Многофазный реверсивный инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M1/00 H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено преимущественно для применения в системах электропитания и электропривода ч,, для преобразования постоянного напря.женин в многофазное переменное напряжение с щиротно-импульсной модуляцией (ШИМ) по закону, близкому к синусоидальному с,

Известен реверсивный многофазный инвертор напряжения, используемый в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в многофазное переменное напряжение с ШШ по закону, близкому к синусоидальному.

о сд

Инвертор содержит первый 6-канальный распределитель импульсов, выполненный по пересчетной схеме, который обеспечивает формирование 6-фазной

со а системы импульсов со скважностью два и своим входом подключен к выходу первого генератора сигналов одной частоты и второй 3-канальньй распределитель импульсов, вьшолненный по одной из схем сдвигающего регистра, который своим входом подключенный к выходу второго генератора сигналов другой частоты. Этот распределитель формирует многофазную систему сигна лов со скважностью 3, инвертор содержит также узел формирования системы 6-фазной системы сигналов с.ШИМ для управления ключами инвертора,, Входы этого узла подключены к выходам двух упомянутых распределителей импульсов, а частота сигналов 6-фазной системы равна разности частот выходных импуль сов этих распределителей. Узел формирования в этом инверторе вьтолнен таким образом, что в нем одновременно реализуются функции гальванической развязки и предварительного усиления сигналов для управления ключами инверторао Это обстоятельство оказьюается важным при построении инверторов с выходной мощностью от нескольких сотен вольтампер и ньше К недостатку описанного инвертора следует отнести недостаточно высокое качество выходного напряжения (в смысле его коэффициента гармоник)о Это приводит к нежелательному ухудшению характеристик электропривода Целью изобретения является уменьше нке появления этого недостаткао Поставленная цель достигается тем, что в известном многофазном реверсив- ном инверторе в качестве узла формирования последовательностей импульсов установлен второй многоканальньй- рас- пределитель, выполненньй аналогично первому распределителю, а формирователь многофазной системы сигналов выполнен в виде одноразрядной схемы логического вычитания (суммирования) сигналов. Принцип работы устройства пояснен на примере трехфазного мостового инвертораНа фиго 1 представлена блок-схема устройства; на фиг,, 2 - сигналы трехфазного кода С (с,,0, Cj), соответствующие им сигналы обычного цифрового кода - О С,-Сэ, 1 ° С 5 С f 3 С, С,, 4 С, С, . 5 5 t а также выходные напряжения Uo,b, kc и (трехфазного мостового инвертора при управлении его силовыми элементами от сигналов С трехфазного кода; на фиго 3-5 приведены эквивалентные трех фазному коду цифровые сигналы обычного цифрового кода на выходных шинах первого генератора урехфазного кода А, на выходных шинах второго генератора трехфазного кода В, цифровой сигнал разности этих цифр (А-В), а также выходные напряжения Ц, Uj, Uj. инвертора (фиг. 3), когда выходные напряжения формируются на интервале от О до 27Г/3; фиг. 4, когда выходные напряжения формируются на интервале от 2f/3 до 4/Г /3; фиг. 5, когда выходные напряжения формируются на интервале от 4 Г/3 до 2 ), Вход первого распределителя импульсов (генератора сигналов трехфазного кода) 1 соединен с шиной 2 источника , о Генератор 1 содержит выходные шины 3, 4 5 соотвётственно для сигналов , А трехфазного кода. Вход второго распределителя импульсов (генератора сигналов трехфазного кода) 6 соединен с шиной 7 источника внешней частоты f/j „ Генератор 6 содержит выходные шины 8, 9,10 соответственно для сигналов ,Bj,, В трехфазного кода В Шины 3, 4, 5 соединены с первым вкодом логического блока 11, второй вход которого соединен с шинами 8, 9, 10„ Выходные шины 12, 13, 14 блока 11 связаны с управляющими цепями ключей трехфазного мостового инвертора 15 Схема логического блока 11 вьшолняется в виде известного одноразрядного вычитающего (суммирующего) блока многофазного кода и один из многочисленных вариантов ее выполнения может быть представлен следующими логическш 1и вь1ражениями V ВЗ-ВЭ-АЗУ С, В,ВэА V В, V В,ВэА,У BjBjAjV В ВзАз; C2 BiB3A2V BiBjAjV V B B-jAjV BjBjA,, Сз B BjAjV B-jBgA V V B,B,jA,V B iBjAjo Логический блок выполняет арифметическую операцию вычитания двух чнсел А и В, зада;нных в трехфазном (многофазном) кодео X ч Схема устройства работает следуюг щим образомо При частоте сигналов f больше f, соответствует одному порядку следования фаз выходного напряжения инвертора, разность цифровых сигналов А и В равна на отрезке от О до 1Г/3 (фиго 3) эквивалентным цифрам обычного кода О и 5, причем при приближении к значению Г/3 длительность существования цифры О уменьшается, а цифры 5 увеличивается. При цифре О (фиго 2) ид{, 1, Ubc -1,, а при цифре 5 U Uca - 1. Следовательно, на отрезке от О до J73 напряжение и„ остается неизменным и положительным по знаку; напряжение U убывает по линейному закону ШИМ, имея отрицательный знак; напряжение и. возрастает по линейному закону, имея отрицательный знак о На отрезке от F/3 до 2 /Г/3 разность цифровых сигналов А и В равна эквивалентным цифрам обычного кода 5 и 4, причем при приближении к значению 2 /Г/З длительность существования цифры 5 уменьшается, а цифры 4 увеличивается. В соответствии с соотношениями фиг о 2 при цифре 4 U,0, Ut,c с.(4 1 о Следовательно, на отрезке от 1Г/3 до 2 /3 напряжение Ug,(, убьшает по линейному закону ШИМ, имея положительный знак; напряжение U j, возрастает по линейному закону ПЮМ, имея дополнительный знак; напряжение и.д остается неизменным и отрицательны по знаку и ТоД. 95 6 Для обратного следования фаз выходного напряжения инвертора необходимо изменить соотношение частот (,) Б остальном работа схемы полностью аналогична рассмотренной вьше. Таким образом, на выходе трехфазного мостового инвертора формируются напряжения по трапецеидальному закону ШИМ, когда в каждой полуволне выходного напряжения содержатся импульсы; только одной полярностио Проведенное сравнение предложенного устройства с прототипом, например, для соотношений час/гот fj/fj 17/20, f/f 2 3/4 и при одинаковой начальной фазе этих частот для первого случая Cf относительно первой частоты, а для второго if О показывает, что первая гармоническая составлякщая напряжения в устройстве заявки больше, а относительные значения высших гармонических составляющих меньше. Это обстоятельство приводит к повышению КПД Этот вывод справедлив и для других соотношений частот

1

v

ff

4

S

ff

. МНОГОФАЗНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий первый многоканальный распределитель импульсов, например, по пересчетной схеме,обеспечивающий формирование многофазной системы импульсов со скважностью два и своим входом подключенный к выходу первого генератора сигналов одной частоты, узел формирования другой многофазной последовательности импульсов, входом подключенный к выходу второго генератора сигналов другой частоты, а также формирователь многофазной системы сигналов с широтно-импульсной модуляцией для управления ключами инвертора с частотой повторения, равной разности частот выходных импульсов упомнянутых распределителя и узла формирования, причем выходы последних-подключены к соответствующим входам указанного формирователя многофазной системы сигналов,. о т л ичающийся тем, что, с целью уменьшения искажений выходного напряжения, в качестве узла формирования последовательностей импульсов.установлен второй распределитель, выпалненн й аналогично первому распределителю, а в качестве формирователя мносл гофазной системы сигналов установлена .одноразрядная схема логического, вычитания (суммирования) сигналов.

Фиг. I

4Kli

A ,0L1Lri 3 4,5,0V1L2l.3-,,2.,,S В i,4..1,ti,5.4.5i.Oi..iL4L5LOL1}.2LiL4 LS

I -B) nnnn П П П П n l-ТППП П П П П П

fl П П ппппгпгп п П n nnnnnm

5К/}

2Jf