Регулируемый по напряжению мостовой трехфазный инвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M7/515 H02P13/18 

Fioe число переключении ключей, вызывающее рост динамичеоких потерь и возникновение сквозных токов, также ведущих к дополнительны потерям, и, следовательно, уменьшение его КПД. Изобретение для регулирования выходного напряжения иредлагается использовать упрощенный алгоритм управления ключами инвертора, обеспечивающий минимальное число переключений ключей за нериод. При этом вводится лищь одно дополнительное переключение, причем не на каждо.м нолупериоде, а лищь иа полупериоде, в течение которого открыт соответствующий ключ :инвертора. Это позволяет повысить КПД инвертора нри том же качестье выходного напряжения, которое достигается известным аглоритмом с больщим число.м переключений. Целью изобретения является увеличепие КПД инвертора. Поставленная цель достигается тем, что логический узел введено три дополнительных логических элемента НЕ. При этом два входа каждого из щести трехвходовых логических элементов И-НЕ подключены к распределителю импульсов, третий - к модулятору щирины импульсов, а каждый из iix выходов подсоединен к одиому из входов ;-:аждого из щести двухвходовых логических элемеитов И-НЕ, другие входы которых подключены к распределителю импульсов. К выходу каждого из шести двухвходовых логических элемеитов И-НЕ подкл очвиы логические элементы НЕ, выходы эдторых являются выходами ЛУ. На фиг. i изображена блок-схема инвертора; на фиг. 2 - схема блока управления инвертора; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие ирипиип работы инвертора. Инвертор содержит мост управляемых слючей /, моет обратных диодов 2 и блок ушраъления 3. Блок управления включает ,5 себя задающий генератор (ЗГ) 4, который осуществляет регулирование выходной частоты инвертор.а, распределитель импульсов (РИ) 5, логическое устройство (ЛУ) 6, 1ВЫХОДЫ которого через усилите.тьио-развязываюпщй узел (УРУ) 7 подключены к управляюпдим входам ключей инвертора, м.одулятор щирииы имиульсов (МШП) 8, ciuiхропизированный от задаюпдего генератора и подключенный к логическому узлу, а также измерительно-согласуюпхий узел (ИСУ) 5, подсоединенный к модулятору ширины имиульсов. На фиг. 2 представлеиа электрическая схема распределителя имиульсов 5, выполненного в виде трехфазного иересчетного кольиа, и логическое устройство 6, которое выполнено в виде шести трехвходовых 10-/5 и шести двухвходовых 16-21 логических элементов И-НЕ, а также шести логических элементов НЕ 22-27. Выходы 28-33 распределителя Импульсов, с которых снимают сигналы а, а, Ь, Ь, с, с, подсоединены .к двум входам каждого из шести трехвходовых логических элемеитов Н-НЕ и к одному из входов каждого из шести дву.хвходовых логических элементов Н- НЕ, причем каждый из .выходов распределителя подсоединен ко входам двух трехвходовых и одного двухвходового лотического элемента И-НЕ. К третьему входу логических элементов 10-/5 подсоединен МШИ I. Каждый из выходов 54-39 подсоединен к одному |ИЗ оставшихся входов двухвходовых логических элементов И-НЕ 16-21, а к каждому из выходом 40-45 этих элементов иодсоединены соответственно логические элементы НЕ 22-27, выходы 46-51 которых являются выходами логического устройства 6, где формируются сигналы А, А, В, В, С, С соответственно. Два вььхода логического элемента И-НЕ W, соединены с выходами 31 и 33 (б и с), расиределителя импульсов 5, а третий вход соединен с МШИ 8 (F). Выход 34 логического элемента W подключен ко в.ходу логического элемента J6, ,к другому входу которого подсоединен ;зыход 28 (а) распределителя 5. К выходу 40 логического элемента 16 подсоед иеи логический элемент 22, на выходе которого 46 формируется сигнал управлеиия А. Приведем таблицу истинности лог)че ских состояний на входах и выходах канал формирования сигнала управления А. В системе И-НЕ форма сигнала А име ет вид A aFbc, где F - сигнал с выхода модулятора шири ны имнульсов 8. Формировалие других выходных сигна лов ЛУ 6 нроизводится аналогнчным образом. Принцин формирования сигналов ЛУ и выходного напряжения инвертора ноясня ется временными диаграммами на фиг. 3 сигнал управления МШИ 8; и..: сигнал стабилнзаиии с выхода измерительно - согласующего устройства; гг,„ сигнал генератора пилообразного напряжения, на базе которого выполнен МШИ; сигнал с выхола ЗГ 4; U2&(o.) - L/ssfC) - сигналы с выхода раснределителя импульсов 8; сигнал с выхода МШИ, где а - угол регулирования; 39 сигналы с выходов трехвходовых логических элементов И-НЕ 10-15; - сигналы с выходов двухвходовых логических элементов И-НЕ 16, 17; 46, - сигналы с выходов логических элементов НЕ 23, 23; 6ф - фазное, регулируемое напряжение на выходе инвертора. По сравнению с известным решением, в котором применяется двунолярная широтно-имнульсная модуляция (ШИМ), входных (управляющих) сигналов инвертора, т. е. когда ключи стойки инвертора переключаются в противотакте, предлагаемый ин. вертор имеет больщее значение КПД за счет применения однополярной ШИМ управляющих сигналов инвертора и вследствие этого уменьщенное число переключений ключей инвертора, уменьшающее динамические потери в нем. В течение полупериода выходного напряжения в этом случае переключается только один из ключей стойки инвертора, верхний или нижний, что позволяег повысить значение КПД инвертора также за счет устранения дополнительных потерь от сквозных токов типа транзистор-транзистор, возникающих в момент иереключения. При таком алгоритме, также как и в прототипе, удается избелчать искажающего действия реакции активно-индуктивной нагрузки на форму выходного напряжения инвертора при его регулировании. Кроме регулирования выходного напряжения в инверторе может осуществляться стабилизация выходного напряжения (действующего значения или первой, основной гармоники), например, довольно простым пapaмeтpiIчccкI; ; способом (при изменении напряжения питаиия). Для этого выптеупомянутый модулятор щирины имп льсов выГ;олпяют таким об|5азом, чтобы д,пггельность а его выходного сигнала г, пропор1 : онально увеличивалась с ростом сигнала управления, т. е. с увеличеиием ианряжения питания игшертора. Инвертор может нримеиягься во всех случаях, где требуется преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное, стабилизированное или регулируемое по величине (от максимального значения до 0), заданной фиксированной или регулируемой частоты, а потребитель при этом не критичен к качеству выходного напряжения (тока) инвертора. Формула изобретения Регулируемый но нанряженню мостовой трехфазный инвертор с блоком управленпя, включающим в себя последовательно включенные задающий генератор, распределитель импульсов и логически узел, выходы которого связаиы с управляющими входами ключей ипвертора, модулятор ширины импульсов, включенный между задаюндим генератором и логическим узлом, и измерительно-согласующнй узел, нодключеиньи к модулятору ширины импульсов, логический узел вынолиен в виде шести трехвходовых и шестн двухвходовых логнческпх элементов И-НЕ, образующих две группы, а также трех логических элементов «НЕ, два входа каждого из щести трехвходовых логических элементов И-НЕ подключены к распределителю импульсов, а третий - к модулятору щирины импульсов, каждый из их выходов подсоединен к одному из входов каждого из шести двухвходовых логичееких элементов И-НЕ, другие входы нервой группы из трех двухвходовых логических элементов И-НЕ подключены к раснредентелю импульсов, а к выходам двухвходовых логических элементов И-НЕ второй руппы подсоединены логические элементы НЕ, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью овыщения КПД инвертора зп счет уменьения числа переключений его ключей, лоическиГ узел снабжен т)с:.и1 д)нoлнитeльыми логическими элементами НЕ, причем ругие входы двухвходовых логических элеентов И-НЕ второй группы подключены распределителю импульсов, а к выходам

двухвходовых логических элементов И-НЕ первой группы - дополнительные логичеекие элементы НЕ.

Нсточники информации, принятые во вннманпе при экспертизе:

1. Натент США Х 3573601, кл. 321-9,

1971.

СССР

2.Авторское свидетельство Л1 254638, кл. Н 02 Р 13/18, 1968.

3.Некрасов В. М. и др. Нримеиекие интегральных схем при построении систем унравления стат 11ескимн преобразователями. В сб. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники, ч. 1, Киев «Наукова думка, 1972, с. 487-495.

i rzi:zr |i i ii

ij

X.MC-VN -ib..J

. -. / %. VlЧ. . I

.r:i4

,, r :::л..„...,„.,.™l.,.-,jri,

t : : ---- -----: -- -JZ1.

ix

Q-L

ТП