Способ управления трехфазным мостовым инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к преобразовательной .технике, и может быть использовано при построении систем преобразователь - асинхронный двигатель с автономными инверторами напряжения, регулируемыми по принципу широтноимпульсной модуляции. Цель изобретения - улучшение формы напряжения и тока на выходе инвертора, улучшение энергетических показателей инвертора и упрощение. В данном способе на интервале 0-240 эл.град периода выходной частоты формируют последовательности импульсов управления вентилем, каждой фазы. Последовательность импульсов состоит из модулированных и .«емодулированных участков. 5 ил. i (Л С оо СП О) О1 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTHA.(21) 3951499/24-07 (22) 11.09.85 (46) 30.11.87. Бюл.¹- 44 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханйки при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А.10.Рождественский и В.Н.Черемисин (53) 621.316.7?7(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 471646, кл. Н 02 P 13/24, 1975.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1032592, кл. Н 02 P 13/18, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬИ

МОСТОВИИ MHHEPTOPOM

„„SU„, 1356158 А1 (51)4 Н 02 M 7/48 (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной .технике, и может быть использовано при построении систем преобразователь — асинхронный двигатель с автономными инверторами напряжения, регулируемыми по принципу широтноимпульсной модуляции. Цель изобретения — улучшение формы напряжения и тока на выходе инвертора, улучшение энергетических показателей инвертора и упрощение. В данном способе на интервале 0-240 эл.град периода выходной частоты формируют последовательности импульсов управления вентилем каждой фазы. Последовательность импульсов состоит из модулированных и,немодулированных участков. 5 ил.

135615

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении систем преобразо5 ватель частоты — асинхронный двигатель, в ко".-.орых преобразователь частоты выполнен по структуре неуправляемый выпрямитель — фильтр — трехфаз- ный мостовой инвертор, регулируемый 10 по частоте и напряжению способами широтно-импульсной модуляции (ШИИ).

Цель изобретения — улучшение формы. напряжения и тока на выходе инверто-ра, улучшение энергетических показа- 15 телей инвертора и упрощение, На фиг.1 представлены диаграммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг.2 — схема устройства управления трехфазным мостовым инвертором для реализации предлагаемого способа; на фиг.3 — схемы распределителя и коммутатора (для коммутатора приведена схема для одного канала управления); на фиг.4 — схемы формирователя 25 импульсов управления, блока регулирования начальной фазы импульсов управления и датчиков нуля тока для одной фазы инвертора; на фиг.5— схема инвертора. 30

Инвертор (фиг.5) содержит вентили и 2 фазы А, вентили 3 и 4 фазы В, вентили 5 и 6 фазы С, мост обратного тока на диодах 7-12, источник 13 питания инвертора. К выходным зажимам 35 инвертора присоединены трехфазная ак"ивно-индуктивная нагрузка 14 = 16 соответственно фаз А,В,С,.соединенная в звезду.

На фиг.1 обозначено: 17 и 18 — за- 40 кон модуляции соответственно для первой и второй модулированных последовательностей 19 и 20; 21-26 — шесть нерегулируемых импульсов длительностью 60 эл.град, сдвинутых один от другого на 60 эл. град; 27 и 28— вь1ходные сигналы коммутатора для формирования импульсов управления вентилями 1 и 2 инвертора; 29 и 30— выходные сигналы формирователя (импульсы управления вентилями 1 и 2) для угла нагрузки 45 эл.град, 31 и

32 — аналогичные сигналы для угла нагрузки 75 эл.град; 33 — линейное напряжение линии АВ инвертора," 34=

40 — моменты времени на интервале

0 — 60 эл.град, соответствующие переключению хотя бы одного вентиля инвертора; 41 — 45 — моменты времени

8 2 соответственно для 120,180,240,300, 360 эл.град периода выходного линейного напряжения.

Устройство управления трехфазным мостовым инвертором (фиг.2) содержит генератор 46 импульсов, счетчик 47, дешифратор 48, распределитель 49, коммутатор 50, формирователь 51 импульсов управления, блок 52 регулирования начальной фазы импульсов управления, датчики 53 нуля тока, фазорасщепитель 54, генератор импульсов, счетчик и дешифратор соединены последовательно, входы коммутатора 50 соединены с выходами 55 дешифратора и выходами 56 распределителя, фазо-. расщепитель 54 подключен входом 57 к выходу старшего разряда счетчика

47, а выходами к входам 58 распределителя 49 и входам 59 блока 52 регулирования начальной фазы, другие входы 60 — 62 которого подключены к трем датчикам 53 нуля тока соответственно фаз А,B,C, а выходы 63 блока 52 регулирования присоединены к первым входам формирователя 51 импульсов, вторые входы которого подключены к выходам 64 коммутатора 50, причем выхо" ды 65 — 70 формирователя 51 являются выходами устройства.

Распределитель 49 (фиг.3) содержит элементы И 71.1 — 71.6, элементы

ИЛИ 72.1-72,6, входы 73 — 78 элементов И 71.1 — 71.6 являются входами распределителя, а выходы 21 — 26 элементов ИЛИ 72.1 — 72.6 — выходами распределителя.

Коммутатор 50 (на фиг.3 приведена схема одного канала управления, остальные пять каналов выполняются аналогично) содержит элементы И 79,1

79.3, входы которых являются входами коммутатора, элементы ИЛИ 80.1

80.4, элемент ИЛИ 81, вход 27 элемента 80.4 является выходом коммутатора, вход 82 — один из входов коммутатора.

Датчики 53 нуля тока содержат (фиг.4) компаратор 83, вход которого является входом датчика, а выход 60 компаратора 83 является выходом датчика нуля тока.

Блок 52 регулирования начальной фазы содержит (фиг.4) элементы И

84.1 — 84.2, входы которых являются входами блока регулирования, выходы

85 и 86 И элементов, RS-триггеры

87.1 — 87.2 с выходами 88 и 89, кото3 135615 рые являются выходами блока 52 регулирования.

Формирователь 51 импульсов управления содержит (фиг.4) элементы И

90.1 и 90.2, входы которых являются входами формирователя, элементы ИЛИ

91.1 - 91.2, выходы 65 и 66 которых являются выходами формирователя.

Для фаз В и С выполнение датчиков

53 нуля тока, блока 52 регулирования lp начальной фазы и формирователя 51 импульсов управления аналогично.

В предлагаемом способе управления формируют две модулированные последовательности 19,20 (фиг.l с перно- 15. дом повторения 60 эл.град), в первой

19 из которых закон модуляции 17 соответствует значению синусоидальной функции на интервале 0 †60 эл.град, во второй 20 из которых закон модуля-gp ции 18 соответствует значению синусоидальной функции на интервале 60—

120 эл. град. формируют шесть нерегулируемых импульсов 21 — 26 длительностью 60 эл.град, сдвинутых один 25 от другого на 60 эл. град, формируют на интервале Π— 240 эл.град. последовательность 27 импульсов управления вентилем каждой фазы в течение периода выходной частоты, при этом 3Q используют четыре из шести нерегулируемых импульсов, причем на первом интервале Π— 60 эл. град используют первую 19 модулированную последова- . тельность импульсов, на втором интер-35 вале 60 — 120 эл.град — нерегулируемый импульс длительность 60 эл.град, на третьем интервале 120 — 180 эл. град — вторую 20 модулированную последовательность импульсов, на чет- 40 вертом интервале 180 — 240 эл.град— инверсную относительно первой модулированную последовательность импульсов, при этом модуляцию осуществляют перемещением переднего фронта импуль-g5 са, а на каждый вентиль инвертора подают сформированную последовательность импульсов управления, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль. 50

Устройство работает следующим образом, Генератор 46 импульсов (фиг.2) формирует на выходе последовательность импульсов заданной частоты, кратной 55 частоте напряжения на выходе инвертора, и запускает этими импульсами счетчик 47, импульсы со старшего раз8 ряда которого используются как тактовые и управляют фазорасщепителем 54.

Одновременно с выходов счетчика 47 дешифратором 48 считываются коды чисел, определяющих длительности модулированных импульсов и на выходах

RS-триггеров 87.1 -- 87.2 формируются импульсные последовательности 19,20, смодулированные по синусоидальному закону на участках соответственно

Π— 60 эл. град.н 60 — 120 эл.град, и поступают с выходов 55 дешифратора на коммутатор 50. С вьг ода фазорасщепителя 54 (фиг.2) прямые импульсы и инверсные им поступают на вход 58 распределителя 49 и вход 59 блока

52 регулирования начальной фазыимпульсов управления (фиг.4), На выходе 56 распределителя 49 фсрмиру-ются нерегулируемые импульсы 21

26 (фиг.2) длительностью 60 эл.град,сдвинутые один от другого на

60 эл.град. Например, формирование импульсов 21 осуществляется следующимобразом. На входы элемента И 71,1 (фиг.3) поступают импульсы 73 и 74, на выходе элемента И 71.1 образуется сигнал "Нуль" длительностью 60 эл. град, интервал 34 — 40 (фиг.l), который поступает на элемент ?2.1 инвертора (фиг.3), с выхода которого снимается сигнал 21 (фиг.3 и 1).

Формирование импульсов 22 — 26 осуществляется аналогично элементами 71,2

71.6, 72.2 — 72.6 (фиг.3). С выхода

56 распределителя 49 (фиг ° 2) импуль сы 21 — 26 (фиг.1) поступают на одни входы коммутатора 50 (фиг.4), одновременно на другие входы коммутатора

50 поступают выходные сигналы дешифратора 48. Рассмотрим формирование импульсов 27 (фиг.l), используемых для управления вентилем 1 фазы А инвертора (фиг.5). На одни входы элементов И 79.1 — 79.3 коммутатора 50 (фиг.3) поступают соответственно сигналы 21, 23,24 с распределителя

49, а на другие входы этих же элеменI тов, поступают соответственно сигналы 19,20,82 (фиг.3) с дешифратора

48 (фиг.2). Импульсная последовательность 82 является инверсной относительно импульсной последовательности

19. На выходах элементов 80.1

80.3 (фиг.3) инверторов формируются модулированные последовательности

19,20,82, соответствующие 60 эл. град интервалам 34 — 40, 41 — 42,.

5 !35615

42 — 43 (фиг.1), которые поступают .на входы элементов ИЛИ 81 (фиг.3), на четвертый вход которого одновременно поступает последовательность

22 (фиг.1 и 3). На выходе элемента

ИЛИ 80.4 формируется импульсная последовательность 27 (фиг.1). Формирование последовательности 28, используемой для управления вентилем 2 фазы А инвертора (фиг.1), и последо- 1О вательностей, используемых для управления вентилями 3 — 6 инвертора, осуществляется аналогично коммутато- ром (фиг.4), сигналы поступают с его выходов 64 на входы формирователя

51 импульсов управления. На другие входы формирователя 51 поступают сигналы с выхода 63 блока 52 регулирования начальной фазы, на входы которого подаются сигналы 60-62 20 (фиг.2) с датчиков 53 нуля тока и сигналы 59 с фазорасщепителя. Рассмотрим формирование импульсов управления 65 и 66 (фиг.2 и 4) вентилями

1 и 2 ннвертора (фиг.5). С датчика

53 нуля тока (фиг.2 и 4) сигнал 60 поступает на элементы И 84.1, 84.2 (фиг.4), на другие входы которых подаются соответственно сигналы с фазорасщенителя 54 (фиг.2). Выходные 30 . сигналы 85 и 86 (фиг.4) элементов И поступают на R-входы RS-триггеров

87..1 и 87.2 (фиг,4), íà S-входы.которых поступают сигналы фазорасщепителя 54 (фиг.2). В результате на выходе блока 52 регулирования формируются сигналы с начальной фазой, соответствующей переходу тока фазы

А через нуль. Сигналы 88 и 89 (фиг.4) подаются на одни входы элементов И 40

90.1 и 90.2 (фиг.4) формирователя

51 (фиг.2), на другие входы элементов И поступают сигналы 27 и 28 (фиг.1).с коммутатора 50 (фиг.2).

Проинвертированные схемами 91.1 и 45

91.2 (фиг.4) сигналы 65 и 66 являются выходными сигналами устройства.

На фиг.4 приведены те же выходные сигналы 29 — 32 устройства для раз-. личных углов нагрузки, при этом сиг- 50 налы 29 и 30 формируются для коэффициента сдвига сов „„= 0,707 (8 6

45 зл.град), а сигналы 31 и 32 формируются для коэффициента сдвига фазы cos „=- 0,259 ((„- "75 эл. град).

Формула изобретения

Способ управления трехфазным мостовым инвертором на полностью управляемых вентилях, заключающийся в том, что задают сигнал с частотой

t равной выходной частоте инвертора, формируют две модулированные последовательности импульсов, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертора, улучшения энергетических показателей инвертора и упрощения, формируют две вышеуказанные модулированные последовательности импульсов с периодом повторения

60 эл. град, в первой из которых закон модуляции соответствует значению синусоидальной функции на интервале Π— 60 эл.град, во второй из которых закон модуляции соответствует значению синусоидальной функции на интервале 60 — 120 эл.град, формируют шесть нерегулируемьсс импульсов длительностью 60 эл.град, сдвинутых один от другого на 60 эл.град, причем на первом интервале Π— 60 эл. град на каждый вентиль каждой фазы инвертора подают первую модулированную последовательность импульсов, на втором интервале 60 - 120 эл.град подают нерегулируемый импульс длительностью 60 эл.град, на третьем интервале 120 — 180 эл.град подают вторую модулированную последовательность импульсов, на четвертом интервале 180 — 240 эл.град подают инверсную относительно первой модулированную последовательность импульсов, при этом изменение коэффициента модуляции осуществляют перемещением переднего фронта импульсов, а отсчет интервалов для каждого вентиля инвертора каждой фазы осуществляют, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль.

3356158 ля

РЗБЗб3840 41 42 43 44 45

1 1Й1

r$

2д

У1

ZZ

Л

24 . zs

2б zu б бЮ у

aIalalalalalaIalalalala

ddt йИ

Cd/

ddt и 1 юР йЛ ю8

art йМ

ut

ut

NL

QJd

ы4

1356158 вх го у

У53

Со ставит ель С. Луз а нов редактор Т.Лазоренко Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5807/51

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х(-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4