Способ управления трехфазным мостовым инвертором Советский патент 1977 года по МПК H02P13/16 

1

Изобретение относится к способам управления регулируемыми статическими преобразователями частоты с автономными инверторами и может найти -применение в регулируемых источниках переменного тока, в частности для питания частотно-регулируемого электроп1ривода.

Одним из способов регулирования выходного напряжения автономного инвертора является широтио-импульсное регулирование, суть .которого заключается в том, что за счет специальной программы .работы вентилей инвертора изменяют деятельность импульсов напряжения неизменной амплитуды.

Известно устройство для управления однофазным инвертО|ром 1, в котором применен способ регулирования, использующий синусоидальную широтно-импульсную модуляцию. Суть способа состоит в том, что длительность включенного состояния вентилей в течение полупериода изменяют по синусоидальному закону.

Такой способ управления инвертором имеет существенные недостатки: .переключение вентилей одной из фаз вызывает изменение напряжения в других фазах, вследствие чего закон изменения выходного напряжения не соответствует закону управления инвертором, задание .программы переключения вентилей связано с применением сложных систем

уд|равления (использование высокой несущей частоты увеличивает коммутационные потери в инверторе).

Известен также способ управления инвертором, по которому часть щестидесятиградусного интервала периода .выходной частоты вентилей включают в рабочее состояние, а остальную часть - в нулевое состояние, за счет чего производят регулирование выходного напряжения инвертора 2.

Однако по известному способу, примеры осуществления которого приведены выше, невозможно обеспечить нормальную работу нагрузки (электропривода) в области низких

частот, вследствие ухудшения гармонического состава выходного напряжения инвертора. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, который осуществлен в устройстве по 3, согласно которому для улучшения гармонического состава выходного напряжения трехфазного инвертора при широтно-импульсном регулировании шестидесятиградусный интервал делят на ряд циклов, в каждом цикле вначале производят включение вентилей в рабочее состояние на время интегрирования входного напряжения инвертора до величины уставки, после чего производят выключение вентиля последовательной фазы до конца цикла (нулевое состояние).

Однако существующий способ ,не позволяет уменьшить величины гармоник, близких к основной, в кривой выходного наиряжения инвертора, больше чем в К, раз относительно основной (К. - порядок гармоник), что .в области низких частот иорядка l-i-2 Гц приводит к явлению «шагания двигателя.

Целью изобретения является гармонического состава выходного наиряжения трехфазного мостового инвертора при широтно-импульсном регулировании.

Это достигается тем, что число циклов переключения вентилей в каждом из шестидесятиградусыых интервалов периода задают равным 2/п, причем в нечетные циклы порядка (2я-1) включают вентили в исходное рабочее состояние, а в четное циклы .порядка 2п включают вентили в последующее рабочее состояние, при этом уставкам перед интегрированием придают соответственно значения

,, 1 . 60 (т -/г + I) и - дщ-.--.

Убт

И

,, 1 . 60-(л-1)

и, -7

где f/i - напряжение, пропорциональное заданной величине выходного наиряжения.

Предлагаемый способ управления трехфазным мостовым инвертором заключается в том, что интервал времени равный шестидесяти электрическим градусам делят на 2т равномерных циклов. Выделяют циклы с исходным и последующим рабочими состояниями вентилей (рабочему состоянию соответствует определенное положение результирующего вектора выходного наиряжения автономного инвертора на плоскости фаз иагрузки). Определяют такой порядок включения вентилей, при котором соответствующее исходное и последующее рабочее состояния получают в течение различных циклов каждого шестидесятиградусного интервала, причем одновременно отключают вентиль последовательной фазы при переходе в нулевое состояние (нулевое состояние соответствует нулю выходного напряжения и нулевому значению результирующего вектора). Интегрирует входное нанряжение инвертора в течение каждого цикла от нуля до значения уставки, величина которой принимает соответственно значение

. 60° (т--П -bj)

t/,

/f

тЛо И

г, 2 . 60 (и -1)

f/i Sin 5 узт

где f/i - напряжение, пропорциональное заданной величине выходного напряжения. Длительность рабочих состояний вентилей от цикла к циклу изменяют дискретно в функции числа в соответствии с изменением величины уставки, причем требуемые соотношения времен рабочего и нулевого состояний поддерживают в течение каждого цикла. Далее формируют требуемую диаграмму управляюн их сигналов вентилей инвертора. На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство включает задающий генератор I с частотой в 2т раз выше выходной частоты инвертора и регулируемой в функции сигнал а зада-ния по частоте Ui, делитель 2 частоты задающего генератора в 2т раз с промежуточными выходами, кольцевую пересчетную схему 3, логические схемы 4, 5 учета состояния элементов делителя частоты и иер есчетного кольца, интегратор 6 входного напряжения инвертора с устройством 7 изменения уставки интегрирования и выходную логическую схему 8 соВ|Падеии.я.

В схемах 2, 4 осуществляют деление шестидесятиградусного интервала на 2т равномерных циклов и выделяют циклы с исходным и последующим рабочими состояниями вентилей инвертора (нечетные и четные). Порядок работы вентилей, соответствующий исходному

и последующему рабочим состояниям в течение различных циклов каждого шестидесятиградусного интервала задают схемы 3 и 5. Эти схемы также выключают вентиль последовательной фазы при переходе в нулевое состояние . Интегратор 6, осуществляя интегрирование входного напряжения инвертора в течение калсдого цикла от нуля до определенной уставки, задает длительность рабочих состояний вентилей в течение циклов, причем

величина уставки принимает соответственно значения:

,, 2 . 60° (да -л -f 1)

и. - Sin

уз-от

,, 2 . 60°(« -I)

Ui /3т

Па один из входов интегратора б поступают импульсы задающего генератора 1 в начале цикла и определяющие моменты начала интегрирования. Па другой вход подают сигнал уставки интегри рования, пропорциональный желаемой величине выходного напряжения инвертора, причем в устройстве 7 изменения уставки коэффициент пропорциональности дискретно изменяют от цикла к циклу в функции, сигналов схемы 4, что обеспечивает требуемые соотношения времен рабочего и нулевого состояний вентилей в течение

каждого цикла. Таким образом, в выщеперечисленных узлах выделяется вся информация, необходимая для управления вентилями инвертора. Эта информация с выходов логической схемы 5 учета состояния п ересчетного

кольца, логической схемы 4 учета состояния делителя частоты и интегратора 6 поступает в логическую схему 8 совпадения, в котооой осупдаствляют формирование соответствующей диаграммы управляющих сигналов вентилей инвертора

Использование приведенного спасоба управления трехфазным мостовым инвертором существенно улучшает гармонический со-, став выходного напряжения инвертора при регулировании. При этом исключают явление «шагания питаемых двигателей в области низких частот и малых напряжений.

Формула изобретения

Способ управления трехфаеным мостовым инвертором с широтно-им1пульсны,м регули;рованием, состоящий в том, что осуществляют деление шестидесятиградусных интервалов на ряд циклов с последующим включением вентилей в одно из рабочих состояний в начале цикла на время интегрирования входного напряжения инвертора от нуля до величины уставки и последующим переключением вентилей в нулевое состояние до конца цикла, отличающийся тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения трехфаз1ного мостового инвертора, число циклов переключения вентилей в каждом из щестидесятиградусных интервалов периода задают равным 2т, причем в нечетные циклы порядка (2л-1) включают вентили в исходное рабочее состояние, а в четные циклы порядка 2л включают вентили в последующее рабочее состояние, при этом уставкам перед интегрированием придают соответственно значения

i/ 2 (L±i 1/3т

и

2

КЗт

где Ui - Напряжение, пропорциональное заданной величине выходного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3360711, кл. 321-18, опубл. в 1967 г.

2.Патент США № 3423662, кл. 321-5, опубл. в 1969 г.

3.Авторское свидетельство № 318127, кл. Н 02:М 1/08, 1969.