Способ управления трехфазным мостовых инвертором

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОЮМ и широтноимиульсным регулированием выходного напряжения путем формирования отпирающих сиг налов ключей ивертора каждой фазы на интервалах О 4 и . периода выходного 3о напряжения и формирювания на интервале п 2 I, -ч N отпирающих импульсов с регулируемой от о до :;тг паузой oi между ними, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования путем обеспечения возможности применения его в тиристорных инверторах с групповой коммуi тацией, модуляцию длительности отпирающих сигналов осуществляют перемещением СЛ переднего фронта сигналов, причем задний фронт модулируемого сигнала на интервале /IM ir X 21Г „„, - ) - сливают с передним фронтом отпирающего сигнала на интервале .25-и .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН () 9) (I () (5))4 Н 02 М 7/5)5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3622261/24 — 07 (22) 14.07.83 (46) 15.10.85. Бюл. Р 38 (72) А. 10. Рождественский (71) Научно-исследовательский институт автомап(ки и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.314.572 (088.8)

Ф (56) Авторское свидетельство СССР

N 254638, кл. Н 02 P 13/18, 1969.

Авторское свидетельство СССР

Р 390639, кл. Н 02 P 13/18, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 517981, кл. Н 02 P 13/18, 1976.

Авторское свидетельство СССР п0 736063, кл. G 05 F 1/44 / Н 02 P 13/18, 1980. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ и широтноимпульсным регулированием выходного напряжения путем формирования отпирающих сигналов ключей ивертора каждой фазы на интервалах () -" и Ж ф периода выхош)ого

Ъ а напряжения и формирования на интервале

li 2 i< — - — )(отпирающих импульсов с регулируз „з емой от 0 до — паузой Ы между ними, 3)1 отличающийся тем,что,сцелью расширения области использования путем обеспечения воэможности применения его в тиристорных инверторах с групповой коммутацией, модуляцию длительности отпирающих сигналов осуществляют перемещением переднего фронта сигналов, причем задний фронт модулируемого сигнала на интервале — Я )= « "сливают" с передним фронтом отпирающего сигнала на интервале Л

1185554

Изобретение относится к преобразователь. ной технике и может быть использовано при построении регулируемых по напряжению (и по частоте) инверторов. предназначенных, например, для частотно-управляемого элек- 5 тро привода.

Цель изобретения — расширение области использования способа путем обеспечения возможности применения его в тиристорных трехфазных инверторах с групповой коммутацией.

На фиг. 1 изображена схема инвертора реализующего предлагаемый способ управления; на фиг. 2 — диаграммы импульсов управления вентилями, фазных и линейного напряжений при глубине модуляции, равной

0,5; на фиг. 3 — схемы замещения инвертора для интервалов импульса и паузы выходного напряжения.

Схема трехфазного мостового инвертора 20 (фиг. 1) содержит вентили 1 и 2 фазы А, вентили 3 и 4 фазы В, вентили 5 и 6 фазы С, мост обратного тока на диодах 7 — 12, узлы коммутации анодной 13, катодной 14 группы инвертора условно показаны в виде ключей. К выходным зажимам инвертора присоединена трехфаэпая нагрузка 15 — 17 соответственно фаз Й, В, С, соединенная в звезду; источник 18 питания инвертора

На фиг. 2 приведены диаграммы 19 — 24 30 импульсов управления (отпираюших сигналов) соответственно вентилями 1 — 6 инвертора, диаграммы 25 — 27 фазных напряжений соответственно фаз А, В, С, диаграмма 28 линейного напряжения линии ДВ, цифрами 29 — 33 обозначены моменты времени на одной шестой части периода выходного .напряжения, соответствующие переключению хотя бы одного вентиля. Моменты времени 29, 33 и

34 и 35 соответствуют моментам О, —, —, !! 4О периода выходного напряжения фазы А(диаграммы 19 и 25). Интервал 29 — 33 также соответствует интервалу — - !! периода выходll

3 ного напряжения фазы В (диаграммы 22 и

26) и интервалу "-л периода выходного

2 !!

3 напряжения фазы С (диаграммы 24 и 27). На фиг. 3 приведены схемы замещения инвертора для интервалов времени 29 — 30, 31 — 32, 30 — 31 и 32 — 33 (соответственно фиг. Зс1,h).

Для трехфазного мостового инвертора период повторяемости составляет 60 эл.град. или шестую часть периода выходного напряже. ния. Работу инвертора в течение периода выходного напряжения для любой фазы мож- но рассмотреть при помощи круговых перестановок диаграмм напряжений, полученных для.всех фаз в течение периода повторяемости. Вентили одной группы — это венти ли 1, 3 и 5 (фиг. 1), т. е, вентили анодной группы, вентили, аноды которых соединены с положительным зажимом источника

18 питания. Вентили другой группы — это для рассматриваемого случая вентили 2, 4 и

6 (фиг. 1). т. е. вентили катодной группы, вентили, катоды которых соединены с отрицательным зажимом .сточника питания.

Соответственно импульсы управления вентилями одной группы представлены диаграммы

19, 21 и 23 (фиг. 2), а импульсы управления вентилями другой группы — диаграммами 20, 22 и 24 (фиг. 2). Первый фазой для конкретного рассматриваемого случая является фаза A (фиг. 2, диаграмма 25).

Отстающей фазой для рассматриваемого случая является фаза 8 (фиг. 2, диаграмма 26), которая отстает на 120 эл.град. от первой фазы.. Опережающей фазой для рассматриваемого случая является фаза С (фиг. 2, диаграмма 27), которая опережает на 120 эл.град. первую фазу (фазу А,), При данном способе управления формируют отпирающие сигналы ключей инвертопа каждой фазы на интервалах ()- «!!- и

Ъ периода выходного напряжения (фиг. 2, диаграмма 19, интервалы 29-33 и 34-35 для фазы А, диаграмма 25). На интервале —"—

2!! — формируют сигналы с широтно-импульсз ной модуляцией путем N -кратного переключения ключей инвестора за счет изменения . угла ос от 0 до ф, где и — 1, 2, 3, ...— любое целое число, а g — угол регулирования (фиг, 2, диаграммы 19, интервал 3334 для фазы, диаграмма 22, интервал

29 — 33 для фазы Д ). Угол сь изменяется от момента времени 29 (31) до момента времени 3.1 (33) соответственно для И = 2. Интервал 29-31 соответствует интервалу 31 — 33 и тактовому интервалу — для N = 2.

ll

3N

Модуляцию длительности отпирающих сигналов осуществляют перемещением переднего фронта сигналов (фиг. 2, диаграмма 22, моменты времени 30 и 32 для фазы В ), причем задний фронт модулируемого сигнала ! на интервале 1 — - д1- — "сливают" с передним фронтом оп! рающего сигнала на интервале -!! (фиг. 2, диаграмма 19, мо5 мент времени 34 для фазы А; диаграмма

22, момент времени 33 для фазы 8; диаграмма 23, момент времени 29 для фазы С ).

Число коммутаций силовых вентилеи всех фаз для одного периода выходного напряжения определяется в предлагаемом способе выражением

7" ) э

1185554 4 где К вЂ” число тактовых интервалов в полупериоде выходного линейного напряжения, кратное трем.

Данный способ может быть использован в тиристорных инверторах как с индивидуальной, так и с групповой коммутацией, Для реализации способа управления в инверторе с групповой коммутацией модуляцию длительности импульсов управления осуществляют перемещением переднего фронта этих импульсов (фиг. 2, последовательность 22, моменты времени 30 и 32), по задним фронтам которых включают узел 14 коммутации катодной группы (момент времени

30). Из диаграмм 19 — 24 (фиг, 2) следует, что узел 14 коммутации катодной группы включают также в моменты времени 29 и

34, а узел 13 коммутации аиодной группы включают в моменты времени 33 и аналогично в интервале 33 — 34 по заднему фронту модулируемых импульсов управления вентиля 1 фазы А (диаграмма 19). После рассмот. рения импульсов управления вентилями всех фаз в течение периода повторяемости (фиг.2, последовательности 19 — 24 на интервале 29—

33) легко продолжить полученные последовательности путем круговых перестановок . на весь период (фиг. 2, последовательности 19-24).

Импульсы 19 — 24 управления (фиг. 2) подают на вентили, соответственно 1 — 6 инвертора (фиг, 1). Фазные напряжения 25—

27 (фиг. 2) получатся при использовании графоаналитического метода при последовательном рассмотрении эквивалентных схем замещения, составленных для каждого интервала по предлагаемому способу. Выходное линейное напряжение инвертора образуется путем векторного сложения соответствующих фазных напряжений (фиг. 2, диаграмма 28).

Рассмотрим работу инвертора (фиг. 1) на нагрузку с коэффициентом сдвига фаэ

c05$„0,6 (с » = 53 эл.град.), пользуясь диаграммами 19 — 24 импульсов управления (фиг. 2) предлагаемого способа. Работа инвертора рассматривается на одной шестой части периода фазных напряжений. Рассматри-. ваемые моменты времени условно показаны стрелками (фиг. 2) и обозначены 29 — 33.

Отсчет времени ведется с отметки 29 соответствующей началу полупериода напряжения фазы A — последовательность 25. На интервале 29 — 30 (фиг. 2) имгульсы управления подают на вентили 1 и 5 анодной группы инвертора (фиг. 1). Такое включение вентилей приводит к формированию нулевой паузы в кривых фазных напряжений, так как все фазы нагрузки подключают к

55 одному (положительному) зажиму источника питания (фиг. 30 ). в течение этого ийтервала токи направлены следующим образом.

Гоки фаэ А и Ь направлены от узла нагрузки через обратные диоды 7 и 9 к положительному зажиму источника питания, ток фазы С вЂ” от положительного зажима источника питания через открытый вентиль 5 к узлу нагрузки (фиг. 3 a). В течение этого интервала времени происходит обмен реактивной энергии нагрузки между всеми фазами.

На интервале 30 — 31 (фиг. 2) импульсы управления подают на вентили 1, 4 и 5. В течение этого интервала токи направдены следующим образом. Ток фазы h направлен от узла нагрузки через обратный диод 7 к положительному зажиму источника питания, ток фазы Ь вЂ” от узла нагрузки через открытый вентиль 4 к отрицательному зажиму источника питания, ток фаз С вЂ” от положительного зажима источника питания через открытый вентиль 5 к узлу нагрузки (фиг. 3 Р ). При этом в фазах Я и С амплитуда фазного напряжения на нагрузке равна + 1(3 (Š— напряжение источника питания инвертора), а в фазе В равна—

2/ЗE (фиг. 2, последовательности 25 — 27).

На этом интервале происходит обмен реактивной энергии нагрузки между фазами

A и С . Ha интервале 31-32 импульсы управления подают на вентили 1 и 5 инвертора„ и в кривых фазных напряжений формируется нулевая пауза (фиг. За) . На интервале 32 — 33 импульсы управления подают на вентили 1,4 и

5 инвертора. Схема заьещ.ния для этого интервала та же, что и для рассмотренного интервала 30 — 31 .(фиг. 33 ). На интервале

32 — 33 ток фазы A переходит через нуль, при этом происходит переход тока с обратного вентиля 7 на открывшийся вентиль 1. Этот переход тока не влияет на распределение фазнь1х напряжений, и оно остается до конца рассматриваемого интервала (фиг. 30 ). После перехода тока нет обмена реактивной энергии между фазами Я и С. Таким образом, на интервале 29 — 33, что соответствует одной шестой части периода выходного напряжения, рассмотрена работа трехфазного мостового интервала на активно-индуктивную нагрузку с ф„— 53 эл.град. по предлагаемому способу управления, и построены кривые фазных напряжений. Полная картина фазных напряжений получается путем круговой перестановки напряжений, полученных на одной шестой части периода (фиг. 2, диаграмма 25 — 27).

Линейное напряжение получают ° из соответствующих фазных напряжений (фиг. 3 диаграмма 28). Полученные выходные линейные напряжения трехфазного мостового инвертора пред-т

1 1S5554 ставляют собой последовательность широтномодулированных импульсов, Форма выходных напряжений не зависит от параметров активноиндуктивной нагрузки в диапазоне изменения ее коэффициента сдвига фазы 0,5 совсуи а

4 1,0.

1)85554

Составитель Г. Мыщык

Техред О.Ващишина

Редактор Е. Конча

Заказ 6434/56

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

Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

) )3035, Москва, Ж-35, Раушакая наб., д. 4/5

Корректор А. Тяско

Подписное