Способ управления трехфазным мостовым инвертором и устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

 

1. Способ управления трехфазным мостовым инверторе, заключающийся в том, что задают частоты на выходе инвертора, на интерв&лах периода задаваемой частоты формируют модулированную последовательность импульсов и из этой последовательности формируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл.град. последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертора и упрощения, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, задают закон модуляции в заданной функции, соответствующей на участке 0-120 эл.град. значению синусоидальной функции на участке 0-120 эл.град., а на участке 120-240 эл.град. - значению синусоидальной функции на участке 60180 эл.град.Jуказанную последовательность импульсов формируют из трех последовательностей импульсов, причем на первом 60-градусном интервале формируют первую последовательность импульсов, модулированную по заданному закону, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль, на втором 60 градусном интервале формируют вторую инверсную последовательность импульсов , модулированную по закону, определяемому заданной функцией, сдвинутой на 180 эл.град.Рначиная с конца первого интервала, а на третьем 60градусном интервале формируют третью последовательность импульсов, модулированную по заданному закону, начиная с конца второго интервала. 2. Устройство для управления фазным мостовым инвертором, содержа (О щее генератор импульсов, счетчик, W дешифратор, распределитель, коммутатор и формирователь импульсов упс: равления вентилями инвертора, причем выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифратора , выход старшего разряда с входом распределителя, коммутатора соединены с выходами дешифсо to ратора и с выходами формирователя импульсов управления вентилями инвертора , отличающееся тем, ел что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертораи СО упрощения, оно снабжено блоком регуto лирования начальной фазы последовательностей импульсов управления, выполненным из шести каналов, каждый ИЗ которых содержит датчик нуля тока соответствующей полуфазы на выходе инвертора, триггер и элемент Н, причем выход каждого датчика нуля тока соединен с входом записи триггера, на синхронизирующий вход триггера присоединен ВЕзкод старшего разряда счетчика, а на его установочный вход подключен прямой выход триггера противофазного канала блока, выход триггера связан с одним из входов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И О

РЕСПУБЛИК

3щ HP 13/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ :- "" ..:.;;.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flG ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3364677/24-07 (22) 11.12.81 (46) 30.07.83. Бюл.928 (72) В.Л. Грузов, С.С. Клещин и В.A. Тихановский (71) Вологодский политехнический институт (53) 621.316.727(088 ° 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

9 748793, кл. H 02 Р 13/18, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 817980, кл. H 02 Р 13/18, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 658699, кл. Н 02 Р 13/18, 1979.

4. Авторское свидетельство СССР

9 817981, кл. Н 02 Р 13/18, 1981 (прототип ). (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

МОСТОВЫИ ИНВЕРТОРОИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫИ КОСТОВЫМ

HHBEPTOPON (57) 1. Способ управления трехфазным мостовым инвертором, заключающийся в том, что задают частоты на выходе инвертора, на интервалах периода задаваемой частоты формируют модулированную последовательность импульсов и из этой последовательности формируют шесть сдвинутых одна относи.— тельно другой на 60 эл.град. последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертора и упрощения, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, задают закон модуляции в заданной функции, соответствующей на участке 0-120 эл.град. значению синусоидальной функции на участке 0-120 эл.град., а на участке

120-240 эл,град. — значению синусоидальной функции на участке 60180 зл.град.> указанную последовательность импульсов формируют из трех последовательностей импульсов, причем на первом 60-градусном интервале

„„Su„„1032592 А формируют первую последовательность импульсов, модулированную по заданному закону, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль, на втором 60градусном интервале формируют вторую инверсную последовательность импульсов, модулированную по закону, определяемому заданной функцией, сдвинутой на 180 эл.град., начиная с конца первого интервала, а на третьем 60градусном интервале формируют третью последовательность импульсов, модулированную по заданному закону, начиная с конца второго интервала.

2. Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, содержа- Q щее генератор импульсов, счетчик, дешифратор, распределитель, коммутатор и формирователь импульсов управления вентилями инвертора, при- С чем выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифратора, выход старшего разряда — феюа с входом распределителя, вхоДы коммутатора соединены с выходами дешиф- ив ратора и с выходами формирователя импульсов управления вентилями инвер- тора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения формы напря- {,Д жения и тока на выходе инвертора и упрощения, оно снабжено блоком регулирования начальной фазы последова- Ьм) тельностей импульсов управления, выполненным из шести каналов, каждый .из которых содержит датчик нуля тока соответствующей полуфазы на выходе инвертора, триггер и элемент И, причем выход каждого датчика нуля тока соединен с входом записи триггера, на синхронизирующий вход триггера присоединен выход старшего разряда счетчика, а на его установочный вход подключен прямой выход триггера противофазного канала блока, выход триггера связан с одним из входов

1032592 элемента И, на другие входы которого присоединены выход триггера противофазного канала и выход триггера прямого канала двух других фаз, выходы элементов И являются выходами блока регулирования, коммутатор состоит из шести каналов, каждый из которых содержит элемент И по числу выходов распределителя, элемент ИЛИ и триггер, причем один из входов каждого элемента И соединен с одним из выходов распределителя, выполненного в виде последовательно соединенных счетчика и линейного дешифратора, другой соединен с соответствующим выходом дешифратора, выход элементов И соединен с входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом записи триггера, к установочному входу которого подключен выход старшего разряда счетчика, выходы триггеров являются выходами коммута-, тора, формирователь импульсов управления вентилями инвертора выполнен в виде шести каналов, каждый из коИзобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления автономными инверторами с широтно-импульсной модуляцией, и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах с широким диапазоном регулирования.

Известен способ управления трехфазным мостовым инвертором, по которому управляющий сигнал каждого венти-, 0 ля модулируют в начале и в конце периода, а в 60-градусном интервале в зоне максимального напряжения каждый вентиль оставляют включенным (1 ).

Однако при произвольной нагрузке форма напряжений и токов будет искажаться и зависеть от коэффициента мощности нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления трехфазным мостовым инвертором, заключающий-20 ся в том, что задают величьну частоты напряжения на выходе инвертора, на интервалах периода задаваемой частоты формируют последовательности импульсов, модулированных по законам сину- 25 са соответствующим отдельным отрез кам синусоиды, и из этих последовательностей формируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл. град.

Последовательностей импульсов управ- 30 ления вентилями инвертора, причем каждая последовательность импульсов управления формируется на интервале

0-270 эл.град. из шести участков торых содержит три элемента И-НЕ, два элемента ИЛИ и ключ, один из входов первого и третьего элементов

И-HE соединен с выходом соответствующего канала коммутатора, один из входов второго элемента И-HE соединен с выходом противофазного канала коммутатора, другой вход первого элемента И-HE соединен с выходом собственного канала блока регулирования начальной фазы последовательности импульсов управления вентилями инвертора, другой вход второго элемента И-HE соединен с выходом противофазного канала вышеупомянутого блока, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом канала другой фазы вышеупомянутого блока, выходы первого и второго элементов

И-НЕ через один элемент ИЛИ, а выход третьего элемента И-НЕ непосредственно подключены к входам другого элемента ИЛИ, выходом подключенного .к ключу, выход которого является выходом устройства. с модуляцией импульсов на пяти участках по законам синуса, соответствующим различным отрезкам синусоиды, а на интервале 90-150 эл.град. используют сигнал постоянного напряжения L2 ).

Недостатками способа являются искажения формы напряжения и тока на выходе инвертора при изменении коэффициента мощности нагрузки,. Формируе- мые по данному способу последовательности импульсов управления инвертором обеспечивают квазисинусоидальную форму напряжения на выходе инвертора лишь при сдвиге тока относительно напряжения в 60 эл.град. При других углах сдвига искажения формы будут зависеть от этого угла. При произвольно меняющейся нагрузке и при реализации инвертора на тиристорах несогласованное с фазой тока открытие тиристоров может привести к срыву инвертирования, особенно (применительно к формируемым последовательностям ) в зоне углов сдвига .

«<30 эл. град. и у 3 60 эл. град. Это ограничивает функциональные возможности способа. Программное формирование последовательностей управляющих импульсов из шести разнотипных отрезков приводит к черезмерному усложнению схемной реализации способа.

Известно устройство управления автономным инвертором напряжения, содержащее преобразователь аналогкод, детифраторы, расгределитель, 1032592 реверсивным! счетчик и генератор так,товых импульсов f3).

Недостатками этого устройства являются сложность, ограниченные функциональные возможности и большой процент высших гармоник в кривых выходного напряжения инвертора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления инвертором, содержащее генератор, счетчик, два дешифратора, распределитель, 0 коммутационную схему, устройство памяти кодов начала и концы импульсов модуляции и формирователь импульсов управления вентилями инвертора, причем распределитель состоит из трех ревер-15 сивных двоично-десятичных счетчиков и трех двоичных счетчиков, коммутационная схема содержит два коммутатора и элементы И, а формирователь построен на шести элементах И-НЕ, шести счетных триггерах и шести запоминающих триггерах. Выход генератора соединен е входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифраторов, а другие — с входами распределителя, входы коммутационной схемы соединены с выходами дешифраторов, с выходами распределителя и с выходами устройства памяти начала и конца импульсов модуляции, а входы формирователя связаны с выходами коммутатора и распределителя (4 ).

Схема известного устройства обладает избыточной сложностью и плохой формой выхоцного напряжения.

Цель изобретения — улучшение формы напряжения и тока на выходе инвертора и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управлений трехфазным мостовым инвертором, 40 заключающемуся в том, что задают величину частоты напряжения на выходе инвертора, на интервалах периода задаваемой частоты формируют модулированную последовательность импульсов и из этой последовательности формируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл.град. последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, задают закон модуляции в заданной функции, соответствующей на участке 0-12() эл.град. значению синусоидальной функции на участке 0-120 зл.град.,а на участке 120-240 эл.град. — значению синусоидальной функции на участке 60180 эл.град., указанную последовательность импульсов формируют из трех последовательностей импульсов, при- 60 чем на первом 60-градусном интервале

Формируют первую последовательность импульсов, модулированную по заданному закону, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фа- 5 зы через нуль, на втором 60-градусном интервале формируют вторую инверсную последовательность импульсов, модулированную по закону, определяемому заданной функцией, сдвинутой на

180 эл.град.,начиная с конца первого интервала, а на третьем 60-градусном интервале формируют третью последовательность импульсов --модулированную по заданному закону, начиная с конца второго интервала.

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором,.содержащее генератор импульсов, счетчик дешифратор, распределитель, коммутатор, формирователь импульсов управления вентилями инвертора, причем выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифратора, выход старшего разряда— с входом распределителя, входы коммутатора соединены с выходами дешифратора и с выходами формирователя им = пульсов управления вентилями инвертора, снабжено блоком регулирования начальной фазы последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, выполненным из шести каналов, каждый из которых содержит датчик нуля соответствующей полуфазы на выходе инвертора, триггер и элемент И, причем выход датчика нуля тока соединен с входом записи триггера, на синхронизирующий вход которого присоединен выход старшего разряда счетчика, а на установочный вход подключен выход триггера противофазного канала блока, выход триггера связан с одним из входов элемента И> на другие входы которого присоединены выход триггера противофаэного канала и выход триггера прямого канала двух других фаз, выходы элементов И являются выходами блока регулирования, коммутатор состоит из шести каналов, каждый из которых содержит элемент И по числу выходов распреднлителя1эле мент ИЛИ И триггер, причем один из входов каждого элемента И соединен с одним из выходов распределителя выполненного в виде последовательно соединенных счетчика и линейного дешифратора,другой присоединен к соответствующему выходу дешифратора, выход элементов И соединен с вхОдами элемента ИЛИ,выход которого соединен с входом записи триггера,к установочному входу которого подключен выход старшего разряда счетчика, выходы ,триггеров являются выходами коммутатора, формирователь импульсов управления вентилями инвертора выполнен в виде шести каналов, каждый из которых содержит три элемента И-НЕ, два элемента ИЛИ и ключ, один из входов первого и третьего элементов

И-НЕ соединен с выходом соответствую1032592 щего канала коммутатора, один из входов второго элемента И-НЕ связан с выходом противофазного канала коммутатора, другой вход первого эле,мента И-HF соединен с выходом соответствующего канала блока регулирова- 5 ния началькой фазы последовательности импульсов управления вентилями инвертора, другой вход второго элемента

И-HE соединен с выходом нротивофазного канала вышеупомянутого блока, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом канала другой фазы вышеупомянутого блока, выходы первфго и второго элементов И-НЕ через один элемент ИЛИ, а выход третьего элемента И-НЕ непосредственно подключены к входам другого элемента ИЛИ, вь<ходом подключенного к ключу, выход которого является выходом устройст26

На фиг.1 и 2 представлены диаграммн, поясняющие предлагаемый, способ; н<а фиг.З вЂ” схема чстоойства; на фиг.4 — структура одного канала ком<мутационной схемы) на фиг.5 — схема иквертора.

Устройство содержит генератор 1, счетчик 2, распределитель, построенньтй на счетчике 3.1 и линейном дешифраторе 3.2, синусный дешифратор

4„ коья утатор 5, блок 6 регулирова t÷ÿ : ачальной фазы последовательнос.«,=й импульсов управления вентилями тнвертора, содержащий датчики 7 нуля тэка, триггеры 8 и элементы И 9, ф..:рм рователь 10 импульсов управле- 35

-1;-:я вентилями иквертора, построенный н элементах И-НЕ 11, элементах

ИПИ 12 и ключах 13, Каждый канал ком мутатора (фиг.4) выполнен на элементах И 14< элементе ИЛИ 15 и триггере 40

16„ инвертор (фиг.5) содержит вентили 17-2? и диоды 23-28.

Устройство работает следующим образом. Управляемый генератор 1 (фиг„З, формирует на выходе последовательность импульсов заданной частоты, краткой частоте напряжения на вьиоде инвертора, и запускает этими импульсами счетчик 2 импульсы " последнего

5О разряда которого используются как тактовые и управляют распределителем, выполненном ча счетчике 3.1 и линейном дешифраторе 3.2, На выходе распределителя (фиг.З) формируются импульсы определяющие длительность интервалов возможного формирования последовательностей импульсов управления вентилями инвертора. Одновременно с выходов

"..:етчика 2 синусным дешифратором счит ьюаются коды чисел „o e e 60 длительности модулированных импульсов и формируется импульсная последовательность, смодулированная по синуаокдальному закону. Импульсы с распрецелителя и сикуского дешифратора подаются на входы коммутатора 5 (,фиг.З ). Эти последовательности в каждом из шести каналов коммутатора распределяются на элементах И (фиг.4), группируются на элементе ИЛИ, (фиг.4) и формируются на триггерах 3 (фиг.4), где одновременно импульсы тактируются. В результате на выходе коммутатора 5 (фиг.3 ) формируются шесть вспомогательных широтно-модулированных последовательностей с взаимным сдвигом 60 эл.град, и длительностью каждой последовательности 240 эл.град.

На фиг.2 показаны вспомогательные последовательности Ug„, Оз для вентилей 17 и 18 (фиг,1) соответственно.

Одновременно блок 6 регулирования начальной фазы последовательностей импульсов управления вентилями инвертора (фиг.З ) определяет разрешенные 60-градусные интервалы для формирования импульсов управления инвертором. В этом блоке датчики.

7 нуля тока вырабатывают сигналы об отсутствии тока в полуфазах, а триггеры 8 (фиг.3 ) формируют импульсы длительностью 180 эл.град. Ь результате сравнения троек этим импульсом на выходах элементов И (9, фиг.З ) формируется последовательность импульсов с взаимным сдвигом 60 зл.град.U,На фиг.2 данные импульсы роказаны для y=30 (сплошные линии )и =90 (штриховые линии).На формирователь 1() (фиг.="-) с соответствующих выходов коммутатора 5 подаются вспомогательные последовательности модулированных импульсов, где с помощью импульсов 0 на 60-градусных интервалах элементами H-BE 11 выбираются нужные участки вспомогательных последовательностей и объединяют ся на элементах ИЛИ 12 в последовательности импульсов управления вентилями иквертора, например U„„(30)< 0„ (30) д, я =30 О, (90), (.) (90 ) для у=

=-90, В результате на выходе инвертора г<ри любых нагрузках формируется капряжение, широтно-модулированное по закону синуса,например Од, U д для фазы A фиг.5). таким образом, Устройство автоматически изменяет последовательности широтно-модулированных импульсов управления вентилями инвертора в зависимости от режима нагрузки, обеспечивая неизменность формы напряжения и тока ка выходе кнвертора при побых нагруз-ах., Поскольку импульсы ка каждом выходе блока регулирования начальной фазы фарми. уются пз сигналам с трех датчиков, а выходные импульсы каждого канала ". òoão блока управления — формированием трех последова;ель-остей импульсов управления вентилями иквертора, то при изменении нагрузки будут одновремекио изменены последовательв

1032592

ысв ит, Фиа. 2 ности импульсов управления всех работаюцих на этом интервале вентилей, что обеспечивает максимальное

I время переходного процесса в системе управления инвертором.

1032592

Ф ие. Ф

1032592

Фиг. 5

Составитель О. Парфенова

Редактор Н. Стащишина Техред И.Иетелева Корректор С.Шекмар

Заказ 5418/59 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4