Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором Советский патент 1980 года по МПК H02P13/18 

(54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ Изобрете1ше относится к электротехн ке и предназначается для использования в системах электропитания и электропри вода для преобразования постоянного на 1ряжения в многофазное переменное напряжение, модулированное по синусоидальному закону ишротно-импульсной модуляции (ШИМ), где в каждой полуволне выходного напряжения содержатся высокочастотные импульсы одной полярности, частота выходного напряжения и количество высокочастотных импульсов в полуволне зависят от входного цифрового сигнала. Известно устройство управления трех фазным мостовым инвертором, содержащее два делителя частоты, распределител импульсов,- формирователь импульсов, логический блок, где прямые выходы делителей частоты соед}щены с элементом совпадения. Выходная шина элемента совпадения и вторая шина одного из делителей соединены со входом трехфазного пересчетного кольца. Инверсные выходы делителей и выходные шины трех4)азного пересчетного кольца соединены со входом логического блока, с выхода которого управляются ключевые элемен Ь1 ИНедостаткогуГ этой схемы являются зависимость формы выходного напряжештя от изменения Cos-C нагрузки, а также то обстоятельство,,- что при использовании устройства в электроприводе с частотным управлением электродвигателей переменного тока число высокочастотных импульсов в полуволне ) остается постоятшым. Общеизвестно, что высокий КПД электропривода переменного тока достигается при обратно пропорциональной зависимости частоты выходного напряжения и числа высокочастотных импульсов в полуволне выходного напряжения. Такое соотношение не ухудшает плавность движения электродвигателя и не уменьшает диапазон регулирования, но значительно снижает динамические потери в силовых элементах инвертора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления трехфазньпу мостовьгм инвертором, содержащее реверсивный делитель частот распределитель импульсов, блок формиро,вания импульсов, подключенный к выходу реверсивного делителя частоты, и логический блок формирования сигналов управ ления. Входные и выходные шины распределителя импульсов соединены с первыми входами логического блока, а вторые входные шины логическогчз блока соединены с прямым и инверсным вьгходами блока формирователя импульсов. Выходные напряжения трехфазного инвертора представляют здесь одностороннюю широтно-импульсную модуляцию по трапецеидальному закону инвариантную к изменению собЧ нагрузки 2.

Однако, здесь также число высокочастотнь1х импульсов в полуволне выходного напряже1шя постоянно, что ведет к. снижению КПД в частотно управляемом электроприводе.

Цель изобретения - повышение КПД к расширение функциональных возможностей.

Эта цель достигается т&л, что устройство управления трехфазным мостовы инвертором снабжено формирователем , делителем частоты с переменным коэффициентом деления и входной шиной цифрового управляющего сигнала, причем входная шина высокой частоты соединена с входом первого реверсивного дели. теля и через делитель с переменным коэффициентом деления - с входом второго реверсивного делителя, выходные .цифровые 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 нулевое состояние первого реверсивного делителя и делителя с переменным ;коэффициентом деления, а входная шина цифрового управляющего сигнала подключена ко входу делителя с переменным коэффициентом деления.

На фиг. 1 приведена блок-ч:хема устройства управления трехфазным мостовым инвертором; на фиг. 2 графически показано изменение цифровых сигналов; на фиг. 3 - временные диаграммы . цифровых сигналов; на фиг. 4 - графики выходных. iнапряжений мостового усилителя.

Импульсы высокой стабильной частоты поступают на вход реверсивного делителя 1 частоты и делителя 2 с пе-. ременным коэффициентом деления , йоэффициент деления которого устанавливается от цифровых сигналов на шине Вход. Делитель 2 с переменным коэффшшентом состоит из непосредственного делителя 3, цифровые выходы которого

поступают на вход блока 4 определения равенства цифровых сигналов делителя 3 и цифровых сигналов на цише Вход. Выход блока 4 через блок 5 формирования импульсов и логический элемент

ИЛИ 6 соединен шиной установки в нулевое состояние делителя 3. Выход блока 5 также соединен с входом реверсивного делителя 7 частоты Реверсивные делители I, 7 вьтолняются одинаковыми

и их режим работы определяется сигналом на входной шине Реверс. Цифровой выход нулевого положения делителя 7 через формирователь 8 соединен с шиной установки в нулевое состояние делителей 1 и 2. Цифровые выходные шины А делителя, I и 6 делителя ,7 соединены с входом блока 9 формирования линейно- нарастающих С и линейно спадающих С импульсов.

. Выходные шины старшого разряда ре. версивного делителя 7 соединены с вхоп дом распределителя 1О . импульсов. Цифровые выходные шины О - 5 распределителя 10 к выходные шины С,

iC блока 9 поступают на вход логического блока 11 формирования сигналош управления ключевыми 1, - Kg мостового усилителя 12. .

Логический блок. 11 формирует снгналы управлегшя по следуйщему закону

,:. (д) CV О С ; К R (2) К . , R. (3)

Рассмотрим работу схемы устройства случае, когда делители 1, 7 по сигналу на шине Реверс работают в режиме суммирования поступающих на их входы импульсов и установлены в нулевое исходное состояние.

. Сигналь высокой частоты поступают в делитель 1 и вызывают появление на его цифровом выходе Л постоянно уве,л чивающихсг цифровых сигналов. Дели,тель 3 всегда работает в режиме вычнтания поступающих иа его вход сигналов этой частоты. Следовательно, после нулевого положения на его выходе появляется цифровой сигнал, который соответствует пол ной емкости счетчика 3 и .в дальнейшем уменьшается , При равенстве цифрового сигнала на шине Вход цифровому сигналу на выходе делителя 3 блок 4 чере блок 5 и логический элемент ИЛИ 6, устанавливает делитель 3 в нулевое состояние и посылает импульс на входну шину делителя 7. Если на шине Вход цифровой сигнал соответствует емкост счетчика 3, то сигнал на выходе блока : появляется с приходом каждого импульса частоты и счетчики 1, 7 работают синхронно. При уменьшении цифрового . ;сигнала на шине Вход до (п-l) на вьгходе блока 4 по5шляется сигнал только с приходом каждого второго импульса частоты i и счетчик 7 заполняется в два раза медленнее счетчика 1 При дальнейшем уменьшении цифрового сигнала на шине Вход до (л-2) на выходе 4 появляется сигнал только с приходом каждого третьего импульса частоты и счетчик 7 успевает соверщить несколько циклов-заполнения, число которых обратно пропорционально цифровому сигналу на шине Вход. В момент заполнения счетчика 7 и возвращения ег ;В нулевое состояние через формирова тель 8 также , устанавливаются в нулевое состояние счетчики 1 и 3. На фиг. 2а показано изменение цифро вых сигналов А- на выходе счетчика 1 и цифровых сигналов В на выходе счетчика 7, когда счетчик 7 заполняется в десять раз медленнее счетчика 1: Блок 9 сигналов А к В формирует сигналы с линейно нарастающей волътсекунд ной площадью С { А В ) и С. На фиг. 26 приведены сигналы С, ко торые формируются за время заполнения счетчика 7. При уметгьшешш цифрового сигнала на шине Вход число импульсов С к С За время заполнения счетчика 7 увеличивается я его максимальное значе ние соответствует емкости счетчика 3. Для упрощения дальнейшего рассмотрения примем, что за цикл работы делитепя 7 формируется всего три импульса С к три С. При каждом заполнении счатчика 7 в возврашення его в нулевое состояние в распределителе 1О записана очередная иифра от О до 5Г 06 На фиг. 3 приведены временные диаграммы цифровых сигналов О -5 на выходе 1О и сигналов С, а также сигналов управления ключевыми элементами д 1 3 I 5 1 которые формируются логическим блоком 11. При цифре О распределителя 10 сигнал в соответствии с (l) формируетхзя на отрезках времени 1-2: 3-4 и 5-О; при ЦЕв||рах или 2 К 1L. а при илфре 3 этот сигнал формируется на отрезках времени О-1, 2-3, 4-5. Подобным же образом производится вьпшсление С 3 г S . Эти снЕгналы полностью повторяют R , но со сдвигом соответственно в 120 и 24Оэл.град. При таком управлении силовыми ключами - Kg мостового усилителя 12 его выходные напряжения ,исд с Ф™ представляют собой одностороннюю широтно-импульсную модуляшпо по трапецеидальному закону, инвариантному к нагрузки, где с уменьшением частоты выходного напряжения число высокочастотных импульсов в полуволне возрастет, а частота выходного напряжения пропорциональна входному цифровому сигналу. , По сигналу на входной шине Реверс счетчики 1 и 7 изменяют свой режим работы, что приводит к изменению режима работы и распределителя 1О. В этом случае происходит изменение порядка следования фаз на выходе мостового усилителя 12. Формула изобретения Устройстводля управления трехфазным мостовым инвертором, содержащее два реверсивных делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, включающие выходные цифровые шины, выходные шины нулевого состояния и шины установки в нулевое состояние, распреЧ елитель импульсов, подключенный к выходу второго реверсивного делителя и логический блок формирования сигналов управления, соединенный с выходными швваи распределителя импульсов н блока форирования импульсов, а также входную ину высокой частоты, отличаюееся тем, что, с целью повышешя КПД и расш(ирения функциональых возможностей, оно снабжено формиователем, делителем .частоты с переенным коэффициентом деления я входной

шиной шфрового управляющего сигнала, причем входная шина высокой частоты соединена с входом первого реверсивного делителя и.через делитель с переменным коэффи1щентом деления - с входом второго реверсивного делителя, выходные цифровые шины первого и второго реверсиных делителей соединены с входом блока формирования импульсов, выходная шина нулевого состояния второго реверс1шного делителя соединена через формирователь с шиной установки в нулевое состояние .первого реверсивного делителя и делителя с переменным коэффициентом деления, а входная шина

цифрового управляющего сигнала подключена ко входу делителя с переменным коэффициентом деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мыцко Г. С, . Щеголев А. И. Трехфазный инвертор с улучшенным качеством выходного напряжегшя методом

широтно-импульсной модуляции. Современные задачи преобразовательнойтехники, ч. 2. Киев, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2457774/24-О7,

кл. Н О2 Р 13/18, 1977.

fa

IDLl

ЛИ

JLQf

1ПЛ