входной шиной цифрового управляющего сигнала, причем входная шина высокой частоты соединена с входом первого реверсивного делителя и чэрез делитель с переменным коэффициентом деления с входом второго реверсивного делителя, выходные шины первого и второго реверсивных делителей соединены с входом блока формирования импульсов, выходная шина нулевого состояния второго реверсивного делителя соединена через формирователь с шиной установки в ноль первого реверсивного делителя и делителя с переменным коэффициентом деления, а выходйая шина цифрового управляющего сигнала подключена к входу делителя с переменным коэффициентом деления.

Недостатком данного устройства является высокое содержание гармоник в выходном напряжений, особенно на низких частотах. Наличие этих гармоник может привести к модуляции момента двигателя. Это обусловленно тем, что устройство .генерирует напряжения с широтнр-импульсной модуляцией и огибающей трапецеидальной формы..

Известно также устройство для управления т-фазным мостовым инвертором с широтно-импульсной модуляцией, содержащее т-фазный генератор управляющего напряжения, выходы которого подключены к входам m блоков сравнения, другие входы которых соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, RS-триггеры и формирователи отпирающих импульсов по числу фаз инвертора (т + 1), элементы НЕ, элементы И-НЕ, дополнительные RS-триггеры по числу фаз, причем выход каждого блрка сравнения подключен к R-входам RSтриггеров и через элементы НЕ к R-входам дополнительных RS-триггеров, S-входы которых подключены к выходу элемента НЕ, вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, подключенным к S-входам RS-тpиггepoв,Инвepcныё выходы

этих RS-триггеров и прямые выходы дополнительных RS-триггеров через соответствующие элементы И-Н Е подключены к входам соответствующих формирователей импульсов.

0 Недостатком указанного устройства является низкая стабильность выходного напряжения из-за необходимости перестройки по частоте и амплитуде обоих генераторов - генератора управляющего

5 (модулирующего) напряжения и генератора опорного (пилообразного) напряжения, ко торые должны перестраиваться электрическим способом. Применение в устройстве готового генератора управляющего напряжения с многофазным выходом также является недостатком устройства, так как создание такого генератора в каждом конкретном случае применения электропривода представляет сложную техническую задачу.

5 Наиболее близким по технической сущ-

мости к предлагаемому является устройство для управления инвертором, содержащее реверсивный С14етчик, старший разряд которого выполнен по многофазной кольцевой

0 схеме, цифроаналоговые преобразователи, Подключенные к цифровым шинам младших разрядов реверсивного счетчика, распределитель импульсов, ключевые элементы которого управляются с цифровых шин старшего

5 разряда счетчика, и узлы сравнения с пилообразным опорным напряжением, причем выходные шины цифроаналоговых преобразователей через узлы сравнения подключены на входные шины распределителя

0 импульсов.

Недостатками известного устройства является низкая стабильность выходного напряжения из-за необходимости независимой перестройки по частоте и амплитуде

5 двух входных напряжений: тактовой частоты f на входе реверсивного счетчика и опорного напряжения на входах схем сравнения. Кроме того, из-за трапецеидальной формы огибающей содержание гармоник в выходном напряжении оказывается высоким. Устройство также не позволяет регулировать число коммутаций ключевых элементов инвертора с ростом частоты выходного напряжения, что снижает КПД электропривода за

5 счет динамических потерь в силовых злементах инвертора.

Цель изобретения - повышение стабильности частоты, улучшение гармонического состава выходного напряжения за счет применения одного стабильного генератора гармонического сигнала, из которого формируется выходное напряжение с гармонической огибающей и опорное (пилробразное) напряжение, а также снижение динамических потерь в силовых элементах инвертора за счет введения элементов задержки, Обеспечивающих снижение числа коммутаций при увеличении частоты выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления инвертором, содержащее распределитель импульсов, счетчик с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с входом распределителя импульсов, выходы которого подсоединены к первым входам идентичных блоков преобразования по числу фаз выходного напряжения, каждый из которых содержит генератор Пилообразного напряжения и первый блок сравнения, введены регулируемый усилитель, генератор гармонических колебаний, формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом генератора гармонических колебаний, а выход - со счетным входом счетчика с переменным коэффициентом деления, управляющие входы которого являются входами устройства, вход регулируемого усилителя соединен с выходом генератора гармонических колебаний, а прямой и инверсный выходы подключены к вторым и третьим входам каждогоблока преобразования соответственно, в каждый блок преобразования введены первый, второй и третий элементы задержки, первый, второй и третий элементы И, перв| гй и второй элементы ИЛИ, элемент И-НЕ, первый и второй счетные триггеры, второй блок сравнения и блок фиксации уровня, первый вход которого подсоединен К-второму входу блока преобразования, а второй вход соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, первый вход второго блока сравнения соединен с третьим входом блока преобразования, второй вход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, а вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены с выходрм блока фиксации уровня, вход первого элемента задержки соединен с выходом первого блока сравнения, входы второго и третьего элементов зддержки соединены с выходом второго блока сравнения, nepBbie входы первого и второго элементов И подключены к выходам второго и третьего a ieментов задержки, входы первого элемента ИЛИ подсоединены к выходам первого элемента задержки, первого и второго элементов И соответственно, счетный вход первого счетного триггера соединен с первым входом блока преобразования, а выходы - с входами генератора пилообразного напряжения и вторыми входами первого и второго элементов И соответственно, счетный вход второго счетного триггера соединен с одним из выходов первого счетного триггера, первые входы третьего элемента И и элемента И-НЕ подключены к выходам второго счетного триггера соответственно, а вторые входы - к выходу первого элемента ИЛИ, входы второго элемента ИЛИ подсоединены к выходу третьего элемента И и выходу элемента И-НЕ соответственно, а выход - к первому выходу блока преобразования и выходу устройства, при этом выходы первого и второго блоков сравнения соединены с вторым и третьим, выходами блока преобразования соответственно. С целью снижения числа коммутаций и уменьшения динамических потерь при увеличении частоты выходного напряжения, время задержки первого элемента задержки в два раза выше времени задержки второго элемента задержки, а время задержки третьего элемента в полтора раза выше времени задержки первого элемента задержки.

В автономных инверторах применяется наиболее экономичный ключевой режим работы силовых элементов, поэтому управляющее напряжение представляет собой широтно-импульсно-модулированный сигнал с синусоидальной огибающей, обеспечивающей наилучшие ди амические свойства электродвигателей. При этом необходима плавная и независимая регулировка электрическим путем частоты и амплитуды выходного сигнала (за счет изменения глубины модуляции) при высоком быстродействии и достаточной стабильности. Распространены методы синтезирования ШИМ с помощью микропроцессоров и микроэвм. Подавляющее число методов формирования ШИМ (в том числе и микропроцессорные) основаны на аппроксимации синусоидальной формы линейными функциями на отрезках времени различной длины. Предлагаемый метод метод непосредственного преобразования в ШИМ гармонического сигнала стабильной частоты.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для управления инвертором; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Устройство для управления инвертором содержит генератор 1 гармонических коле- . банйй, регулируемый усилитель 2 и формит рователь 3, входы которых подсоединены к выходу генератора 1 гармонических колебаний, счетчик 4 с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого соединен с выходом формирователя 3, а управляющие входы 5 И6 являются входами устройства, распределитель 7 импульсов, соединенный входом с выходом счетчика 4, идентичные блоки 8 (8, 8) преобразования по числу фаз выходного напряжения, первый вход 9 (э, Э) каждого из которых подключен к одному из выходов распределителя 7 импульсов. Прямой и инверсный выходы регулируемого усилителя 2 подсоединены к второму 10 и третьему 11 входам всех блоков 8 преобразования. Каждый блок преобразования содержит схему 12 фиксаций уровня, первый вход которой связан с вторым входом 10 блока 8 преобразования, генератор 13 пилообразного напряжения, выход которого соединен с вторым входом схемы 12 фиксации уровня, первую 14 и вторую 15 схемы сравнения, первые входы которых соединены с вторым 10 и третьим 11 входами блока 8 преобразования, а вторые входы - с выходом схемы 12 фиксации уровня, первый элемент 16 задержки, вход которого соединен с выходом первой схемы 14 сравнения, второй 17 итретий 18элементы задержки, входы которых подключены к выходу второй схемы 15 сравнения, первый 19 и второй 20 элементы И, первые входы которых связаны с выходами элементов 17 и 18 задержки соответственно, элемент ИЛИ 21, входы которого подсоединены к выходам элемента 16 задержки, элементов И 19 и 20 соответственно, первый счетный триггер 22, счетный вход которого соединен с входом 9 блока 8 преобразования, а выходи - с входами генератора 13 пилообразного напряжения и вторыми входами первого и второго элементов И 19 и 20 соответственно, второй счетный триггер 23, счетный вход которого соединен с одним из выходов первого триггера 22, третий элемент И 24 и элемент И-НЕ 25, первые входы которых соединены с выходами atoporo счетного триггера 23, а вторые входы - с выходом первого элемента ИЛИ 21, второй элемент И.ПИ 26, входы которого подключены к вы: ходам третьего эле мента И 24 и элемента И-НЕ 25, а выход является первым выходом

27устройства, при этЪм выходы первой 14 и второй 15 схем сравнения являются вторым,

28и третьим 29 выходами устройства для управления инвертором.

На фиг.З представлена функциональная схема формирователя; на фиг.4 - д аграммы напряжений,иллюстрирующие его работу.

Формирователь 3 содержит выпрямительные диоды 30 и 3l, RC-фильтр 31 - 3l постоянной составляющей, компаратор 32 напряжения и счетный триггер 33.

На фиг.5 представлена функциональная схема регулируемого усилителя. Он содержит операционные усилители 34 и 35,управляющий транзистор 36 и делитель

напряжения, состоящий из резисторов 37 40.

Функциональная схема счетчика спеременным коэффициентом деления 4 представлена на фиг.6. Он содержит двоичный

0 счетчик 41, реверсивный счетчик 42, управляющие входы 5 и 6 которого являются входами устройства, группу элементов И 43, выходы которых соединены с разрядными входами двоичного счетчика 41, формирователь 44 импульса сброса, вход которого соединен с выходом двоичного счетчика 41, а , выход - со счетным входом реверсивного счетчика 42, входом установки в ноль двоичного Счетчика 41 и через элемент 45 задержки с первыми входами группы элементов И 43, вторые входы которых подключены к разрядным выходам реверсивного счетчика 42.

На фиг.7 представлена функциональная

5 схема распределителя импульсов, который содержит 7 К - триггеры 46 и логические элементы И-НЕ 47.

На фиг.8 представлена функциональная схема генератора пилообразного напряже0 ния; на фиг.9 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Он содержит операционные усилители 48, интегрирующий конденсатор 49 и рези-, сторы50-5б.

5 На фиг.10 приведена функциональная схема схемы фиксации уровня.

Схема содержит операционный уСилитель 57, пиковый детектор 58 и резисторы 59 - 62.

0 Временные диаграммы нафиг.11,12,13 поясняют методику формирования широтно-импульсного выходного напряжения.

Устройство для управления инвертором работает следующим образом.

5 В исходном состоянии в счетчике 4 с переменным коэффициентом деления (пересчета) коэффициент пересчета .установлен таким, что частота следования импульсов на его выходе соответствует номинальной пусковой частоте электродвигателя. Гармонический сигнал частотой fo 1 /TO {фиг.2,а) поступает на вход формирователя 3, в котором преобразуется в прямоуголь 1ые импульсы с частотой следования fo

5 и фиксированием по положению на временной оси с моментами времени пересечения гармоническим колебанием нулевого уровня (фиг.2,6). Выпрямитеьные диоды 30 и ЗО и RC-фильтр 31 - 31 формирователя 3 обеспечивают выпрямление и фиксацию по ну левому уровню выпрямленного напряжения (фиг,4,б). На выходе амплитудного дискриминатора 32 формируются прямоугольные импульсы, которые делятся по частоте следования на два с помощью счетного f риггера 33, обеспечивая фиксацию момента пересечения при переходе через ноль веетда в одном направлении. Точность момента фиксации регулируется напряжением Uo на втором входе дискриминатора 35. С выхода формирователя 3 импульсы с частотой следования fo поступают На счетный вход пёрёртраиваемого счетчика 4 (фиг.6). Коэффициент пересчета двоичного счетчика 41 однозначно определяется с остоянием разрядов реверсивного счетчика 42. Это обусловлено тем, что при появлении первого импульса на выходе двоичного счетчика 41 этот импульс через формирователь 44 импульса сброса и элемент 45 задержки поступает на первые входы группы элементов И 43, вторые входы которых соединены с разрядными выходами реверсивного счетг чика42. Те элементы И группы 43, у которых вторые входь оказываются под высоким потенциалом, пропускают импульс на выходные шийы идалее на разрядные входы соответствующих разрядов двоичного счетчика 41, которые окажутся переключенными в инверсное состояние. Таким образом, содёржимое реверсивного счетчика 42 будет лереписано в двоичный счетчик 41. В дальнейшем, если содержимое реверсивного счётчика 42 не изменяется, процесс перезаписи повторяется в той же последовательности при появлении каждого импульса на выходе счетчика 41.

Предположим, что счетчики 41и 4 имеют по 4 разряда. Пусть выходной код на вь ходах: разрядов счетчика 42 будет р1авен 1.001, что соответствует десятичному числу 9. Таким образом, вторые входы первого и четвертого элементоё И 43 окажутся под высоким потенциалом, пропустят импульс на выход и установят первый, и четвертый разряды двоичного счетчика 41 в единичное состояние. Таким образом, двоичный код 1001 будет перенесен в счетчик 4l, переполнение которого, а следовательнЬ, и появление импульсов на выходе будет происходить через 7 импульсов (16 - .9 7), т.е. каждый 7-й импульс будет появляться н,а выходе счетчика 41, т.е. его эквивалентный Коэффициент пересчета будет равен 7.

В,общем случае коэффициент пересчета двоичного счетчика 41 равен;

К4 ,.(1)

где п - разрядность счетчиков 41 и 42;

К - десятичное выражение выходного кода на разрядных выходах счетчика 42,

равное числу импульсов, накопленных в нем.

Комбинируя прямые и инверсные выходы разрядов реверсивного счетчика 42 и нулевые и единичные входы двоичного счетчика 41 можно получить значение коэффициента пересчета счетчика 4 после его установки в ноль.

В качестве реверсивного счетчика 42 может быть использован любой реверсивный счетчик, но имеющий выходы каждого разряда и управление реверсом. На фиг.6 реверсивный счетчик последовательного счета с одним счетным входом и двумя управляющими входами 5 и 6. При наличии разрешающего сигнала на любом из входов, например на входе 5 (Yg 1), происходит суммирование импульсов, при 6- 1 - вычитание импульсов. Комбинация YS 1, уб - 1 является запрещенной. Таким образом,, при действии разрешающего сигнала ys 1 происходит уменьшение коэффициента пересчета счетчика 4 за счет записи импульсов в реверсивный счётчик 42 и наоборот.-Эти импульсы с выхода счетчика 4 поступают на вход распределителя 7 импульсов. Распределитель 7 на 3 фазы представлен на фиг.7, который выпЬлнен в виде кольцевого счетчика на УК-триггерах 4бГ Элементы И-НЕ 47 служат для исключения зап(щеннь1Х состояний. Импульсы с выходов распределителя 7 с частотой следования

F fo/m -Кд, (2) где m - число выходов распределителя, поступают на первые входы блоков преобразователя 8.

Гармонический сигнал с выхода генератора 1 поступает на вход регулируемого усилителя 2 {фиг.5), представляющего собой инструментальный усилитель. Данный усилитель имеет высокое входное сопротивление по обоим входам и обеспечивает установку заданного коэффициента усиления с пойощью одного изменяемого сопро-тивления RKI - внутреннего сопротивления транзистора 36.

Усилитель построен,на двух Операционных усилителя) 34 и 35. Для этого усилителя при УСЛОВИЯХ Вз7 R38 R39 R40 выходное напряжение находится по формуле

ивых 2(и 1 - U2) (1 - R37) (RKI).

Если на первый вход подать гармонический сигнал Ui, то Ua может служить для регулирования уровня постоянной составляющей выходного сигнала. Изменение амплитуды выходного напряжения осуществляется изменением внутреннего сопротивления транзистора 36 путемпбдачи на его базу управления сигнала Uy. На схеме фиг.5 показан пример выполнения регулируемого усилителя . 2. Инверсный выход может быть реализован путем включения в выходную цепь усилителя 2 операционного усилителя в режиме повторителя (не показан);

Выходное парафазное напряжение синусоидальной формы частоты fo поступает на второй и третий 11 входы блоков 8 преобразования и далее на первые входы схем 14 и 15 сравнения, на вторые входы которых поступает пилообразное напряжение с выхода схемы 12,фиксации уровня. Акт сравнения гармонического сигнала с пилообразным напряжением фактически обеспечивает формирование широтно-импульсного модулированного напряжения, которое поступает на выходы 28 и 29 блока 8 преобразования и на выход устройства (диаграммы игвИ Uag на фиг.11 и 12). Пилообразное напряжение формируется генератором 13, который представляет собой инteгpиpyк)щий усилитель, выполненный на двух операционных усилителях (фиг.8).

Если RSI Rso, R54 R53. RSS R56, R52

R53+R55,

to передаточная функция для данного интегратора имеет вид

U2(P)-U(P) . R55

ивых.(Р)

Р Rso -049 R59

и нет необходимости предъявлять требования к точности выполнения равенств двух постоянных времени. В этом случае длительности прямого и обратного ходов пилообразного напряжения равны и интегратор формирует треугольное напряжение (диаграммы Ui3 на фиг.2 и ивых на фиг.9). Парафазные напряжения типа меандр Ui и U2, подаваемые на входы интегратора с частотой, определяемой выражением (2), формируются с помощью счетного триггера 22, на счетный вход которого поступают импульсы с первого входа блока 8 преобразования.

Схема 12 фиксации уровня обеспечивает привязку пилообразного напряжения к амплитудному значению гармонического сигнала (диаграмма и 12 на фиг.2), чем достигается изменение глубины модуляции при изменении амплитуды гармоничес1 ого сигнала за счет изменения Uy в регулируемом усилителе 2. На фиг.11 показаны диаграммы напряжений для коэффициента глубины модуляции гпг YT фиг. 12 для Шг .Um

0,5. Функциональная схема 12 фиксации уровня изображена на фиг. 10 и представляет собой дифференциальный усилитель, на первь1й ход которого подае ся пилообразное напряжение, а на второй вход - продетектированный пиковым детектором 58 гармонический сигнал с одного из выходов регулируемого усилителя 2 (диаграмма Use на фиг.2).,.

г-RSQ RBI

Если принять - , то выходное

Reo R62

напряжение Ui2 будет изменяться пропорционально разности входных напряжений:

Ui2 (Uo-Um)--, RSQ

где Uo Use,- амплитуда гармонического сигнала;

Urn - амплитуда пилообразного напряжения.

Сигналы с выходов схем 14 и 15 сравнения суммируется первым элементом ИЛИ

21 (диаграммы U27 на фиг.11 и 12, показывающие форму напряжения на выходе элемента 21 для значений времени задержки элементов 16, 17 и 18 Ti Т2 Тз О соответственно). Суммирование напряжений U28 и U29 приводит К увеличению коэффициента заполнения, что значительно улучшает гармонический состав выходного напряжения, снижая амплитуду высших гармонических составляющих. Включение элементов задержки 16, 17 и 18 обеспечивает снижение чисра коммутацией выходных силовых ключей инвертора за счет слияния импульсов, отстоящих на расстоянии Гп Го , где интервал Гп отсчитывается между передним и задним фронтом двух смежных импульсов. Пороговая величина ть- выбирается в процессе проектирования и отладки в процессе динамических испытаний инвертора. Исходя из условия симметрии выходного Напряжения соотношения между величиной задержки первого элемента задержки 16 Т1 и величины времени задержки второго 17 -12 и третьего 18 - ts элементов задержки определяется следующими соотношениями:,

t2 0,5 п; .5 п,

при этом интервал Тп , определяющий момент слияния двух смежных импульсов, определяется из условия

Тп 2 - Гг 1,5 Г1 - Г1 0,5 П Т2..

Это обеспечивает высокий КПД электропривода переменного тока, который обрат но пропорционален частоте выходного напряжения и числу высокочастотных Импульсов в полуволне-выходного напряжения. Такое соотношение не ухудшает плавность электродвигателя но значительно снижает динамические потери в силовых элементах инвертора.

Элементы И19 и 20 обеспечивают попеременное в течение первого полупериода

подключение элементов задержки17 и 18 к входу суммирующего элемента ИЛИ 21, Диаграммы напряжений на фиг.13 поясняют принцип действия этой части схемы. Ъчевидно, что действие данного механизма начинается при увеличении частоты выходного напряжения при изменении часТоты генератора гармонического сигнала при поддержании постоянства коэффициента пересчета счетчика 4. ,

Триггер 23, элемент И 24, элемент И-НЕ 25 и элемент ИЛИ 26 обеспечивают изме,Иение фазы выходного напряжения на 180. rip истечении каждо ;о полупериода. Таким образом, создается гармоническая сгибающая выходного щиротно-импульсногб колебания, в котором полярность О1Тределяется фазой импульсного напряжения.

Идентичные блоки преобразования в и 8 обеспечивают получение трехфазного, напряжений на выходах устройства для управления инвертором. В общем (Случае временный сдвиг между, напряжениями кадой равен:

Т К4хТо.

Таким образом, введение генератора 1 гармонических колебаний, формирователя 3, вход которого соединен с выходом генератора 1 гармонических колебаний, а выход - со «четным входом счетчика 4 с переменным коэффициентом деления, управляю-щие входы которого являются входами 5 и 6 устройства, обеспечивают повышение, стабильности выходного напряжения, так как в случае использования стабил ного генератора 1 управляющие сигналы будут также стабильны..V

Введение регулируемого усилителя , вход которого соединен с выходом генератора 1 гармонических колебаний, а прямой и инверсный выходы подключены к вторым и третьим входам каждого блрка преобразования, обеспечивает изменение глубины модуляции выходного сигнала с ШИМ с гармонической огибающей, что в значительной степени улучшает гармонический состав выходного сигнала..

Введение в каждом блоке преобразования 8(8, 8 ) схемы 12 фиксации уровня, первый вход которой п одсоедийен К второму входу id блока 8 преобразования, а второй вход соединен с выходом генераЧ рра 13 пилообразного напряжения, второй схемы 15 сравнения, первый вход которого соединен с третьим входом 11 блока 8 преобразования, второй вход 10 которого подключен к первому В:ходу первой-схемы 14 сравнения, а вторые входы первой 14 и-второй 15 схем сравнения соединены с выходом схемы 12 сравнения, обеспечивает формирование

щиротно-импульсного сигнала высокой стабильности и оптимальным гармоническим составом и позволяет осуществлять регулировку глубины модуляции в пределах О m 1,

Введение первого элемента задержки 16, вход которой соединен с выходом первой схемы 14 сравнения, второго 17 и третьего 18 элементов задержки, входы которых соединены с выходом второй схемы 15 сравнения, первого и второго элементов И 19 и 20, первые входы которых подключены к выходам второго 17 и третьего 18 элементов задержки, первого элемента ИЛИ 21, входы которого подсоединены к выходам первого элемента задержки 16, первого 19 и второго 20 элементов И обеспечивает снижение числа коммутаций и уменьшение динамических потерь в силовых элементах инвертора.

Введение первого 22 и второго 23 счетных триггеров, третьего элемента И 24, элемента И-НЕ 25, элемента ИЛИ 26 и связей между ними обеспечивает работу устройства, а также получение противофазного напряжения во втором полупериоде выходного напряжения.

Технико-экономическая эффективность изобретения оценивается в сравнении q прототипом положительным эффектом, который СОСТОИ7 в более высокой стабильности частоты и более низком содержании гармоник в высокочастотном участке слектра выходного сигнала, а также в снижении динамических потерь при увеличении частоты за счет уменьшения числа силовых ключей инвертора. Стабильность частоты выходного напряжения оказывается для предложенной схемы не ниже стабильности частоты генератора гармонического сигнала. Действительно, относительная нестабильность выходного напряжения;

,, АFn m М Аfo Afo Fn m К4 fo fo

Так как частота выходного сигнала в соответствий с (2).определяется однозначно коэффициентом пересчета счетчика 4 при fo const и m conist, то может быть осуществлена кварцевая Стабилизация частоты генератора 1,

В этом случае относительная нестабильность частоты у может быть достигнута величины 10°-10. Это особенно важно на частотах порядка десятков герц, так как на этих частотах ни один из известных методов аппаратурной реа/ изации подобных устройств практически обеспечить такой стабильности не может.

Гармонический состав выходного сигнала для данной схемы можно с ;1итать оптимальным, так как он формируется из синусоидального сигнала непосредственным преобразованием в ШИМ-напряжение.

Кроме того, предложенный метод преобразования позволяет избежать сложной процедуры формирования низкочастотного трехфазного синусоидального напряжения с последующим преобразованием его в широтно-импульсное, как это делается традиционными методами, в том числе и при программном методе формирования ШИМ сигнала, когда Мгновенные значения синусоиды хранятся в памяти в виде массива данных, что в значительной степени снижает эффективность подобных устройств. Предложенная схема допускает сочетание аппаратного и программного способов получения ЩИМ-сигнала, когда генератор гарMOHHMecKotO сигнала 1 может выполнять функции элементов памяти, ia управление двоичным счетчиком 41 может осуществляться от микропроцессора с учетом динамики работы электропривода.

Предложенное устройство позволяет снизить динамические потери в инверторе за счет автоматического регулирования числа коммутаций силовых ключей.

Формула изобретения

1. Устройство для управления инвертором, содержащее счетчик с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с входам распределителя импульсов, выходы которого подсоединены к первым входам идентичных блоков преобразования по числу фаз выходного напряжения, каждый из которых содержит генератор пилообразного напряжения и первый блок сравнения, отлича(рщеес я тем, что, с целью повышения стабильности частоты и улучшеия гармонического состава выходного напряжения, в него введены регулируемый усилитель, генератор гармонических колебаний, формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом генератора гармонических колебаний, а выход- со счетным входом счетчика с переменным коэффициентом деления, управляющие входы которого являются входами устройства, зход регулируемого усилителя соединен с выходом генератора гармонических колебаний, а прямой и инверсный выходы подключены к вторым и третьим входам каждого блока преобразования соответственно, в каждый блок преобразования введены первый, второй и третий элементы задержки, первый, второй и ч третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент И-НЕ, первый и второй счетные триггеры, второй блок сравнения и блок фиксац| и уровня, первый вход которого подсоединен к второму входу блока преобразования, а второй вход соединен с выходом генератора пилообразного

нaпpяжeнияv первый вход второго блока сравнения соединен с третьим входом блока преобразования, второй вход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, а вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены с выходом / блока фиксации уровня, вход первого элемента задержки соединен с выходом первого блока сравнения, входы второго и третьего элементов задержки соединены с

выходом второго блока сравнения, первые входы nepisorc и второго элементов И подключены к выходам второго и третьего элементов задержки, входы первого элемента Или подсоединены к выходам первого элёмента задержки, первого и второго элементов И соответственно, счетный вход первого счетного триггера соединен с первым входом блока Преобразования, а выходы - с входами генератора пилообразного напряжения и вторыми входами первого и второго элементов И соответственно, счетный вход второго сметного триггера соединен с одним из выходов первого счетного триггера,первые входы третьего элемента И и элемента

И-НЕ подключены к выходам второго счетного триггера соответственно, а вторые вхо-. ды - к выходу первого элемента ИЛИ, входы второго элемента ИЛИ подсоединены к выходу третьего элемента И и выходу элемента

И-НЕ соответственно, а выход - к первому выходу блока преобразования и выходу устройства, при этом выходы первого и второго блоков сравнения соединены с и третьим выходами блока преобразования

соответственно.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, Ь целью сни кения числа комму таций силовых элементов инвертора и уменьшения динамических потерь при увеличении частоты выходного напряжения, время задержки первого элемента задержки в два раза выше времени задержки второго элемента задержки, а время задержки третьего элемента задержки в полтора раза

выше времени задержки первого элемента задержки.

а

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к управлению ключевыми элементами .инвертора с синусо- и/^ально модулированным управляющим напряжением, Цель изобретения - повышение стабильности частоты и улучшение гармонического состава выходного напряжения. Устройство содержит распределиЧель 7 импульсов, счетчик 4 с переменным коэффи- цирнтом деления, выход которого ^соединен с входом распределителя 7 импульсов, вы< ходы которого подсоединены к первым входам идентичных блоков преобразовани^я 8 по числу фаз выходного напряжения. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.'29 2В\\XIО Ю J:^00го

iJfZ

ж f

Фиг-2 t

w

)

IJw

33

и

-ij

L JLJLJL JLJLJl

%

11

ФигЛ

iltw

Фus.S

. 6

999

Фи 7

-УЗ.55

-./,„

Фиг. //

Uzs

i/.

Л-й

г

iftizA

fl±ffc

ft№