Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

 

1УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬШ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ , содержащее задающий генератор, к выходу которого подключены два делителя частоты с коэффициентами деления N и Nj, выходами подключенных к входам эле мента 2И-Н.Е, трехканальный распределитель импульсов, выполненный по пересчетной схеме с прямыми и инверсными выходами , входом подключенный к выходу элемен-. та 2И-НЕ, выходами - к входам логического блока, выполненного в виде шести каналов , каждый из которых включает элемент ЗИ-НЕ и первый элемент 2И-НЕ, связанные с выхода.ми распределителя импульсов и триггера в соответствии с логическими выражениями ( БЩ, ).в, Й1РвТ свР)с, СВР)-с, где а, а, в, в, с, с, - прямые и инверсные выходы распределителя импульсов, F - выход триггера, отличающееся тем, что, с целью обеспечения неизменного спектрального состава выходного напряжения во всем диапазоне изменения созУ, оно снабжено апементом 2ИЛИ, в.чодами подключенным к выходам делителей частоты, выходом - к счетному входу триггера, каждый канал логического блока снабжен вторым элементом 2И-НЕ, выходы которых являются выходами логического блока, входами связан ного с выходами элементов ЗИ-НЕ и выходами первого элемента . 2И-НЕ в соответствии с логическими вьфажениями ( acF)a(acF), llgF)(acF), (ваР)в(ваР), 4.ваР)1(ваР), (caF)c(cBF), (вР)1с(свР), . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, в качестве триггера использован JK-триггер , установочный J вход которого подклю чен к входу распределителя импульсЪв.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ..СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1166243 A

4 @ H 02 М 7/48

/ - 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ тК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьР

©О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3006907/24-07 (22) 20.11.80 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) Г. С. Мыцык и А. В. Чесноков ,(71) Московский ордена Ленина энергетический институт (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 736063, кл. H 02 P 13/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 633128, кл. Н 02 P 13/18, 1978. . (54) (57)1.УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ, содержащее задающий генератор, к выходу которого подключены два делителя частоты с коэффициентами деления N и N, выходами подключенных к входам элемента 2И-НЕ, трехканальный распредели. тель импульсов, выполненный по пересчетной схеме с прямыми и инверсными выходами, входом подключенный к выходу элемен-,, та 2И-НЕ, выходами — к входам логического блока, выполненного в виде шести каналов, каждый из которых включает элемент

ЗИ вЂ” НЕ и первый элемент 2И-НЕ, связанные с выходами распределителя импульсов и триггера в соответствии с логическими выражениями (асТ) à, acl=) à, aaF) в, aFs, свР) с, свР) с, где а, а, в, в, с, с, — прямые и инверсные выходы распределителя импульсов, à — выход триггера, отличающееся тем, что, с целью обеспечения неизменного спектрального состава выходного напряжения во всем диапазоне изменейия сов У, оно снабжено элементом 2ИЛИ, входами подключенным к выходам делителей частоты, выходом — к счетному входу триггера, каждый канал логического блока снабжен вторым элементом 2И-НЕ, выходы которых являются выходами логического блока, входами связан ного с выходами элементов ЗИ вЂ” НЕ и выходами первого элемента . 2И вЂ” НЕ в соответствии с логическими выражениями (acF) a(acF), acF)a(acF), (aaF) в(ваР), . ваР) в (ваЕ), (саг ) с (свГ), (вР) с (свР);

2. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что, с целью повышения надежности, в качестве триггера использован JK-триг. гер, установочный J вход которого подклю- чен к входу распределителя импульсов.

1!66243

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем управления трехфазными инверторами, предназначенными для управления двигателями переменного тока, а также при построении автономных централизованных систем электроснабжения.

Цель изобретения — обеспечение неизменного спектрального состава выходного напряжения во всем диапазоне изменения озУ нагрузки, а также повышение надежности.

На фиг. 1 представлен трехфазный мостовой инвертор и первый вариант принципиальной схемы предлагаемого устройства для его управления;,на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принципы работы устройства и формирования выходного фазного напряжения инвертора; на фиг. 3 — две модификации второго варианта схемы для управления мостовым.инвертором; на фиг. 4 временные диаграммы, поясняющие принцип работы схемы по второму варианту; на фиг. 5 — теоретически наиболее простая третья модификация логического блока схемы по второму варианту и временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором. (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, и выходу которого подключены два делителя 2 и 3 частоты. К выходам последних параллельно подключены логические элементы 2ИЛИ 4 и логический элемент 2И вЂ” HE 5. Выход логического элемента 2ИЛИ 4 подключен ко счетному входу JK-триггера 6, установочный 3-вход которого подключен к выходу логического элемента 2И-НЕ 5 а на - К-вход подается логическая единица, при этом вход К может быть либо оставлен свободным, как показано на фиг. 1, либо для надежности лучшей помехоустойчивости связан с плюсовым зажимом блока питания логических элементов (не показан) непосредственно, или через резистор. Выход логического элемента 2И-НЕ 5 подключен также к входу трехканального распределителя 7 импульcos, выполненного по пересчетной схеме, например на трех JK-триггерах 8 — 10, Выходы, а, а, в, вв,, сс, «с, распределителя 7 импульсов и триггера 6 подключены к входам логического блока 11, выходы которого образуют выходы устройства. и через (в общем случае) усилительно-развязывающий узел

12 связаны с управляющими входами ключей 13 — 18 инвертора.

Логический блок l l выполнен шестиканальным, каждый из каналов которого содержит последовательно соединенные логические элементы ЗИ вЂ” HE 19 — 24, входы которых образуют входы логического блока 11, первый логический элемент 2И-НЕ 25-30; свободный вход которого подключен к comветствующему входу одного из логических элементов ЗИ вЂ” НЕ 19-24, и второй логический элемент 2И-HE Çl — 36, свободный вход которого подключен к выходу логического

5 элемента ЗИ вЂ” НЕ 19 — 24 из противотактного канала. Связи между выходами распределителя 7 импульсов, триггера 6 и входами логических элементов ЗИ-НЕ 19 — 24 выполнены таким образом, что на выходе логических элементов ЗИ вЂ” HE, например первого и второго каналов 19 и 20 логического блока,, формируются импульсы, характеризуемые соответственно логическими выражениями acF u acF. На выходе первых логических элементов 2И вЂ” HE 25 и 26.тех же каналов формируют импульсы, определяемые логическими выражениями (асР) а и (Ж)а, а- на выходе вторых логических элементов 2И вЂ” НЕ 31 и 32 — логическими выражениями (acF) à (acF) и (acF) a (acF) .

Аналогично выполнены связи между логическими элементами двух других каналов логического блока 11, на выходах которых формируют последовательности, импульсов, характеризуемые следующими логическими выражениями: на выходах логического элемента 2И вЂ” НŠ— 33 — (ваЕ) в(ваР), логи25 ческого элемента 2И вЂ” НЕ 34 — (ваР)в(в а), логического элемента 2И вЂ” НЕ 36 (csF)c(caF) логического элемента 2И вЂ” HE

35 в (ccF)c(ccFj.

Принцип работы устройства для управления трехфазным мостовым инвертором, по ясняется временными диаграммами на фиг. 2 где приняты следующие обозначения: Uq— импульсы на выходе задающего генератора

1, Ua, Us — импульсы с выходов делителей 2 и 3 частоты. После осуществления операции логического суммирования на выходе

40 логического элемента 2ИЛИ 4 формируют последовательность импульсов Up; которая поступает на счетный вход триггера 6, на установочный J — вход которого поступает сигнал Ug с выхода логического эле4> мента 2И вЂ” НЕ5. Сигнал 1Ъ поступает также на. вход трехканального распределителя 7 импульсов, на выходах которого имеют место последовательности прямь)х и инверсных импульсов Ug — Uio со сдвигом на 2 Pi/3 между собой. На выходе триггера 6 форми50 руют последовательность импульсов Ug, длительность которых изменяется по линейному ШИМ-закону. На выходах логических элементов ЗИ вЂ” НЕ 19 и 20 имеют место импульсы Uq(), U, а на выходе первого логического элемента 2И вЂ” НЕ 25 - последовательность импульсов U . Íà фиг. 2 представ лены шесть последовательностей выходных импульсов устройства U>> — U, снимаемые с выходов вторых логических элементов 2И!!66243

15

30 те нечетных гармоник

HF 31 — 36, некоторые после усиления (и гельванической развязки сигналов элементов

32, 34 и 36) поступают на входы ключей

-13 — 18 инвертора. На выходе последнего формируют напряжение Ць Ue, Ue (на . фиг. 2 показано для фазы А).

Для формирования симметричной кривой выходного напряжения инвертора коэффициенты деления Nq и N< делителей 2 и 3 частоты должны .быть связаны соотношением Ng=Ngyg, причем чем больше значения

N и !ХА, тем лучше качество выходного напряжения и тока (тем меньше значение коэффициента гармоник).

Нужно отметить, что логические выражения, определяющие связи между логическими элементами 19 — 36 логического блока 11 и распределителя 7 импульсов, могут быть преобразованы в соответствии с известными процедурамн, обеспечивающими минимизацию числа логических операций. В этом случае, на выходах логического блока

11 будут сформированы последовательности импульсов, определяемые следующими логическими выражениями (фиг. За). на выходе логического элемента 31 — (сР)а(сР) логического элемента 32 — (cF)a(cF), логического элемента 33 — (aF) в(аР), логического элемента 34 — (аР) в(аР), логического элемента 35 — (вР) с(вР) и логического эле мента 36 — (BF)c(P) В этом случае в ка-, честве входных элементов логического блока 11 используются логические элементы .

2И вЂ” НЕ, 19 — 24 (в отличие от логических элементов ЗИ вЂ” НЕ 19 — 24 на фиг. 1). Дальнейшая минимизация логических выражений описывающих выходные сигналы устройства, позволяет получить вторую модификацию логического блока 11 этого варианта схемы, два канала которого (для сигналов управления ключами 13 и 14 А и А) представлены на фиг. Зб. Для ее схематической, реализации используются логические элементы 2И вЂ” НЕ 19 и 20 и логические элементы 2 — 2И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 37 и 38..Связи между, этими элементами ollpojjBJIIIIQTcH лигнчесии- ми выражениями А = (сР)а+ (cF) (элемент

38) и А = (cF)a + cF (элемент 37. Минимальное число логических операций на фаэный сигнал — десять обеспечивается третьей модификацией канала логического блока 1!;

-представленной на фиг. 5а. Для ее реализа. ции используются логические элементы

2И вЂ” HE 19 и 20 и логические элементы

2 — 2И вЂ” ИЛИ 37 и 38. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы этой молификации, представлены на фиг. 5б.

Последовательность подачи сигналов на управляющие входы логического блока 11 для ключей трех стоек инвертора поясняется таблицей, приведенной слева на фиг. 5а, а логика формирования» сигналов «А», «В», «С», «А», «В», «С» алея управления ключами этих стоек поясняется логическим и выражениями, приведенными справа на фиг. 5п.

Цифровые индексы при сигналах И на временных диаграммах указывают номер логического элемента или узла, с которого этот си гн ал спим ается.

Выбор конкретного варианта логического блока 11 осуществляется с учетом минимизации массы располагаемой серии интегральных микросхем и мощности их потребления.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным, позволяет обеспечить достоинство форм выходного напряжения во всем диапазоне изменяется cosf При этом качество выходного напряжения в диапазоне

cos У; 0,87 улучшается. В известном устройстве при cos g» 0,87 возникает фазовый уход основной гармоники, достигающий при активной нагрузке 10 — 15 эл.град. Кроме того, в спектре выходного напряжения возникают четные высшие гармоники, среди которых наибольшая по амплитуде и наимень- ° шая по частоте вторая гармоника имеет содержание 5 — бо/о от основной. Это является дополнительным фактором, вызывающим нежелательные прежде всего с точки зрения

35 устройчивости работы качания синхронных

Двигателей, которые особо ощущаются на начальных этапах пуска или при низких частотах вращения. Кроме того, доля потерь в двигателе от высших четных гармоник более

40 заметна, чем от более удаленных по частоНаиболее целесообразная область применения предлагаемого устройства — прецизионный, в частности частотно-управляемый электропривод на базе асинхронных и особенно высокосинусных синхронных и синхронно-,реактивных двигателей.

Инверторы с предложенным устройством управления могут также применяться в качестве централизованных источников электропитания, характеризуемых стабилизи..рованными напряжением и частотой и повы- шенным качеством выходного напряжения (с коэффициентом гармоник порядка 8О/о).

1166243!!66243

Фиг 4

1166243 сГ+асР, В=се аР, с=й + Ю

Уу Ю

Ру

lfg

06

57

Составитель О. Парфенова

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 4320/51 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государс гаенного комитета СССР по делам изобретений, и открытий

I l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4