Устройство для управления @ -фазным мостовым инвертором с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1982 года по МПК H02P13/18 

электромагнитных помех, в случае использования ступенчатого напряжения качестве управляющего 2. Однако известное устройство не обеспечивает безаварийный перевод ин аертора из режима ШИМ в режим однократной коммутации с минимальным содержанием субгармонических составляющих в выходном напряжении инвертора Цель изобретения - безаварийный перевод инвертора из режима ШИМ в ре жим.однократной коммутации и исключе ние в нем субгармонических составляю щих в выходном напряжении инвертора Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено источником сигнала задания, интегрирующей цепью, управляемым резистором и последовательно соединенными компаратором, интегратором, пороговым блоком, генератор управляющего напряжения снабжен дополнительным выходом, а |блок ограничения частоты - блокируюим входом,причем выход источника сигнала задания через интегрирующую .цепь подключен к управляющей клемме (управляемого резистора, основные :клеммы которого включены между первым вь ходом генератора опорного f+aпряженйя и землей , один из входов компаратора соединен с первым выхо-. дом генератора опорного напряжения, другой вход подключен к. дополнительному выходу генератора управляющего напряжения, а выход порогового блока соединен с объединенными блокирующими входами ограничителей частоты коммутации. Компаратор, один вход которого со единен с выходом упомянутого генератора опорного напряжения, другой вхо подключен к дополнительному выходу генератора управляющего напряжения, а выход через интегрирующую цепь под ключен ко входу порогового элемента, выход которого соединен с объединенными дополнительными входами упомянутых ограничителей частрты коммутации, составляет определитель режима. На фиг. 1 представлена схема устройства для управленияm-фазным мостовым инвертором с ШИМ; на фиг..2 временные диаграммы работы одной фаз устройства. Устройство содержит генератор 1 управляющего напряжения, блок 2, 2.1,..,2т сравнения, генератор 3 опо ного напряжения, ограничитель k, Л. 1., .im частоты коммутации, формирователь 5, 5.1...5т отпирающих импульсов, последовательно соеди нениые источник 6 сигнала зддания режима, интегрирующую цепь 7 и управляемый резистор 8, определитель 9 режима; содержащий компаратор Ю, интегрирующую цепь П и пороговый блок 12. Выходное напряжение генератора 1 управляющего напряжения Uy,генераторд з опорного напряжения OOP и напря«ение 13 на дополнительном выходе генератора 1 управляющего напряжения, напряжение Н на дополнительном выходе генератора 3 опорного напряжения,выходное напряжение 15 блока 2 сравнения,выходное напряжение 16 ограничителя 4 частоты коммутации при наличии определителя 9 режима, выходное напряжение 17 ограничителя k частоты коммутации при отсутствии определителя 9 режима, выходное напряжение 18 источника 6 сигнала задания режима, напряжение 19 на выходе интегрирующей цепи 7, выходное напряжение 20 компаратора 10, выходное напряжение 21 интегрирующей цепи 11 и выходное напряжение 22 определителя 9 режима представлены на фиго 2о Устройство для управления т фазным мостовым инвертором с ШИМ (фиг. 1) состоит изт-фазного генератора 1 управляющего напряжения, каждый из m выходов,.которого подкпючен к одному из входов каждого из m блоков 2А, 2В...2т сравнения. Вторые входы блоков 2, 2.1,«о.,2т сравнения объеди.нены и подключены к выходу генератора 3 опорного напряжения. Выходы блоков 2, 2.1,.о.,2т сравнения подключены ко входам соответствующих ограничителей , ,...,т частоты Коммутации, вторые входы которых объединены и соединены с дополнительным выходом генератора 3 опорного напряжения. Выходы ограничителей k, 1,..., m частоты коммутации подключены ко входам формирователей 5,5.1,.. .., 5 Я1 отпирающих импульсово Источник 6 сигнала задания режима через интегрирующую цепь .7 подключен к управляющей клемме управляемого резистора 8, основнЫе клеммы которого включены между выходом генератора 3 опорного напряжения и землей. Выход генератора 3 опорного напряжения и дополнительный выход генератора 1 управляющего напряжения подключены ко входам определителя 9 режима, выход которого соединен с объединенными дополнительнымы входами ограничителей 4, 4.1,... km частоты коммутации. Определитель 9 режима состоит из компаратора 10, выход которого через интегрирующую цепь 11 подключен ко входу по рогового блока 12, Входы компйратора 10 являются входами определителя 9 режима. Выход порогового, элемента 12 является выходом определителя 9 режима. Работает устройство следующим образом. При отсутствии напряжения на выходе источника 6 сигнала задания режима устройство (фиг. П обеспемивает работу инвертора в режиме ШИМ На выходе генератора 1 управляющего напряжения формируетсяm-фазная система напряжения, частота которых определяет частоту выходного напряжения, а амплитуда - глубину модуляции и амплитуду выходного напряженид инвертора« Фазовое положение отпирающих импульсов, генерируемых устройством, определяется моментами равенства мгновенных значений управляющего и и опорного Donнапряжений номинальной амплитуды фиго2-13 фиксируемых блоками 2,2.1,о..,2 m сравнения 1.фиг. 2-15). Переключение ограничителей Л,.1,,.. , m частоты коммутации (фиГо 2-1б ) происходит лишь один раз за псу1упериод опорного напряжения, что позволяет исключить опрокидывание инвертора при использовании ступенчатого напряжения в качестве управляющего (фиг. 2-13) и при наличии Помех, искажающихуправляющее либо опорное напряжения, ВЫЗЫ еающих многократное переключение бло-40 ка сравнения (.Фиг, 2-15, t полупериод опорного напряжения. Выходные сигналы ограничителей Ц, 4,1,,,.,гп фиго 2-1б поступают на входы формирователей 5 5.1,...,5т отпирающих, импульсов, и по фронту и срезу этих сигналов формируются отпирающие импульсы (не показаны ). В момент времени (фиго 2-18) на выходе источника 6 задания режима формируется логический сигнал,- опре деляющий момент перевода инвертора из режима ШИМ в режим однократной коммутации (ОК), Этот сигнал проходит через интегрирующую цепь 7 (фиг. 2-19)55 и воздействует на управляемый резистор 8, входящий в делитель напряжения,состоящий из выходного рез.истора генератора 3 и управляемого резисЩ45 50 .тора8. ГТри увеличении напряжения на выходе интегрирующей цепи 7 . 2-19J пропорционально уменьшается сопротивление управляемого,резистора 8, и следовательно, уменьша-ется выходное пилообразное напряжение генератора 3 ,фиг. 2-13.3 момент времени .модуля |ия прекращает ся (инвертор переходит в режим ОК). Режим ОК реализуется при выполнении следующего соотношения: Ur где Ооп текущее значение амплитуды выходного пилообразногонапряжения генератора 3 текущее значение амплитуда первой ступени выходного напряжения генератора 1; коэффициент пропорциональ, ности.. Интегрирующая цепь 7 обеспечивает плавный п)еревод силового инвертора из режима ШИМ в режим ОК. Время перехода из режима ШИМ в режим ОК определяется постоянной времени интегрирующей цепи 7 и выбирается исходя из ус- ;ловия ограничения броска, намагничи:вающего тока АД и исключения аварийного режима (опрокидывания ) силового инвертора в переходном режиме. В режиме ОК блоки 2 сравнения переключаются в моменты перехода выходных напряжений генератора 1 через ноль. (tjMr, 2-15). Для исключения субгармоjHH4ect«Ax составляющих в режиме ОК отпирающие импульсы на тиристоры инвертора также должны формироваться -в эти моменты времени. В действительности выходные напряжения блока 2 сравнения проходят через ограничители Л частоты коммутации (фиг. 3) на другие входы которых поступает напряжение с дополнительного выхода :генератора 3 (фиг. 2-Й), и на выходе ограничителей, в режиме ОК формируются несимметричные напряжения (фиг.27 «Ь вызывающие несимметрию отпира1бщих импульсов и субгармонические составляющие в выходном напряжении силового инвертора. Для исключения субгармонических составляющих в выходном напряжении инвертора в режиме ОК необходимо блокировать работу ограничителей k частоты коммутации в этом.режиме. Но при этом необходимо обеспечивать функциониро7 . 9 .вание ограничителей в переходных р жимах (от ШИМ к ОК и от ОК к ШИМ ) дл исключения аварийного режима инверто .ра (фиг. 2-Г5, k iy). Таким образом, для безаварийного перевода инвертора из режима ШИМ в режим ОК и исключения субгармонических составляющих в выходном напряжении инвертора в режиме ОК необходимо обеспечить функционирование ограничи телей k частоты коммутации в режиме ШИМ и переходных режимах, характеризующихся наличием модуляции; блокировать работу ограничителей 4 после прекращения модуляции. Эти функции выполняет введенный в устройство определитель 9 режима Компаратор 10 сравнивает пилообразное выходире напряжение УОПгенератора 3 и напряжени Ц,(фиг. 2-13), снимаемое с дополнитеяь ного выхода генератора 1 и пропорциональное амплитуде управляющего на пряжения и,| . В момент равенства мгновенных значении этих напряжении компаратор переключается и на выходе интегрирующей цепи 11 формируется пилообразное напряжение (фиг,2-21), Постоянная времени интегрирующей е пи. выбирается таким образом, чтобы при выполнении условия Uc Uon 2) амплитуда выходного напряженитт интегрирующей цепи 11 была меньше уров ня срабатывания порогового блока 12 (фиг.„ 2-21). При выполнении условия Ur и характеризующего окончание модуляции и реализацию режима ОК, выходное напряжение интегрирующей цепи нарастает до порога срабатывания блока 12 (фиг. 2-2Т), вызывает его переключение (фиг. 2-22) и блокирует работу ограничителей о Выходной сигнал в виде логического нуля с блока 12 поступает на дополнительный вход ограничителей частоты коммутации. При этом на выходах ограничителей 4 в ре жим ОК формируется симметричное напряжение (фиг 2-16) и .субгармоничес кие составляющие в выходном напряжении инвертора отсутствуют. Таким образом, введение в устройство источника сигнала задания режима, подключенного через интегрирующую цепь к управляемому сопротивлению, определителя режима, подключеннего к дополнительным входам ограничителей частоты коммутации, позволяет реализовать безаварийный перевод силового инвертора из режима широтноимпульсной модуляции в режим однократной, коммутации и исключить субгармонические составляющие а выходном напряжении инвертора в режиме однократной коммутации. Положительный эффект при использовании устройства может быть получен за счет реализации двухзонного регулирования частоты вращения тягового асинхронного электродвигателя, повышения коэффициента использования источника питания по напряжению и снижения установленной мощности источника питания и силового инвертора. Формула изобретения Устройство для управленияm-фазным мостовым инвертором с широтно-импульсной модуляцией, содержащееш-фазный генератор управляющего напряжения, выходы которого подключены к входам соответствующих m блоков сравнения, другие входы которых объединены и соединены с первым выходом генератора опорного напряжения, второй выход которого соединен с входами m ограничителей частоты коммутации, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих m блоков сравнения,, формирователи отпирающих импульсов по числу фаз инвертора, еходы которых соединены с выходами соответствующих ограничителей частоты коммутации, 6 тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью безаварийного перевода инвертора из режима широтно-импульсной модуляции в режим однократной коммутации и исключения субгармонических составляю|ощих в выходном напряжении инвертора в режиме однократной .коммутации, оно снабжено источником сигнала з.адания, интегрирующей цепью, управляемым резистором и последовательно соединенными компаратором, интегратором, пороговым блоком, генератор управляющего напряжения снабжен дополнительным выходом, а блок ограничения/ частоты блокирующим входом, причем выход истрчника сигнала задания через интегрирующую цепь подключен к управляющей клемме управляемого резистора, основные клеммы которого включены

между первым выходом генератора опорного напряжения И землей, один из входов компаратора соединен с первым выходом генератора опорного напряжения, другой вход подключен к дополнительному выходу генератора управляющего напряжения, а выход поро:гового блока соединен с объединенными блокирующими входами ограничителей частоты коммутации.

Источники информации принятые во внимание при, экспертизе

1.Автоматизированный электропри- вод, электротехнология, электроснабжение. Экспресс-информация ВИНИТИ. Силовая преобразовательная техника, 1975, ff 3, с. 13-Т, рис. 1,2.

2.Авторское свидетельство СССР № 839018, кл. Н 02 Р 13/13, 1979.