Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано . при построении систем управления трехфазными инверторами, предназначенными для частотно-управляемых электроприводов . Цель изобретения - обеспечение регулирования выходного напряжения. Приводится пример реализации формирования выходного напряжения улучшенной формы на базе логических элементов. Внутренние связи между элементами логического узла управления определяются логическими выражениями, которые могут быть преобразованы. Устройство позволяет улучшить энергетические показатели электропривода в целом, особенно в пусковых режимах, за счет обеспечения частотного пуска при соответствуюш,ем понижении напряжения питания двигателя. 2 ил. ьс ю со со 1чЭ со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ./

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3710503/24-07 (22) 13.03.84 (46) 07.05.86. Бюл. № 17 (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени текстильный институт им. А. Н. Косыгина (72) А. В. Чесноков, А. М. Ланген, К. К. Кацари и В. М. Дробинин (53) 621.314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 758442, кл. Н 02 М 7/48, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1166243, кл. Н 02 М 7/48, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к преобразоваÄÄSUÄÄ 1229929 д1 тельной технике и может быть использовано при построении систем управления трехфазными инверторами, предназначенными для частотно-управляемых электроприводов. Цель изобретения — обеспечение регулирования выходного напряжения. Приводится пример реализации формирования выходного напряжения улучшенной формы на базе логических элементов. Внутренние связи между элементами логического узла управления определяются логическими выражениями, которые могут быть преобразованы. Устройство позволяет улучшить энергетические показатели электропривода в целом, особенно в пусковых режимах, за счет обеспечения частотного пуска при соответствующем понижении напряжения питания двигателя. 2 ил.

1229929

25 (FV Q) /ас (Р V Q);

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем управления трехфазными инверторами, предназначенными для частотно-управляемых электроприводов, а также при построении автономных централизованных систем электроснабжения.

Цель изобретения — обеспечение регулирования выходного напряжения.

На фиг. 1 представлен вариант принципиальной схемы устройства для управления трехфазным мостовым инвертором; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства и формирования фазного напряжения инвертора, управляемого от него.

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, в общем случае регулируемый по частоте и синхронизирующий работу устройства. К выходу задающего генератора 1 подключены два делителя 2 и 3 частоты, к выходам которых подключены элемент 2ИЛИ 4, элемент 2И вЂ” НЕ 5, а также модулятор 6 ширины импульсов, подключенный к выходу делителя 2 частоты. Выход элемента 4 подключен к счетному входу

1 — К-триггера 7, к установочному входу Y которого подключен выход элемента 5, а на вход К подана логическая единица. При этом вход К может быть либо оставлен свободным, либо подключен к плюсовому зажиму блока питания.

Выход элемента 5 подключен также к входу распределителя 8, содержащего три

Y-К-триггера 9 — 11, выходы которых образуют прямые и инверсные выходы распределителя 8 — а, а; в в; с ñ cи подключены к входам шестиканального логического узла

12. К другим входам логического узла 12 подключены выход модулятора 6 и выход элемента 2ИЛИ 13, входы которого соединены с выходом триггера 7 и модулятора 6. Внутренние связи между элементами логического узла 12 определяются следующими логическими выражениями: а\/ЬЕ\/с(Р„ /(,)) Vac(FVQ) а /ЬГ.\/с

bVcF Va (FVQ) /аЪ(Г„ /();

b VcF Va (F VQ) Vab (Р„\/Я); с\/ аР. /Ь (Р„1/Я) \/Ъс (Г.1/Я); с /аР„ /Ъ(Р„1/Я) Vbc(ЕVQ).

Нужно отметить, что логические выражения, определяющие связи между элементами логического узла 12 могут быть преобразованы. Соответственно внутренняя структура логического узла 12 может быть различной. На фиг. 1 приведен вариант логического узла 12, каждый из каналов ко30

55 торого содержит последовательно соединенные элементы ЗИ вЂ” НЕ 14 — 19, элементы

ЗИ вЂ” НЕ 20 — 25 и элементы 2И вЂ” НЕ 26 — 31, к второму входу которых подключены выходы соответствующих элементов 14 — -19 из смежного канала логического узла 12, к второму входу элементов 20 — 25 подключены выходы соответствующих элементов 2И вЂ” НЕ

32 — 37, входы которых соединены с выходом модулятора 6 и соответствующим выходом распределителя 8. Связи между выходам и распределителя 8, элемента 13 и входами элементов 14 — 19 выполнены таким образом, что на выходе, например, логического элемента 14 в первом канале логического узла 12 формируют импульс, характеризуемый логическим выражением ac(F,VQi), а на выходе элемента 15 во втором канале ac(F VQ). На выходе элементов 32 и ЗЗ тех же каналов формируют соответственно импульсы, определяемые логическими выражениями ЬР„и bF„, а на выходе элементов 20, 21 — а ас (Р„\/Я ) bF„. На выходе устройства, т.е. на выходах 26 и 27, фрмируют импульсы, определяемые следующими выражениями: ас F bF,аас F

ac (F VQ) Ь F,а ac (F V Q), эквивалентными выражениям, утвержденным выше.

Аналогично выполнены связи между логическими элементами в остальных каналах логического узла 12, на выходах которых формируют последовательности управляющих импульсов.

Принцип работы устройства для управления трехфазным мостовым инвертором поясняется временными диаграммами на фиг. 2, где принять следуюшие обозначения: Ui— сигнал с выхода генератора 1; 1 411з — импульсы с выходов делителей частоты 2 и 3.

Для формирования симметричной кривой выходного напряжения инвертора Uix коэ4ффициенты деления Ni u Nz делителей 2 н 3 должны быть связаны соотношением Ni =

= Ng + 1. Чем больше значение Ni и Ny, тем лучше качество выходной электроэнергии (меньше коэффициент гармоник тока), однако при этом возрастают динамические потери в инверторе. Оптимальная величина

Ni и N составляет 4 — 8 (на фиг. 2 принято Nl = 5). После осуществления операции логического суммирования сигнал

U4 = Ug+ Ug с выхода элемента 4 пос. тупает на счетный вход триггера 7. Рассматриваемое устройство позволяет реализовать трапецеидальный закон модуляции Ue x.

Задано оптимальное для трехфазных инверторов по величине амплитуды основной гармоники и коэффициента гармоник выходного напряжения соотношение верхнего и нижнего оснований аппроксимируемой трмапеции (закона модуляции) 2:3. Это позволяет так1229929 же использовать общий сигнал Я для формирования сигналов управления во всех шести каналах логического узла 12. Последовательность сигналов g на выходе триггера 7 получена на основе использования принципа квазиоднополосной модуляции, в основе которого лежит сравнение разночастотных сигналов и выделения сигнала разностной частоты. Для автоматической установки триггера 7 в исходное состояние (g = 1), каждые 1/6 периода выходной частоты felix íà I-вход триггера 7 подают сигнал 11ь=14. Ua = 0 с выхода элемента 5, а на вход К вЂ” логическую единицу. В соответствии с известной таблицей состояний IК-триггера последовательность сигналов 0 в этом случае становится однозначной. Частота сигнала Q модулирована по простейшему линейному треугольному закону и равна 6fa .- Сигнал 14 поступает также на вход трехканального распределителя 8, на выходах которого имеет место последовательность трехфазных прямых и инверсных импульсов а, в, с частотой Ь., синхронизированных с сигналом Q.

Регулирование напряжения в трехфазном мостовом инверторе осуществляется либо на одной из внутренних частот формирования сигнала g (на фиг. 2 — на частоте сигнала Uq) или кратной им, либо на независимой частоте. Сигнал F„c выхода модулятора 6, дительность я которого пропорциональна управляющему сигналу U, логически складывается с сигналом Q элементом 13 и результирующий сигнал U o поступает на вход логического узла 12. После осуществления соответствующих логических операций над последовательностями импульсов на выходах элементов 14 и 15 имеют место импульсы V 4, U r. на выходе элемента 32 — импульсы Uaz, на выходе элемента 20 — последовательность импульсов

U o На выходах устройства, образованных выходами элементов 26 — 31, имеют место последовательности управляюших импульсов

U3i. В соответствии с этими сигналами на интервалах проводимости — л — л, 6 б и 5, — 7л осуществляют переключения клю6 6 чей инвертора по линейному ШИМ закону (с учетом регулировочных импульсов F„) в соответствии с определенным фрагментом (периодом) сигнала U

Наиболее целесообразной областью применения устройства является прецизионный электропривод переменного тока, в частности частотно-управляемый, на базе асинхронных и синхронных двигателей. В этом случае могут быть реализованы различные законы управления электроприводом. При выполнении модулятора 6 по схеме одновибратора в трехфазном инверторе рпеализуется закон U/f = const.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить важную функцию — регулирование выходного напряжения. его применение позволяет существенно расширить область использования трехфазного инвертора, управляемого от данного устройства, улучшить энергетические показатели электропривода в целом, особенно в пусковых режимах, за счет обеспечения частотного пуска при соответствующем понижении напряжения питания двигателя.

Формула изобретения

20 а /ЬР\/с (Р„\/Я) /ас (Р„ /Я); а /ЬР„\/с (Р„ /Я) \/ас (Р„\/Я);

b VcFVa (FVQ) /аЬ (F„Vg);

Ь|/сР„1/а (Р„ /Я) Vab (FVQ)

cVaF Vb(F VQ) Vbc(F„VQ);

cV»„Vb(FVQ) /Ьс(Р /Я).

55

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, содержащее задающий генератор, к выходу которого подключены входы двух делителей частоты, выходы которых подключены через первый элемент

2 ИЛИ к счетному входу и через элемент

2И вЂ” НЕ к 1-входу 1-К-триггера и входу трехканального распределителя импульсов, выполненного по пересчетной схеме на трех

I-К-триггерах, прямые и инверсные выходы которых а,а; Ь,Ъ; с,с соединены с первыми входами шестиканального логического узла, второй вход которого связан с инверсным выходом Q I-К-триггера, а выходы логического узла явл яютс я выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью обеспечения регулирования выходного напряжения, оно снабжено вторым элементом

2 ИЛИ и модулятором ширины импульсов, вход которого соединен с выходом первого из делителей частоты, выход F„ соеди4о нен с третьим входом логического узла и входом второго элемента 2 ИЛИ, второй вход которого подключен к инверсному входу

I-К-триггера, а выход (F„V Q) — к четвертому входу логического узла, а структура логического узла определяется следующими логическими выражениями:

1229929

Ф»22 I

VI

272

2/б

2»б г»72 г »а

V7I

777»

V72

V22

V22

2б

»727

2722

27

Ф»»2 а

Составитель В. Миронов

Редактор С. Лыжова Техред И. Верес Корректор A. Зимокосов

Заказ 2234/57 Тираж 63l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Nocxsa, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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