Способ управления трехфазным мосто-ВыМ иНВЕРТОРОМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/18 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНБ1М МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в вентильных преобразователях частоты для регулирования и улучшения гармоническот го состава выходного напряжения путем его широтно-импульсной модуляции по синусоидальному закону.

Известен способ регулирования выходного напряжения трехфазного мостового инвертора, в котором в течение каждых 60 эл. град, поочередно для каждой фазы осуществляют широтно-импульсную модуляцию управляющих сигналов по экстремальному закону, причем кривые средних значений управляющих импульсов и выходного напряжения на этих интервалах соответствуют части синусоиды выходной частоты 1.

Недостатками способа являются неудовлетворительный гармонический состав выходного напряжения и зависимость формы выходного напряжения от параметров активно-индуктивной нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления трехфазным мостовым инвертором, заключающийся в том, что осуществляют щиротно-импульсную модуляцию длительности импульсов управления вентилями по синусоидальному закону при постоянно включенном вентиле в течение одной шестой части периода поочередно для каждой фазы. При этом модуляцию длительности импульсов управления осуществляют перемещением переднего фронта этих импульсов по смещенному на 30 эл. град, синусоидальному закону 2.

Недостатками известного способа являются неудовлетворительный гармонический

состав выходного напряжения вследствие наличия в нем значительной доли высших из низших гармонических составляющих и зависимость формы выходного напряжения от параметров активно-индуктивной нагрузки, что ограничивает область применения способа.

Цель изобретения - улучшение гармонического состава выходного напряжения и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что

в способе управления трехфазным мостовым инвертором модулирующие сигналы получают из частей синусоиды О-90 эл. град., 60-90 эл. град, О-60 эл. град, и постоянного напряжения, причем первый из указанных сигналов используют на интервале О-90 эл. град, второй - на интервале 150- 180 эл. град, 180-210 эл. град, и 240-270 эл. град, третий - на интервале 180-240 эл. град, а на интервале 90-150 эл. град испQJ ьзyют сигнал постоянного напряжения.

На фиг. 1 представлен вариант схемы инвертора, управление которым осуществляется предлагаемым способом; на фиг. 2 - графики напряжений модулирующих сигналов для. управления вентилями инвертора; на фиг. 3 - диаграммь импульсов управления вентилями инвертора; на фиг. 4 - диаграмма линейного напряжения инвертора, управляемого по предлагаемому способу; на фиг. 5 - графики зависимости амплитуд гармонических составляющих линейного напряжения от глубины модуляции.

Схема трехфазного мостового инвертора, управляемого по предлагаемому способу, содержит (фиг. 1) вентили 1, 2 фазы А; вентили 3, 4 фазы В; вентили 5, 6 фазы С; мост обратного тока на диодах 7-12. К выходным зажимам инвертора присоединена трехфазная нагрузка соответственно, фаз А, В, С, соединенная в звезду. К входным зажимам инвертора присоединен источник постоянного напряжения 16.

При этом способе модулирующий сигнал для управления каждым из вентилей 1-6 инвертора (см. фиг. 2а-2е соответственно) в течение периода выходного напряжения состоит из частей синусоид и постоянного уровня. На фиг. 2 период напряжения соответствует вентилю 1 фазы А.

Для вентилей 3 и 5 фаз В и С модулирующий сигнал смещен соответственно на ±120 эл. град., а для вентилей 2, 4, 6 фаз А, В, С модулирующий сигнал смещен на -180 эл. град, относительно сигналов для вентилей 1, 3 и 5. Одна из частей представляет собой четверть синусоиды от О до 90 эл. град, вторая - часть синусоиды от 60 до 90 эл. град., третья - часть синусоиды от О до 60 эл. град. Первую часть синусоиды используют на интервале О-90 эл. град., вторую - на интервалах 150-180 эл. град и 180-210 эл. град., третью - на интервале 180-240 эл.град. Вторую из указанных частей используют также на интервале 240-270 эл. град. (см. фиг. 2, последовательность 17). На интервале 90-150 эл. град в качестве модулирующего сигнала используют постоянное напряжение. В качестве развертывающего сигнала используют пилообразное напряжение, в моментыравенства которого с указанным модулирующим сигналом формируется начало или конец импульса управления (на фиг. За-Зе приведены импульсы управления тиристорами 1-6 соответственно) .

На интервалах О-90 эл. град, и 150- 180 эл. град, модуляцию импульсов управления вентилями осуществляют перемещением переднего фронта этих импульсов на

интервале 210-270 эл. град, перемещением заднего фронта этих импульсов, а на интервале 180-210 эл. град - одновременным перемещением переднего и заднего фронта импульса управления. При модуляции перемещением переднего (заднего) фронта импульсов управления выключают (включают) вентили в тактовые моменты времени.

Выходное линейное напряжение (фиг. 4) инвертора, управляемого по предлагаемому способу, представляет последовательность импульсов, щиротно-модулированных по синусоидальному закону и попарно-симметричных друг относительно друга. Длительность импульса линейного напряжения на каждом тактовом интервале в течение нечетных четвертей периода выходного напряжения равна в относительных единицах амплитуде ступеней модулирующего сигнала (см. фиг. 4 и фиг. 2а) на этом же тактовом интервале.

Среднее значение линейного напряжения между фазами А и В (см. фиг. 4) определяется длительностью открытого состояния вентиля 1 на интервале О-90 эл. град, и изменяется в соответствии с синусоидальным законом изменения модулирующего сигнала на этом интервале (см. фиг. 2а). Среднее значение линейного напряжения между фазами В и С определяется длительностью открытого состояния вентиля 3 на интервале О-90 эл. град, периода его следования и изменяется в соответствии с синусоидальным законом изменения модулированного сигнала на этом интервале. Среднее значение линейного напряжения между фазами С.и А определяется длительностью открытого состояния вентиля 5 на интервале О-90 эл. град, периода его следования и изменяется в соответствии с синусоидальным законом из менения модулирующего сигнала на этом интервале.

Независимость формы выходного напряжения от параметров активно-индуктивной нагрузки 13-15 обеспечивается созданием в требуемые интервалы времени пауз в кривой выходного напряжения. Паузы обеспечиваются замыканием накоротко всех фаз нагрузки через открытые вентили и обратные диоды относительно одного из зажимов источника питания. На интервале длительностью 60 эл. град, от 90 до 150 эл. град, (для вентиля 1 фазы А) вентиль 1 включен постоянно, а длительность импулсов управления вентилями 3-6 изменяют по закону частей синусоиды (см. фиг. 2в-2е, фиг. Зв- Зе). Паузы в выходном напряжении на этоМ интервале (90-150 эл. град, для вентиля 1) обеспечиваются одновременным включением вентилей 1 и 5 одной (анодной) группы (при закрытых вентилях другой группы) в начале каждого тактового интервала (см. фиг. ЗвЗе, фиг. 4). Аналогично обеспечиваются паузы в выходном напряжении и на следующих интервалах в 60 эл. град. На интервале эл. град, для вентиля 1 включаются одновременно вентили 4 и 6, на интервале 210-270 эл. град, для вентиля 1 включаются одновременно вентили 1 и 3 и т. д. (см. фиг. За-Зе). Кривые линейного напряжения, представленные на фиг. 4, а также расчет свидетельствуют о том, что предлагаемый способ управления трехфазным мостовым инвертором позволяет улучшить гармонический состав выходного напряжения путем снижения амплитуд низших из высших гармонических составляюш.их и обеспечивает независимость формы выходного напряжения от параметров активно-индуктивной нагрузки 13-15. Эти преимущества позволяют расширить функциональные возможности способа. Формула изобретения Способ управления трехфазным мостовым инвертором, заключающийся в том, что осуществляют щиротно-импульсную модуля+ О15

- о.

3 7 л

Лий

П« /Ж

90 150WOгЮгчО 270 Сриг. 2 цию длительности импульсов управления вентилями по синусоидальному закону при постоянно включенном вентиле в течение одной шестой части периода поочередно для каждой фазы, отличающийся тем,., что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения и расширения функциональных возможностей, модулирующие сигналы получают из частей синусоиды О-90 эл.град., 60-90 эл.град, О-60 эл.град. и постоянного напряжения, причем первый из указанных сигналов используют на интервале О-90 эл. град., второй - на интервалах 150-180 эл. град., 180-210 эл. град, и 240-270 эл. град третий - на интервале 180-240 эл. град., а на интервале 90-150 эл. град, используют сигнал постоянного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 532162, кл. Н 02 Р 13/18, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 15245, кл. Н 02 Р 13/18, 1974.

пи

ппоя

ПП1 ППП I

дзиг.з

пп

ш

о ofl o,s 0,8