Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в трехфазное переменное с гальванически не связанными нагрузками главным образом для электропривода переменного тока. Формирование переменного напряжения в каждой фазе нагрузки осуществляется методом широтно-импульсной модуляции путем подключения нагрузки к источнику постоянного напряжения в прямой или обратной полярности или замыкания нагрузки. Для исключения в трехфазной системе выходных напряжений нулевой последовательности напряжение двух ведущих фаз формируется независимо, а в третьей ведомой - в зависимости от состояния ведущих фаз, причем для обеспечения симметрии фаз в качестве ведомой фазы поочередно используются все три фазы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 Н 02 М 7/48

28 уе

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3983127/24-07 (22) 23.10.85 (46) 07.04.88. Бюл. № 13 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Г. С. Зиновьев, А. А. Крисан и Э. Л. Петров (53) 621.316.727 (088.8) (56) Руденко В. С., Сеньк В. И. Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники.— М.: Высшая школа, 1980, с. 244.

Авторское свидетельство СССР № 471647, кл. H 02 М 7/48, 1972. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯГ ЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ ПЕРЕМЕННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в пре„„SU„„1387148 А1 образователях постоянного напряжения в трехфазное переменное с гальванически не связанными нагрузками главным образом для электропривода переменного тока.

Формирование переменного напряжения в каждой фазе нагрузки осуществляется методом широтно-импульсной модуляции путем подключения нагрузки к источнику постоянного напряжения в прямой или обратной полярности или замыкания нагрузки.

Для исключения в трехфазной системе выходных напряжений нулевой последовательности напряжение двух ведущих фаз формируется независимо, а в третьей ведомой — в зависимости от состояния ведущих фаз, причем для обеспечения симметрии фаз в качестве ведомой фазы поочередно используются все три фазы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1387148

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных по выходу преобразователях с электрически не связанными фазами нагрузки (инверторы напряжения, непосредственные преобразователи частоты с искусственной коммутацией по мостовым схемам на фазу), выходное напряжение которых формируется методами, ШИР или, ШИМ, и предназначенными прежде всего для целей частотного электропривода или автономного электроснабжения.

Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения за счет получения сбалансированного трехфазного напряжения в преобразователях частоты с электрически не связанными фазами нагрузки.

На фиг. 1 приведена одна из возможных структурных схем устройства, реализующего предлагаемый способ применительно к управлению трехфазным инвертором напряжения; на фиг. 2 — структурная схема канала блока логики устройства; на фиг. 3 — таблица цикличности управления вентилями инвертора; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие способ.

Устройство (фиг. 1) содержит трехфазный инвертор напряжения, состоящий из трех идентичных однофазных мостовых схем 1 — 3, каждая из которых в свою очередь содержит четыре полностью управляемых вентиля 4 — 7 и четыре обратных диода 8 — 11, трехфазную нагрузку 12 с электрически не связанными фазами А, В, С (13 — 15), систему 16 управления. В систему управления (СУ) 16 входят задающий генератор 17 импульсов (ЗГ), вход которого является первым входом системы управления, определяющим частоту выходного напряжения преобразователя, семиразрядный двоичный делитель 18 частоты (ДЧ), подключенный к выходу задающего генератора, генератор

19 опорного напряжения (ГОН) и генератор 20 модулирующего напряжения (ГМН) (управляемый по второму входу системы управления, задающей величину выходного напряжения преобразователя), подключенные соответственно к пяти младшим и четырем старшим разрядам делителя 18 частоты, переключатель 21 кратности (ПК), связанный в кольцо с генератором 19 опорного напряжения, датчик 22 циклов (ДЦ), подключенный входом к генератору 20 модулирующего напряжения, триггер 23 формирования селекторных импульсов (ТСИ), подключенный входом к генератору опорного напряжения ГОН, компараторы 24 и

25, связанные входами с выходами генераторов ГОН и ГМН, логическая схема ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 26, связанная с выходами компараторов, распределитель 27 импульсов (РИ), связанный с выходами компараторов, логической схемы ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ, триггером селекторных

55 импульсов, три векторных выхода распределителя импульсов связаны с вентилями каждой фазы силовой схемы инвертора.

Распределитель 27 импульсов в каждом из трех каналов содержит (фиг. 2) восемь логических схем И 28 — 35, связанных со входами логической схемы ИЛИ 36, выход которой связан с вентилями 4 и 5 соответственно силовой схемы, три логических схемы НЕ 37 — 39, включенных между входами распределителя и логическими схемами

И 31 — 33, логическую схему НЕ 40 и ИЛИ

41, входы логической схемы ИЛИ 41 связаны с двумя выходами делителя 18 частоты прямо, а с двумя другими — через логические схемы И 42 и 43, вторые входы которых связаны с выходами триггера селекторных импульсов ТСИ, выходы схемы ИЛИ прямо и через инвертор НЕ 44 связаны соответственно с вентилями 7 и 6 силовой схемы.

Генераторы опорного 19 и модулирующего 20 напряжений генерируют соответственно треугольное и синусоидальное напряжения, аппроксимированные прямоугольно-ступенчатыми функциями, полученными путем суммирования на сопротивлениях импульсов с соответствующими весами.

Переключатель 21 кратности содержит на входе измерительное устройство, селектор импульсов по длительности, связанный с блоками увеличения и уменьшения кратности (триггеры), которые связаны с блоком переключения опорного напряжения (ключевые схемы), выходы которого связаны с вторыми входами блоков увеличения и уменьшения кратности и с генератором опорного напряжения. Компараторы 24 и 25 представляют собой схемы сравнения на операционных усилителях. Датчик 22 циклов выполнен на регистре сдвига на шесть.

Распределитель 27 импульсов содержит только стандартные логические ячейки типа

И, ИЛИ, НЕ.

Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное с использованием трехфазного инвертора напряжения в режиме синусоидальной широтно-импульсной модуляции осуществляется следующим образом.

Период выходного напряжения преобразователя разбивается на шесть интервалов в точках пересечения трехфазного синусоидального напряжения (фиг. 4а). Если задать формулу модулирующего напряжения только на одной шестой части периода во всех трех фазах (кривые Х, Y, Z на первом интервале, фиг. 4а), то напряжение на остальных участках может быть получено путем циклической перестановки через одну шестую часть периода кривых

Z, Y, Х.

В действительности кривая модулирующего напряжения синусоидальной формы в явном виде не синтезируется из указан1387148

20 ных участков, а прямо использует два модулирующих напряжения формы Z и (— Y) (фиг. 4б). Ступенчатая аппроксимация этих кривых позволяет легко генерировать методом суммирования импульсов равной длительности.

Опорное напряжение треугольной формы также получается путем его прямоугольно-ступенчатой аппроксимации, причем частота его кратна частоте интервалов модулирующего напряжения, что обеспечивается запуском генератора опорного напряжения модулирующего напряжения (фиг. 1) от одного задающего генератора 17 через делитель 18 частоты с различными коэффициентами деления для двух указанных генераторов. При этом коэффициент деления частоты для запуска генератора модулирующего напряжения остается постоянным, а коэффициент деления частоты для запуска генератора опорного напряжения меняется, так как из трех постоянно имеющихся опорных напряжений генератора ГОН, получаемых при запуске их от 1 — 3, 2 — 4, 3 — 5 младших разрядов делителя частоты (при восьми ступенчатых на ход пилы), в каждый момент используется только одно. Для этого длительность периода опорного напряжения сравнивается в измерительном устройстве переключателя 21 кратности с двумя импульсами эталонной длины, отличающиеся в два раза. При увеличении (уменьшении) опорного напряжения по сравнению с длительностью максимального (минимального) эталона срабатывает блок увеличения (уменьшения) кратности, который через блок переключения опорного напряжения подключает к выходу ГОН то опорное напряжение из имеющихся, которое имеет меньшую (большую) длительность периода, т.е. большую (меньшую) кратность.

На интервалах превышения модулирующих напряжений над опорным вырабатываются две последовательности прямоугольных импульсов z и у на выходах компараторов 24 и 25 (фиг. 4в,г), после обработки которых логической схемой ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 получается третья последовательность импульсов (z — у) (фиг. 4д) .

Распределение импульсов трех последовательностей по вентилям осуществляется в соответствии с логикой формирования трехфазных синусоидальных напряжений, отображенных в таблице (фиг. 3). Здесь индексы А, В, С у номеров вентилей 4 и 5 означают принадлежность этих вентилей к соответствующим фазам. Для управления этим распределением вырабатываются в шести каналах датчика 22 интервалов циклоимпульсы длительностью в интервал, сдвинутые в каждом канале на интервал по отношению к соседним каналам и имеющие период повторения выходного напряжения (фиг. 4с, цикло-импульс первого канала, соответствующий первому циклу) .

Также для целей управления распределением вырабатываются селекторные импульсы в блоке 23, соответствующие интервалам превышения модулирующего напряжения Y над модулирующим напряжением

Z (фиг. 4ж), что соответствует первой половине цикло-импульсов. При аппроксимации модулирующего напряжения восемью ступенями за цикл импульс запуска триггера 23 берется с делителя 18 частоты на два двоичных разряда правее, т.е. с шестого разряда

D4, чем импульсы запуска для генератора

20 модулирующего напряжения.

Распределение импульсов по вентилям инвертора рассмотрим для алгоритма несимметричного управления мостом, когда на вентили 4 и 5 (фиг. 1) одного плеча моста фазы ИНА подаются модулированные последовательности импульсов (фиг. 4з, и соответственно) а на вентили 6 и 7 другого плеча моста — немодулированные импульсы (фиг. 4к,л соответственно) .

В первом цикле напряжение в фазе А нагрузки должно формироваться в соответствии с модулирующим напряжением 7, поэтому на вентиль 4 проходят импульсы управления из последовательности z (фиг. 4в), это обеспечивается схемой И 28 и схемой

ИЛИ 36 распределителя 27 импульсов (фиг. 3). Тогда напряжение на нагрузке

12 фазы 3 А будет иметь вид положительных импульсов (фиг. 4м) в моменты одновременного включения вентилей 4 и 8. На вентиль 5 при этом подаются импульсы управления (фиг. 4) и соответствующие инверсии (с помощью схемы НЕ 40) импульсов управления вентилем 4, что при включенном вентиле 8 обеспечивает формирование нулевых пауз в выходном напряжении.

Во втором цикле напряжение в фазе А нагрузки должно формироваться в соответствии с модулирующим йапряжением У, поэтому на вентиль 4 проходят импульсы управления из последовательности у (фиг. 4г)

Это обеспечивается схемой И 29 и схемой

ИЛИ 36 распределителя 27 импульсов (фиг. 3). На вентиль 5 идут инверсные импульсы вентиля 4.

В третьем цикле напряжение в фазе А нагрузки должно формироваться в соответствии с модулирующим напряжением У, но независимой последовательности импульсов, соответствующего этому напряжению, не формируется. Вместо нее сформированы путем операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ последовательность импульсов (z — у), импульсы которой проходят на вентиль 4 в течение первой половины третьего цикла через схему И 30 и схему ИЛИ 36. Во вторую половину третьего цикла на вентиль

4 подаются импульсы управления от инверсии схемой НЕ 37 этой последовательности, т.е.Fz — у через схему И 31 и схему

ИЛИ 36.

1387148

Подобным образом распределяются в соответствии с таблицей (фиг. 3) импульсы управления на вентили 4 и 5 и в остальных (IV — VI) циклах, таким же путем управляются и соответствующие вентили 4 и 5 двух других фаз ИНВ, ИНС, что обеспечивает формирование и двух других фаз (фиг. 4н,о) трехфазной системы выходных напряжений наряду с напряжением фазы А (фиг. 4м).

Таким образом, на четырех циклах в 10 каждой фазе напряжение формируется независимо от других фаз (для фазы А это циклы I, II, IV, V), а в двух циклах зависимо от напряжений двух других фаз (для фазы А это циклы 111 и Vl). В каждом цикле всегда две фазы инвертора управляются независимо от других фаз, а третья фаза управляется зависимо (от последовательности (г — у) от состояния двух независимых фаз так, чтобы обеспечить выполнение равенства 20

UA+ UB+ UC= О т.е. получить сбалансированное трехфазное напряжение, к тому же симметричное по фазам. Практически это обеспечивается тем, что при наличии хронирующих импульсов управления (и соответственно импульсов 25 напряжения на фазах нагрузки) в двух независимо работающих в данном цикле фазах, хронирующие импульсы управления в третьей (зависимой) фазе отсутствуют (значит и напряжение третьей фазы равно нулю) .

А при отсутствии напряжения в одной из независимых фаз напряжение в зависимой фазе устанавливается (с помощью хронирующей последовательности z — у) противоположным по знаку имеющемуся напряжению во второй независимой фазе.

При этом в случае нагрузки в виде асинхронного двигателя в токе двигателя будут отсутствовать составляющие нулевой последовательности, что обеспечивает улучшение использования инвертора и двигателя.

Формула изобретения

1. Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное для питания электрически не связанных нагрузок, заключающийся в том, что формируют напряжение нагрузки каждой фазы трехуровневым путем подключения нагрузки к источнику постоянного напряжения в прямой и обратной полярностях и замыкания нагрузки, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем получения сбалансированного трехфазного напряжения, напряжение двух ведущих фаз формируют по заданному закону, а напряжение третьей ведомой фазы формируют в зависимости от напряжения ведущих фаз, а именно при разнополярных напряжениях или нулевом напряжении ведущих фаз в ведомой фазе формируют нулевое напряжение, при нулевом напряжении в одной из ведущих фаз и ненулевом напряжении в другой ведущей фазе напряжение ведомой фазы формируют противоположной полярности напряжению ведущей фазы, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения симметричного трехфазного напряжения, в качестве ведомой фазы поочередно через одну шестую часть периода выходного напряжения используют каждую из фаз нагрузки.

1387148

1387148

У (z-y)

7 ан

Составитель А. Придатков

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор Г. Волкова

Заказ !227/55 Тираж 665 Подл и си ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное Способ преобразования постоянного напряжения в трехфазное переменное 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано три управлении регуляторами напряжения

Изобретение относится к области электротехники, в частности к разовательной технике, и может быть использовано для управления реверсивными тиристорными преобразователями

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в силовых преобразователях постоянного тока (напряжения) в переменное

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах электропитания , электропривода и автоматики для преобразования постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидаль-

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к однофазным автономным инверторам тока с индуктивно-тиристорным компенсатором

Изобретение относится к области электротехники для преобразования постоянного напряжения в переменное с улучшенным гармоническим составом

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для преобразования переменного тока в

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах частотно-регулируемого электропривода

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления с тиристорными преобразователями частоты для электротехнологии

Изобретение относится к области электротехники, а именно к источникам питания инверторного типа и предназначено для ручной электросварки, сварки в среде аргона и углекислого газа

Изобретение относится к электронным схемам для преобразования электрической энергии, относящимся к тому типу, который описан в заявке на патент Франции N FR 2679715 A1, и к энергоустановке, в которой такие схемы используются

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам управления реактивным индукторным электродвигателям для автомобильной техники

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления с тиристорными преобразователями частоты для электротехнологии

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источникам питания, применяемым в различных электротехнических и электротехнологических установках

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам управления реактивным индукторным электродвигателем для бытовой и автомобильной техники

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для следящих инверторов с двухполярной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и с LC-фильтром в непрерывной части и может найти широкое применение в управлении электроприводами, регулируемыми источниками питания
Наверх