Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты
1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью путем формирования на периоде управляющих импульсов зоны проводимости указанных ключей, большей Ч , отличающийс я тем. что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения и тока при выполнении указанного преобразователя по мостовой схеме, зону проводимости каждого ключа задают равной 1 , причем в интервале - этой зоны проводимость Ключа задают полной и неизменной, ТТ2 а в интервалах О - и - i проводимость модулируют методом широтно-импульсной модуляции. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что в интервале if О - широтно-импульсной модуляцию осуществляют по линейно нарастающему , а в интервале 2 по линейно спадающему законам. 3.способ по пп. 1 и 2, отлиS чаю щ .и и с я тем, что в интервалах О - -|- и - -1Г (Л в импульсы проводимости вводят дополнительные а и 5 паузы, а в интервале --- - - дополнительные импульсы проводимости , причем длительность указанных дополнительных пауз в интервалах „ it 4ff 5« О - и -f- - -g- и импульсов в X) интервале -т- - -7- линейно умен1зел га li шают от
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) . (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Иь ()(,:,),, A
В
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3329959/24-07 (25) 3387557/24-07
;22) 03.08.81 (46) 30.05.84. Бюл. )) 20 (72) Б.E.Ïüÿíûõ, Э.M.×åõåò, В.Н.Соболев, В.П.Мордач и В.M.)4èõàëüский (71.) Институт электродинамики, АН УССР (53) б 21. 314. 27 (088. 8) (56) 1. Рутманис Л.А. и др. Способы управления преобразователями частоты с непосредственной связью с искусственной коммутацией. Рига, Зинатне, с. 159. °
2. Авторское свидетельство СССР
)) 309435, кл, Н 02 M 5/27, 1968.
3. Авторское свидетельство СССР
)) 613475, кл. Н 02 Р 13/16, 1974.
4. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 20515 28/07, кл. Н 02 Р 13/16, 1974. (54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью путем формирования на периоде управляющих импульсов эоны проводимости указанных ключей, большей
2Я отличающийся тем, 3 что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения и тока при выполнении указанного преобразователя по мостовой схеме, зону проводимости каждого ключа задают равной, причем в интервале
3(51) Н 02 P 13 30, Н 02 М 5/27
2, - ...Й9. этой эоны проводимость
3 3 ключа задают полной и неизменной, 2% а в интервалах 0 — --- и --- — и
3 3 проводимость модулнруют методом широтно-импульсной модуляции.
2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в интервале
0 — --- широтно-импульсной модуля3 цию осуществляют по линейно нарастающему, а в интервале 2и л по ли3 нейно спадающему законам.
3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ,и и с я тем, что в интерва11 2и лах 0 — --- и --- - в импульсы
3 3 проводимости вводят дополнительные
4 5 паузы, а в интервале ---—
3 3 дополнительные импульсы проводимости, причем длительность указанных дополнительных пауз в интервалах
Я 4Р 5и
0 — --- и - - — --- и импульсов в
8Я 97 интервале — — — --- линейно умень6 б шают от (2- 1л)-"- до О, а длитель1
6 (2л ность пауз в интервалах —— б б
5 л и --- -(и импульсов в интервале б
9 Т 10 В линейно увеличивают от 6 б л
0 до (2- -ч3)--v
1095344
Изобретение относится к преобразовательной технике, к кла су систем управления преобразователей частоты с непосредственной связью и может быть использовано при построении преобразователей частоты для регулируемых электроприводов переменного тока и спецпотребителей.
Известны способы управления трехфазными преобразователями частоты с непосредственной связью (1) и (2).
Недостатком способов управления по (1) является сложность систем ,управления, реализующих эти способы, обусловленная наличием трехфазного эталонного генератора синусоидаль- 15 ных напряжений, регулируемого по частоте и напряжению в широком диапазоне.Способ управления по (2) требует более простой схемы управления, однако не обеспечивает удовлетворительного гармонического состава кривой выходного напряжения и тока преобразователя.
Известны также способы управления трехфазных непосредственных преобразователей частоты (НПЧ),построенных по нулевой схеме (3) и (4) . Они тоже не обеспечивают удовлетворительной формы кривой напряжения и тока.
Наиболее близким,к предлагаемому по технической сущности является способ (4). Он относится к НПЧ,постро{ .ному по трехфазной нулевой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, и заключается в формировании на периоде управляющих импульсов зоны прои водимости ключей, большей 2 и при3 чем в пределах этой эоны импульсы 40 проводимости и паузы между ними формируются поочередно и имеют следую2и 2{{ щие длительности:
9 9 9
9 9 9 9 9 9
Однако это решение относится только к нулевой схеме преобразователя и в мостовой схеме использовано быть не может. Кроме того, этот способ позволяет подавлять в спектре выходного напряжения только две гармониQ ки, ближайшие к основной. При этом уровни остальных гармоник существен но возрастают, что не позволяет обеспечить на выходе преобразователя удовлетворительный гармонический состав кривой напряжения и тока.
Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряжения и тока преобразова- 60 теля при выполнении его по мостовой схеме.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления трехфазным НПЧ на полностью 65 управляемых ключах с двусторонней проводимостью, выполненным по мосто вой схеме, путем формиров{ния на периоде управляющих импульсов зоны проводимости указанных ключей, большей
2{1 зону проводимости каждого ключа задают равной и причем в интер. вале ---. — --- этой зоны проводи3 3 мость ключа задают полной и неизмен2 ной, а в интервалах 0 — — — и--3 3 и проводимость модулируют методом широтно-импульсной модуляции (ШИТ)) .
Кроме того в интервале 0
I
ШИМ осуществляют по линейно нарастаю2 {{ щему а в интервале --- — и по лиР
3 нейно спадающему законам.
2 л
В интервалах 0 — --- и — — — и
3 3 в импульсы проводимости вводят дополнительные паузы, а в интервале
4 и 5 ц
- дополнительные импульсы
3 3 проводимости, причем длительность указанных до олнительных пауз в ин{) 4 и 5 {) тервалах 0 — †. — и --- — --- и имб б 6 пульсов в интервале --- — --- линей6 б
{1 но уменьшают от (2- -ц3)--- до 0
6 а длительность пауз в интервалах 1 2 11 5 Й
И --.— — 1 И ИМПУЛЬСОВ В б {1 6
9 11 1011 интервале --- — --- линейно увеличиб б л
{1 вают от 0 до (2 — -{{3)
На фиг. 1 изображена принципиальная схема трехфазного мостового
НПЧ; на фиг. 2 — временные диаграммы импульсов управления ключами преобразователя, поясняющие принцип формиро,ания выходного напряжения, при котором проводимость ключей мо- дулируют методом LIHM и на интервале
11
0 — --- этот метод осуществляют по
3 линейно нарастающему, а на интерва211 л ле -- — - 11- — по линейно спадающему
3 закону, а также эпюра выходного напряжения преобразователя; на фиг.3 пример функциональной схемы устройства управления, реализующего систему импульсных последовательностей по фиг. 2; на фиг. 4 — схема логического блока, из которых составлена логическая схема 17 на фиг. 3; на фиг. 5 — временные диаграммы импульсов управления ключами преобразователя, поясняющие принцип формирования выходного напряжения, при
1095344 котором на интервалах О.— --- и
II
29
- II в импульсы управления вводят
3 дополнительные паузы, а на интерва4Я 5 ле --- — --- — дополнительные им3 3 пульсы проводимости, а также эпюра выходного напряжения преобразователя; на фиг. б — временные диаграммы управляющих импульсов с более вы-, 10 сокой частотой ШИМ по сравнению с частотой питающей сети(d и частотой управления Й, а также эпюра выходного напряжения преобразователя; на фиг. 7 — пример функциональной 15 схемы устройства управления, реализующего систему импульсных последовательностей по фиг. 5 и б; на фиг. 8 — схема логического блока, из которых составлена логическая схе- 20 ма на фиг. 7.
НПЧ (фиг.l) содержит полностью управляемые ключи с двусторонней проводимостью 1-6, соединенные в трехфазную мостовую схему с нагруз- 25 кой 7 и входными фазами А, В, С питающей сети.
Номера временных диаграмм на фиг. 2, 5, б соответствуют номерам ключей на фиг ° 1 и номерам на функ- 30 циональных схемах по фиг. 3, 4, 7,8.
На функциональной схеме (фиг.З) выход 8 задающего генератора 9 соединен с пересчетной цепью 10, на. выходах 11-16 которой формируются прямоугольные импульсы, следующие с частотой --- . Эти импульсы постуЯ
6 пают на логическую схему 17„ подсоединенную также к парафазным выходам 18 и 19 модулятора 20. На вход 40
21 модулятора 20 подаются пилообразные импульсы опорного высокочастотного генератора 22, а на вход 23-. пилообразное напряжение задающего генератора 9. 45
Логическая схема 17 состоит из шести идентичных логических блоков, один из которых, формирующий сигнал управления 1 для ключа 1, представлен на фиг. 4 ° Он состоит из двух логических ячеек 2И 24 и
25 и одной ло:ической ячейки
ЗИЛИ 26.
На функциональной схеме (фиг.7) выход 27 задающего генератора 28 соединен со входом 29 первого фор мирователя пилообразного напряжения (ФПН1) 30, со входом 31 делителя частоты 32 и со входом 33 второго формирователя пилообразного напряжения (ФПН2) 34 . Выход 35 ФПН1 30 60 соединен со входом 36 блока запрета (БЗ) 37 и со входом 38 блока запрета и формирования (БЗФ) 39. Выход
40 делителя частоты 32 соединен со входом 41 пересчетной цепи 42 и со 65 входом 43 третьего формирователя пилообразного напряжения (ФПНЗ) 44.
Выход 45 ФПНЗ 44 и выход 46 БЗ 37 соединены со входами 47 и 48 первого блока вычитания (БВ1) 49. Выход
50 ФПНЗ 44 и выход 51 БЗФ 39 соединены со входами 52 и 53 второго блока вычитания (БВ2) 54. Выход 55
ФПН2 34 и выход 56 БВ1 49 соединены со входами 57 и 58 первого компаратора (Kl) 59, а выход 60 ФПН2 34 и выход 61 БВ2 54 соединены со входами 62 El 63 второго компаратора (К2) 64. Выход 65 К1 59 и выход
66 К2 64 соединены со входами 67 и 68 логической схемы 69, а также со входами 70 и 71 триггера 72, выход 73 которого. соединен со входом
74 логической схемы 69. С выходов
75-80 пересчетной цепи 42 сигналы поступают на входы логической схемы 69,на выходах 1" -6 " которой формируются сигналы управления ключами 1-6 преобразователя по схеме фиг.l..
Логическая схема 69 состоит из шести идентичных логических блоков, один из которых, формирующий сигнал управления 1" для ключа 1 представлен на фиг. 8. Он состоит йз трех логических ячеек 2И 81-83 и одной логической ячейки 4ИЛИ 84.
Рассмотрим сущность предлагаемого способа управления.
Выходное напряжение преобразователя, показанное на эпюре 7 фиг. 2 формируется следующим образом. На интервале Л вЂ” <7t< замыкаются ключи 3, 5 и к нагрузке 7 прикладывается линейное напряжение U e =-U q<, (эпюра 7). Далее на интервале Я, Q t2 размыкается ключ 3 и замыкается ключ 1, который совместно с остающимся во включенном состоянии ключом 5 обеспечивает подключение к нагрузке 7 линейного напряжения
UnS питающей сети. Затем в течение интервала 52 (— Я снова замыкаются ключи 3, 5 и к йагрузке 7 снова прикладывается напряжение -П .
На следующем интервале g t — Я через ключи 1,5 на нагрузку 7 опять воздействует напряжение Une и т.д.
Таким образом, на интервале Q tо нагрузка 7 с помощью постоянно замкнутого ключа 5 и попеременно замыкающихся и размыкающихся ключей
1, 3 поочередно подключается к линейным напряжениям -U и UnS nE<тающей сети. Длительность этого ин1< тервала составляет — —, т. е. -Qt
« — Я с = 0 — †. При этом, как видно
3 из временной диаграммы 1 (фиг.2), / длительность замкнутых состояний ключа, т. е. его проводимость, моду1095344 лируется методом ШИМ по линейно нарастающему закону.
55 спадающему закону на интервале
21i л и
Функциональная схема (фиг. 3) реализует способ управления следуюВ течение интервала P t <- g t =
Я 2 — — ключ 1 остается постоян3 3 5 но замкнутым, а попеременно замыкаются и размыкаются ключи 5 и б, в результате чего к нагрузке 7 поочередно прикладываются линейные напряжения U>> и -UCA т.е. на этом интер-10
2л вале длительностью --- — — — проводи"
3 3 мость ключа l задана полной и неизменной.
На следУющем интервале g 6 в 2 = 15
2 и нагрузка 7 с помощью по3 стоянно замкнутого ключа б и попеременно замыкающихся и размыкающихся ключей 1 и 2 поочередно подключается к линейным напряжениям — U > .и Баас .
При этом, как видно из диаграммы 1 (фиг.2), длительность замкнутых состояний ключа 1, т.е. его проводимость, модулируется методом ШИМ по линейно спадающему закону. 25
4 и
На интервале Q t — Qt> = Ф постоянно замкнут ключ 2, попеременно замь:каются и размыкаются ключи 4 и б и к нагрузке 7 поочередно прикла- 30 дываются напряжения Ug и -Ugg . На
44 5и .интервале й7 t — g t = — — — по8 9 3 3 очередно работают пары ключей 4, 2 и 4, 3, которые подключают нагрузку 7 к линейным напряжениям — Сии и
0 . Наконец, на интервале Я,,—
5 и
Я t = — — 2и постоянно замкнутым, о 3 ао оказывается ключ 3, а в паре с ним замыкаются и размыкаются ключи 4 и 5, подсоединяя нагрузку 7 поочередно к напряжениям Uz> и -U питающей сети. В дальнейшем цикл переключений повторяется в той же последователь- 45 ности °
Из временных диаграмм фиг.2 видно что длительность зоны проводиI мости каждого иэ ключей 1-6 равна
2и 50 и, причем на интервале--,(на, имер, для ключа 1 — диаграмма 1 ) этой зоны проводимость ключа оказывается полной и неизменной, а и 2 и л на интервалах 0 — --" — и -- - — и
3 3 проводимость модулируется методом
ШИМ по линейно нарастающему закону и на интервале 0 - --- и по линейно
60 щим образом. Задающий генератор 9 вырабатывает на выходе 8 линейно нарастающее пилообразное напряжение, которое поступает на пересчетную цепь 10 и на вход 23 модулятора 20.
Из импульсов, соответствующих крутому заднему фронту пилообразного напряжения на выходе 8 генератора 9, пересчетная цепь 1 формирует шесть последовательностей импульсов длии тельностью --- сдвинутых между со3 и бой на --- (фиг. 2, диаграмма 11-16) .
С выходов 11-16 блока 10 импульсы поступают на логическую схему 17.
На вход 21 модулятора 20 от высокочастотного генератора 22 подаются импульсы линейно спадающего напряжения, частота которого в К раз больше частоты задающего генератора.
На <нг. 2 К = 4. В результате на одном из парафазных выходов (18) модулятора 20 длительность импульсов линейно возрастает, а на другом (19) линейно падает. Эти импульсы совместно с импульсами 11-16 от пересчетной цепи 10 формируют в логической схеме 17 шесть последовательностей управляющих импульсов
1 — б (фиг.2). Схема фиг.4 показывает принцип формирования одной из
I этих последовательностей 1 = 18.11+
+19.12 + 16. Аналогично формируются остальные последовательности
2 — б °
Результирующее напряжение на нагрузке 7 приведено на эпюре 7 (фиг. 2). Анализ показывает, что частота первой гармоники этого напряжения определяется выражением
Способ управления позволяет улучшить гармонический состав выходного напряжения и тока в предлагаемой мостовой схеме преобразователя по сравнению как с нулевой схемой по прототипу (4), так и с мостовой схемой без при.ленения указанного способа, например по аналогу (2). Так, при одинаковом К = 3 получаем, что коэффициенты гармоник по напряжению будут следующими: в предлагаемом решении .0,45, в прототипе (4)
1,4636. В аналоге (2), где приведен преобразователь частоты по мостовой схеме, коэффициент гармоник равен 0,31, т.е. меньше, чем в предлагаемом решении. Однако качественный состав спектра выходного напряжения согласно способу (2) хуже, так как в нем превалируют гармоники, частоты которых расположены близко от частоты основной гармоники, по сравнению с предлагаемым решением, где гармоники с большими амплитудами значительно удалены от основной. Это при1095344 водит к существенному улучшению формы выходного тока. Так, например, при а э » = 400 1/с, СозЧ„= 0,8, К = 3 получаем коэффициент гармоник по току равным 0,03, для прототипа (4) — 0,261, для аналога по (2) без ШИИ, т.е. при К = 1
0,067. При увеличении К выигрыш более значительный. Так,уже при
К = 4 коэффициент гармойик по изобретению снижается до 0,025, а при К = 8 до 0,016.
Для дальнейшего улучшения формы кривой выходного напряжения и тока вводятся дополнительные паузы и дополнительные импульсы в последовательности управляющих сигналов.
Рассмотрим сущность такого решения.
Выходное напряжение преобразователя, показанное на эпюре 7" (фиг.5) формируется следующим образом.
На интервале Я вЂ” Я t„ замыкаются ключи 3,5 (фиг.5, диаграммы 3"
5 " ) и к нагрузке 7 прикладывается линейное напряжение.
Далее в момент, ключ 3 размыка- 25 ется, замыкается ключ 2 и на интервале Q „— g tZ нагрузка 7 закорачивается кличами 2 и 5. Это соответствует нулевой паузе в выходном напряжении (фиг. 5, диаграммы 2" 30
5, эпюра 7). В момент tZ ключ 2 размыкается, замыкается ключ 1 и на интервале Q tZ — g t> к нагрузке 7 прикладывается напряжение UAs (фиг.5, диаграммы 1, 5 ", эпюра 7" ). B момент t > размыкается ключ 1, вновь замыкается ключ 3 и на интервале
0t — 52 t4 к нагрузке 7 вновь прикладываетсЯ напРЯжение -USc (фиг.5, диаграммы 3", 5", эпюра 7" ). В момент t4 ключ 3 размыкается и вновь замыкается ключ 2 и снова, но уже на более короткий промежуток времени нагрузка 7 закорачивается
:и в выходном напряжении формируется более короткая пауза(фиг.5,диаграм мы 2, 5", эпюра 7" ) и т.д, дли- тельность паузы линейно уменьшается от максимальной до нуля на середине интервала Я to Я . На фиг. 5 серединой этого ийтервала является момент 4; На второй половине этого интервала ключи 1, 2, 3 (диаграммы 1, 2", 3 l продолжают попеременно замыкаться и размыкаться при постоянно 55 замкнутом ключе 5 (диаграмма 5 ) и к нагрузке 7 поочередно прикладываются напряжения -US и U Пауза на этом интервале линейно увеличивается от нуля до максимальной íà 60 концах интервала, Длительность интервала, в течение которого пауза линейно уменьшается от максимальной (( до нуля, составляет ---, т.е. б 65 л
At — g t = 0 — - --. Длительность о 4 б интервала, в течение которого пауза линейно возрастает от нуля до макII симальной, тоже составляет ---, т.е.
Qt — Дt
6 6
В последующем .интервале 17 tq — Я 2< с помощью ключей 1 4, 5, б к нагрузке 7 поочередно подключаются напряжения UAs и -Uc> (фиг. 5, диаграммы 1", 4 ", 5", б, эпюра 7 ), причем пауза на первой половине этого интервала тоже линейно уменьшается, а на второй — линейно возрастаИ ет. По диаграмме 1 на фиг. 5 на этом
1< 2и интерв але Q.t -Q t = — ——
5 6 3 3 ключ 1 оказывается постоянно .замкнутым, На интервале Я 6
4 7 л с помощью ключей 1, 2, 3, б
6 к нагрузке 7 поочередно подключаются напряжения -U, и USc. При этом пауза на первой йоловине этого интер4р 5и вала, т,е. в пределах - - — --- линейно уменьшается, а на второй поло5н л вине, т.е. в пределах --.— — линейно возрастает (фиг. 5, диаграммы 1
И
2", 3", 6", эпюра 7" ) .
На интервале 2 — g tS с помощью ключей 2, 4, 5, б к нагрузке 7 поочередно подключаются напряжения и -U AS (фиг.5, диаграммы 2"
4", 5" ., б", эпюра 7 ) . .В пределах этого интервала ключ 1 остается разомкнутым.
Ha HH e e Q t — Q t
4 5
8 9
3 3 с помощью ключей .1-4 к нагрузке 7 поочередно подключаются напрЯжениЯ UAS z Uca (фиг, 5, диаграммы 1", 2", 3", 4 ", эпюра 7 ).
В течение этого интервала в диаграмму импульсов ключа 1 вводятся дополнительные импульсы проводимости, .длительность которых на первой поло вине интервала, т.е. в пределах линейно уменьшается от максимальной до нуля, а на второй ,половине т.е. в пределах линейно возрастает от
9 и 10» б б нуля до максимальной.
Наконец,на интеРвале Я t> — Я t+ с помощью. ключей 3-6 к нагрузке 7 поочередно подключаются напряжения
U ca " U Sc (фиг. 5,диаграммы
3, 4", 5", б ", эпюра 7") . В пределах этого интервала ключ 1 остается разомкнутым. Далее процессы на диаграмме фиг.5 повторяются.
1095344
Линейное изменение длительности импульсов проводимости и пауз в большем масштабе представлено на фиг. 6, где изображены диаграммы
1, 2«, 3" и эпюра 7" по фиг.5 на интервале Q t — Я t> . При этом
5 число переключенйй на этом интервале увеличено для более наглядной иллюстрации линейного закона изменения этих длительностей. Функциональная схема фиг.7 реализует спо- 10 соб управления следующим образом.
Задающий генератор 28 вырабатывает на выходе 27 последовательность коротких импульсов (фиг.5 диаграмма 27), которые поступают на, вход 31 делителя частоты 32. Коэффициент деления делителя 32 определяет число К переключений ключей преобразователя в течение одного иитервала л
II длительностью --- которому соответ- 20
3 ствует период импульсов на выходе 40 этого делителя (фиг. 5, диаграмма
40) . Для рассматриваемой мостовой схемы преобразователя количество таких интервалов на периоде частоты управления равно шести. Эти импульсы поступают на вход 43 ФПНЗ 44, на выходах 45 и 50 которого формируются линейно нарастающие и линейно спадающие напряжения, период коИ торых равен ---. Эти напряжения по—
3 ступают на входы 47 и 52 БВ1 49 и
БВ2 54. Выходные импульсы генератора 28 поступают также на вход 35
29 ФПН1 30, на выходе 3.5 которого формируются пилообразные напряжения с частотой в 2 раза выше частоты пилообразных напряжений на выходах
45 и 50 блока 44, а амплитуда состав-4р
2 — ГЗ ляет ------ от амплитуды этих на2 пряжении. Пилообразные напряжения с выхода 35 ФПН1 30 поступают на вхо- ды 36 и 38 блоков БЗ 37 и БЗФ 39 со- 45 ответственно. БЗ 37 выделяет на выходе 46 импульсы формирователя 30 через один (фиг.5, диаграммы 35, 46).
БЗФ 39 формирует на выходе 51 пилообразное напряжение по диаграмме 51 (фиr.5) . Далее сигналы с выходов бло- 5 ков 37 и 39 поступают на входы 48 и 53 блоков БВ1 49 и БВ2 54 и вычитаются там из пилообразных напряжений 45, 59 ФПНЗ 44, в результате чего на выходах 56 и 61 этих бло- 55 ков формируются напряжения, изображенные на диаграммах 56 и 61 (фиг.5).
Причем на выходе 56 БВ1 49 форма сигнала представляет собой нарастающую пилу с меньшей скоростью нараста-60 ния на второй половине интервала в результате указанного вычитания из сигнала по эпюре 45 сигнала по эпю- .ре 46. На выходе 61 БВ2 54 форма сиг нала представляет собой спадающую, 65 пилу с меньшей скоростью спада ния на первой половине интервала в результате вычитания из сигнала по эпюре 50 сигнала по эпюре 51.
ФПН2 34 формирует пилообразные напряжения с амплитудой, равной амплитуде пилообразных напряжений 45 и 50 на выходах ФПНЗ 44 и частотой равной частоте задающего генератора 28 (фиг. 5, диаграммы 55, 60) °
Аналоговые сигналы с выходов 55 и
60 ФПН2 34 и выходов 56 и 61 соответственно БВ1 49 и БВ2 54 поступают на входы 57, 58 и 62, 63 компараторов
59, 64 соответственно. Компараторы выполняют сравнение поступающих на их входы сигналов, Так, в момент равенства сигналов 55, 56 на входах
57 и 58 компаратора 59 на его выходе
65 появляется положительный уровень сигнала, который пропадает в момент
t> обратного хода пилообразного сигнала 55. В момент t равенства сигналов 60, 61 на входах 62 и 63 компаратора 64 на его выходе 66 появляется нулевой уровень сигнала, который сменяется положительным уровнем в момент t обратного хода пилообраз3 ного сигнала 60. В результате на выходах компаратора формируются последовательности импульсов нарастающей дл и тель нос ти (фиг. 5, диаграмма 6 5 ) и спадающей длительности (фиг,5, диаграмма 66), поступающие на входы 67 и 68 логической схемы 69 и на входы 70 и 71 триггера 72 (фиг,7), На выходе 73 триггера 72, срабатывающего на положительный перепад по входу 70 и на отрицательный перепад по входу 71, формируется сигнал паузы. Длительность этого сигнала по фиг.5 для моментов составляет g „ - g t (фиг.5, диаграмма 73). Далее эта длительность уменьша"тся до середины интервала
Я вЂ” Я tg и затем снова возрастает. На фиг.6 линейный закон изменения паузы и длительности импульсов предстарлен более наглядно. Импульсы с выхода 73 триггера 72, а также с выходов 65 и 66 компараторов 59 и 64 поступают на логическую схему
69, на другие шесть входов которой поступают сигналы с выходов 75-80 пересчетной цепи 42. Пересчетная цепь 42 под действием сигнала на ее входе 41, поступающего с выхода 40 делителя частоты 32, формирует шесть последовательностей прямоугольных и импульсов длительностью ---, сдвиЛ нутых между собой на --- (фиг.5, диаграммы 40, 75-80) .
Логическая схема 69 формирует шесть последовательностей импульсов 1« — 6" . Прин и", формирова1095 344
23
ТТ
Т6
Т
2
-и,<8 фигЛ ивс ния одной из этих последовательностей 1" поясняется фиг. 8. Схема по фиг. 8 реализует логическую функцию 1т = 75.65 + 80 + 76,73.
Аналогично формируются остальные последовательности 2 — 6 5
Таким образом, формируется кривая выходного напряжения преобразователя (фиг.5,эпюра 7" ). Анализ показывает, что при таком законе 10 изменения дополнительных пауз и длительностей импульсов удается еще более улучшить форму кривой выходного напряжения. Это следует, например, из того, что по сравне- 15 нию с фиг. 2, где эквивалентное модулирующее воздействие представляет собой равнобедренную трапецию, на фиг.5 оно оказывается более приблих<енным к синусоидальной форме, так О
48 как на интервалах--6 3 6
5 его среднее значение практи6 чески точно повторяет форму синусоиды.
Предлагаемый способ управления трехфазным мостовым НПЧ позволяет улучшить технико-экономические показатели преобразователя. Улучшение формы кривой выходного напряжения приводит к снижению коэффициента гармоник формируемого тока и, следовательно, к уменьшению потерь от высших гармоник в нагрузке, например, в асинхронных электродвигателях.
Расчеты показывают, что сних<ение коэффициента гармоник статорного тока двигателя за счет подавления ближайших к основной высших гармоник с частотами 5Q + <.1 и 7Я .— (> дает экономию электроэнергии на двигателе мощностью 10 КВт в размере
76 кВт.ч/год. При сроке службы двигателей в среднем 10 лет и использовании с указанными преобразователями только 1Ъ таких двигателей общий экономический эффект составит около 550 тыс.руб. в год.
1095344
27
З5
S1 в
"r5
75 во
76
78
77
79 иаэс фиг.5
1095344
59,1"
gy yИ
6 7,2,"
75 86 76 6Б 77 73 80
7ю
2" уИ
Г/ уЮ
БФ фиг.8
Составитель Г.Иыцык
Техред А.лч
Корректор П.Коссей
Редактор T. Веселова филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектна, 4
Заказ 3617/39 . Тираж 667 Подписное
BHHHIIH ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и откритий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
