Устройство для управления мостовым инвертором со слежением за кривой выходного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„12398 II 0

Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йьх

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3833261(24-07 (22) 30.12.84 (46) 23,06.86. Бюл. Р 23 (71) Отдел энергетической кибернетики

АН МССР (72) A А. Журавлев, Ю. М, Мануковский., В. И. Олещук и А. С. Сизов (53) 621. 316.727 (088.8) (56) Калашников Б.Е. и др. Системы управления автономными инверторами. М.: Энергия, 1974, с. 91.

Олещук В. И. и др. Вентильные преобразователи с замкнутым контуром управления.

Кишинев: Штиинца, 1982, с. 45, р. 2.2а. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ СО СЛЕЖЕНИЕМ ЗА

КРИВОЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, (57) Изобретение относится к области электроники и используется при создании частотно: регулируемых электроприводов, Цель изобретелля — обеспечение на всем диапазоне регулирования частоты и напряжения номинальной загрузки вентилей и цепей коммутации инвертора. Устройство содержит генератор 1 управляющего синусоидального сигнала, сумматор

2, нормирующий усилитель 3, ичтегратор 4 с накопительным элементом 5, компараторы 7 и 8 и истопники 11 и 12 постоянного напряжения. Введение нуль-орагана 13, датчиков амплитуды положительной 16 и отрицательной полуволн управляющего сигнала, ключа 6, триггеров 14 и 17, коньюнктора 18 и двухпозиционных ключей 9 и 10 позволяет обсспс п ть близкую к номинальной токовую загрузку вентилей. Схема полярности выходного напряжения производится на интервалах пауз нулевого уровня, что облегчает условия переключения коммутационных узлов и исключает режимы их возможной перегрузки.

2 ил.

1239810

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании час.

rorno-регулируемых электроприводов на .базе автономных инверторов напряжения, Цель изобретения — обеспечение ., на всем диапазоне регулирования частоты и напряжения номинальной загрузки вентилей и цепей коммутации йнвентора, На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — 10 временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

В состав устройства входит генератор 1 управляющего синусоидального сигнала, связанный с минусовым входом сумматора 2.

На плюсовый вход сумматора 2 через нормирующий усилитель 3 поступает выходное напряжение швертора U „, являющееся напряжением обратной связи, Сумматор 2 связы с интегратором 4, в состав которого входит 20 накопительный элемент (конденсатор) 5, зашунтированный нормально разомкнутым ключом

6; Выход интегратора 4 связан с входами компараторов 7 и 8, к вторым входам которых через двухпозиционные ключи 9 и 10 . 25 подсоединены источтгики 11 и 12 постоянного напряжения.

К выходу генератора 1 управляющего нап1 .ряжения подключен нуль-орган 13, связанный с управляющей цепью ключа 6 и с входом счетного триггера 14, а также два датчика амплитуды управляющего сигнала: отрицательной лолуволны (блок IS) и положительной полуволны (узел 16), выходы которых присоедиоР KHGMMRM 1GIK- 35 чей 10 и 9. Выход компаратора 7 связан с

R-входом, а компаратора 8 — с S-входом второго счетного триггера 17, на установочный вход которого через конъюнктор 18 поступают сигналы с нуль — органа 13. Выход триггера 17 связан с вторым входом конъюнктора 18 и с распределителем 19 управляющих импульсов, второй вход которого подсоединен к прямому выходу трппера 14, связанного также с управляющей цепью ключа 9, Инверсный" выход

45 триггера 14 присоединен к управляющей цепи ключа 10.

Генератор 1 управляющего сигнала форми/ рует близкое к синусоидальному напряжение . °

U амплитуда и частота которого опреде50 ляют величину и частоту выходного напряже;ния инвертора U . Сигнал U, вычитается аьи в сумматоре 2 из приведенного значения выходного напряжения инвертора К 0 „,„, поступающего с выхода инвертора через усилитель 3 с коэффициентом передачи К, обеспечивающий согласование по уровню выходного сигнала инвертора с напряжением системы управления. Разностный сигнал с выхода сумматора 2 является зарядным напряжением интегратора 4 с накопительным элементом 5, определяя крутизну его выходного сигнала

U, имеющего близкую к линейной знакопеременную форму.

Напряжение U периодически и поочередно сравнивается в компараторах 7 и 8 с пороговыми сигналами. В качестве положитель„ного порогового сигнала, поступающего на второй вход компаратора 7, при формирований положительной полуволны выходного налряжения служит напряжение U, датчика 16 амплитуды положительной полуволны выходной кривой инвертора пороговым напряжением является напряжение U 1 источника

11 постоянного напряжения.. Соответственно в качестве отрицателыюго порогового напряжения на второй вход компаратора 8 при формировании положительной полуволны

U аь,„поступает сигнал 0, источника 12, а при формировании отрицательной - полуволны выходного напряжения инвертора на компаратор 8 приходит напряжение U, датчика

15 амплитуды отрицательной полуволны управляющего сигнала.

Переключение двухпозиционных ключей 9 и 10, связанных с вторыми входами компараторов 7 и 8, производится по командам триггера 14, поступающим, соответствешю, с прямого и инверсного выходов триггера 14, выходное напряжение на прямом выходе которого изображено на фиг.2 и обозначено как

U z . В свою очередь, переключение триггера

14 осуществляется по сигналам нуль-органа

13, фиксирующего моменты перехода синусоидальной кривой сигнала U< генератора 1 через ноль и вырабатывающего в эти моменты короткие импульсы положительной полярности.

В моменты равенства напряжений на входах компараторов 7 и 8 указанными блоками вырабатываются поочередные команды на переключение триггера 17, в моменты срабатывыия которого производится формирование фронтов импульсов кривой выходного напряжения инвертора. Форма выходного сигнала триггера 17 в данном i случае практически повторяет форму напряжения 11 вы»

Благодаря тому, что в качестве пороговых напряжений, попеременно подключаемых к вторым входам компараторов 7 и 8, использованы сигналы датчиков 15 и 16, равные амплитуды полуволн управляющего сигнала U, рост величины управляющего напряжения, вызывающий увеличение крутизны сигнала U< интегратора 4, приводит к пропорциональному росту порогового напряжения(сигналы U<5 и

13„, ) и, соответственно, увеличению абсолютной

Величитпя разности м(жду gровнями порога

12398

Bblx сигналов (значения Л3 t6 — U< ) при формировании положительной полуволны выходного напряжения инвертора и значения (U — U„ ) при формировании отрицательной полуволны), Количество импульсов в полувол:не выходной кривой инвертора при регулировании величины управляющего напряжения U остается практически неизменным, близким

\ к постоянному оказывается также значение средней на полупериоде частоты коммутации. 10

При регулировании частоты выходного напряжения инвертора (изменение частоты сиг нала U ) будет происходить последовательное изменение числа импульсов в полуволне выходной кривой, однако средняя частота коммутации в схеме на всем диапазоне регулирования будет оставаться в пределах номинальных значений.

Короткие импульсы положительной . поляр. ности, вырабатываемые нуль-органом 13 в эр моменты перехода синусоидального сигнала

U (через ноль, вызывают кратковременное замыкание ключа 6, периодически закорачивающего на границах полупериода накопительный элемент 5 интегратора 4, и способствующего тем самым повышению степени,симметрии формируемой выходной кривой инверто -. ра. Одновременно импульсы нуль-органа 13 поступают на конъюнктор 18. При сдинипюм сигнале на выходе триггера 17, чему соответ ствует этап формирования очередного импульса кривой выходного напряжения (возможные режимы при процессе регулирования выходной кривой), импульсы нуль-органа 13 через конъюнктор 18 поступают на установочный вход триггера 17 и изменяют его состояние, способствуя ускоренному формированию зад- . него фронта крайнего на полупериоде импульса, после чего в кривой выходного напряжения начинается формирование паузы ну4О левого уровня, Благодаря этому достигается определенность в последовательности переключения силовых вентилей инвертора при смене полярности выходного напряжения и облегчается постронение контуров искусственной коммутации вентилей.

Номинальная частота переключения вентилей силовой схемы, допустимые значения которой определяются в основном частотными свойствами самих вентилей и цепей коммутации, задается соответствующим подбором коэффициента передачи усилителя 3 и величиной напряжений U« U,> источников

11 и 12. Необходимый порядок формирования импульсов и пауз в кривой выходного напряжения мостового инвертораобеспечивает 55 логический распределитель 19. Для определенности считают, что при формировании положительной полуволны выходного нап1О 4 ряжения включены вентили А и С „при формировании нулевой фазы — Й и Ь соответственно на отрицательной полуволне при формировании импульсов включены В и

D, на нулевой паузе — С и 3. Обозначая сигнал на выходе триггера 17 через Х, а на первом выходе . триггера 14 — через У, получаем логические уравнения, характеризую щие распределитель 19:

W> = ху + ху = у

xy + ху

Я „. = ху + ху ху + xy = y

Таким образом, добавление в известную схему системы управления инвертором с интегральным слежением небольшого количества дополнительных элементарных блоков позволяет осуществить близкую к номинальной токовую загрузку вентилей и цепей коммутации инвертора на всем диапазоне регулирования частоты и величины напряжения инвертора. Во всех режимах работы простыми схемотехническими средствами обеспечивается постоянство средней частоты коммутации в силовой схеме. Схема полярности выходного напряжеш я производится. на интервалах пауз нулевого уровня, что также облегчает условия функционирования коммутационных узлов и исключает режимы их возможностей перегруз ки.

Формула изобретения

Устройство для управления мостовым инвертором со слежением за кривой выходного напряжения, содержащее распределитель управляющих импульсов, два источника постоянного напряжения, генератор управляющего синусоидального сигнала, связанный с минусовым входом сумматора, плюсовой вход которого через нормирующий усилитель подсоединяется к выходу инвертора, причем выход сумматора подключен к интегратору с накопительным элементом. а выход шпегратора — к первым входам двух компараторов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения на всем диапазоне регулирования частоты и напряжения номинальной загрузки вентилей и цепей коммутащш инвертора, оно снабжено датчиками амплитуды положительной и отрицательной полуволн управляющего сигнала, нуль-органом, ключом, шунтирующим накопительный элемент интегратора, счетным триггером, триггером с установочным и Р-и 5 входами, конъюнктором и двумя двухпозиционными ключами, причем генератор; управляющего сигнала связан с нуль-органом и с указанными цатчиками, выход нуль-органа подсоединен к управляющей цепи ключа, Составитель О.Парфе нова

Техред И.Ходаннч Корректор Т.Колб

Редактор А. Шандор

Заказ 3405/5i<

Тираж 631 Подгисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Й/5

При»=нолстненно-л 1лиз рафическое предприятие. г,Ужгород, ул. Ilpоектная,Ь

5 12398 шунтирующего накопительный элемент интегратора и к входу счетного триггера, общие клеммы двухпозиционных ключей связаны с вторыми входами соответствующих компараторов, первые клеммы двухлозиционных ключей присоединены к соответствующим источникам постоянного напряжения, вторая клемма первого двухпозиционного ключа связана с датчиком амплитуды положительной полуволны управляющего сигнала, а вторая клеммавторо" 1б го двухпозиционного ключа,подсоединена к

1а Ь датчику амплитуды отрицательной полуволны, управляющие цепи двухпозиционных ключей связаны соответственно с прямым и инверснъгм выходами счетного триггера, выходы компараторов присоединены соответственно к К - и

5-входам триггера, нуль-орган через конъюнктор подсоединен к установочному входу григ гера, выход которого связан с друтим входом койъюнктора и с первым входом распределителя, а второй вход распределителя подключен к прямому выходу счетного триггера.