Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления трехфазным мостовым транзисторным инвертором, нагрузка которого соединена в звезду без нулевого провода . Цель изобретения - расширение полосы воспроизводимых частот сигнала без искажения его формы - достигается тем, что в схему введены три релейньпс элемента, соединенных определённым образом. В зависимости от величины и знака сигнала рассогласования между заданным и текущим значениями и фазного тока и в зависимости от частоты противо-ЭДС и постоянной времени цепи фазной нагрузки часть ключей инвертора работает в режиме двухполярной модуляции. При малых частотах инвертор работает в режиме однополярной модуляции. В итоге при синусоидальном токе в нагрузке обеспечивается минимум потерь энергии в системе. 2 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gg 4 Н 02 М 7/537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4054045/24-07 (22) 15.04.86 (46) 07.09.88. Бюл. У 33 (71) Воронежский политехнический институт (72) А.В.Дегтярев, А.В.Князьков, В.И.Юрьев и Н.Я.Юрьев (53) 621.316.727(088.8) (56) Патент США Р 4507724, кл. Н 02 H 7/537, 1985.

Юрьев Н.Я. Разработка и исследование регулируемого электропривода с синхронной реактивной машиной.

Канд. дис. Воронеж, 1981, с. 124-131. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬП1 МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления трехфазным мостовым транзистор..SU„„1 422337 А1 ным инвертором, нагрузка которого соединена в звезду без нулевого провода. Цель изобретения — расширение полосы воспроизводимых частот сигнала без искажения его формы — достигается тем, что в схему введены три релейных элемента, соединенных определенным образом. В зависимости от величины и знака сигнала рассогласования между заданным и текущим значениями и фазного тока и в зависимости от частоты противо-ЭДС и постоянной времени цепи фазной нагрузки часть ключей инвертора работает в режиме двухполярной модуляции. При малых частотах инвертор работает в режиме

® однополярной модуляции. В итоге при синусоидальном токе в нагрузке обеспечив. ется минимум потерь энергии в системе. 2 ил. С:

1422337

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления преобразователями, и мо жет быть использовано при создании

5 трехфазных преобразователей энергии на полностью управляемых вентилях.

Цель изобретения — расширение полосы воспроизводимых частот сигнала без искажения его формы. 10

На фиг. 1 изображено схематически устройство для управления трехфазным мостовым инвертором; на фиг, 2 — диаграммы сигналов задания и фазных токов. 15

На фиг. 1 обозначены: первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры сигналов задания и обратной связи по току; первый 4, второй 5 и третий 6 нуль-органы;четвертый 7, пятый 8,шестой 9, пер- 20 вый 10, второй 11 и третий 12 релейные . элементы; тринадцатый 13, четырнадцатый 14, девятнадцатый 15, двадцатый 16, пятнадцатый 17, шестнадцатый 18, двадцать первый 19, двадцать второй

20, семнадцатый 21, двадцать третий

22, двадцать четвертый 23, восемнадцатый 24, второй 25, третий 26, первый 27, восьмой 28, девятый 29, двадцать восьмой 30, четвертый 31, двад- 30 цать пятый 32, десятый 33, двадцать девятый 34, пятый 35, двадцать шестой 36, одиннадцатый 37, тридцатый 38, шестой 39, двадцать седьмой 40, двенадцатый 41 и седьмой 42 элементы И-HE первый 43, второй 44, третий 45, четвертый 46, пятый 47, шестой 48 элементы И; первый

49, второй 50, третий 51, четвертый

52, пятый 53, шестой 54 элементы задержки; первый 51, второй 56, третий

57 элементы НЕ; силовые ключи 58-63 (транзисторы) инвертора; блокирующие (обратные) диоды 64 — 69; датчики 7072 тока в фазах нагрузки; фазные нагрузки А, В и С.

Устройство работает следующим образом.

Ц

Например на участке от -- до и

Э 3 (фиг. 2) сигнал задания 4>, изменя- 50

2 ется от Пъь U sin3 до 0 036 изме н няется от 0 до U =U s in-,, U изменяется от П =У зЫу до П =П sin3 †. 55

На этом участке изменения входных сигналов задания на выходах нуль-органов 4 и 5 появляются логические единицы, кторые через элементы задержки 49 и 50 положительного перепада входного сигнала поступают на входы элементов И 43 и 45 соответственно, тем самым разрешая прохождение сигналов по другим входам этих элементов.

Задержка положительного перепада необходима для исключения сквозных токов в силовых ключах преобразователя.

Элементы задержки выполнены таким об разом, что на отрицательный перепад сигнала влияния не оказывают, поэтому силовые ключи закрываются без запаздывания. Выходные сигналы нуль-органов 4 и 5 через элемент И-HE 25 поступают на вход элемента И-НЕ 42, выход которого соединен с входом элемента

И 48. Если сигналы отрицательных обратных связей асд оп ос HB Bxo дах сумматоров 1 — 3 не превышают по модулю сигналов задания фазных токов

U>z, U>z„ U>< соответствено, то на выходе элемента И 48 появляется логическая единица и транзистор 63 открыт до прихода на вход элемента И 48 логического нуля. На вторые входы элементов И 43 и 45 через элементы И-HE

31, 32 и 36,. 35 поступают сигналы с прямых выходов релейных элементов

10 и 11 соответственно. При положительном сигнале рассогласования на входе релейного элемента 11, равном гистерезису (+ g,) этого релейного элемента, на прямом его выходе появляется логическая единица и транзистор 60 открывается. Ток нарастает по цепи +U, 60, 71, В, С, 72, 63, -U После достижения током в нагрузке В значения, превышающего сигнал задания на величину (-,), на прямом выходе релейного элемента 11 появляется логический нуль и транзистор 60 закрывается. Ток начинает спадать по цепи -U . 67, 71, В, С, 72, 63, "U, В результате из контура спадания тока нагрузки исключается источник питания, т.е. реализуется однополярная широтно-импульсная модуляция (ШИН).

Аналогичным образом работает релейный регулятор тока в фазе А, с той лишь разницей, что формируется спадающий в нагрузке ток. Скорость спадания тока при однополярной ШИМ ограничена параметрами постоянной времени нагрузки. При больших скоростях спадания сигнала задания фазного тока и при выключенном транзисторе 58 ток в нагрузке А спадает медленнее, чем

1422337

На участке а-б ток в нагрузке фазы А возрастает при открытом ключе 58.3р

На участке б-в ток в фазе А уменьшается таким образом, что рассогласование на выходе сумматора 1 сначала уменьшается, а затем возрастает до значения (- (,) за счет того, что скорость изменения сигнала задания U>A вьппе, . чем скорость спадания тока в активноиндуктивной нагрузке. В момент времени, определяемый точкой в, закрывается транзистор 63, и ток спадает од- 40 новременно и в фазе А, и в фазе В.

В момент времени, определяемый точкой 4, ключи 58 и 63 открываются, и ток в фазах А и B возрастает. В точке д сигнал рассогласования на выхо- 45 де сумматора 1 достигает значения, равного гистереэису (- (,) релейного элемента 10, и ключ 58 закрывается, но сигнал рассогласования продолжает возрастать до момента времени, опре" 50 деляемого точкой е, когда ключ 63 закрывается. Ток в фазах А и В начинает спадать, т.е. повторяется процесс, аналогичный процессу в точке в.

В фазе С ток определяется суммой токов в фазах А и В. Аналогичным образом работает устройство на других временных интервалах сигналов задания фазных токов. та задержки и первыми входами седьмого и восьмого элементов И-НЕ, выход ,второго элемента НЕ соединен с входом пятого элемента задержки, первым входом девятого и вторым входом восьмого элементов И-НЕ, выход третьего элемента HE соединен с входом шестоro элемента задержки и вторыми входами седьмого и девятого элементов И-HE выходы первого, второго, третьего, седьмого, восьмого, девятого элементов И-НЕ соединены соответственно с первыми входами одиннадцатого, двенадцатого, десятого, пятого, шестого, четвертого элементов И-НЕ, первые входы первого, второго, третьего, сигнал задания U>z и сигнал рассогласования на выходе сумматора 1 в том случае продолжает увеличиваться до значения, определяемого гистерезисом

5 (- ) релейного элемента 7, когда на его инверсном выходе появляется логическая единица. В результате на выходе элемента И-НЕ 13 появляется логический нуль и транзистор 63 закрывается. Ток в фазе А нагрузки начинает спадать по контуру -U» 65, 70, А, С, 72, 68, +U, а в фазе B при включенном транзисторе 60 ток спадает по контуру +U 60, 71, B. С, 72, 68, +U

В контур спадания тока нагрузки фазы А входит источник питания, а из контура спадания тока нагрузки фазы В он исключен. За счет этого скорость спадания тока в фазе А выше, чем в фа- 0 зе В. При уменьшении тока в фазе A до того момента, конда на выходе сумматора 1 появляется сигнал рассогласования, равный,+ ), на инверсном выходе релейного элемента 7 появляет- 25 ся логический нуль, транзистор 63 открывается, и процесс повторяется.

Использовани устройства для управления трехфазным мостовым инвертором позволяет расширить диапазон воспроизводимых частот трехфазного синусоидального сигнала без искажения его формы, Форм лаиз обретения

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, состоящим из шести силовых ключей, блокирован» ных обратными диодами с трехфазной нагрузкой без нулевого провода, в каждой фазе которого установлен датчик тока, и содержащее три сумматора, три нуль-органа, три симметричных релейных элемента с положительными гистереэисами, три элемента НЕ, двенад" цать элементов И-НЕ, шесть элементов

И и шесть элементов задержки, причем выход первого нуль-органа соединен с входом первого элемента задержки, входом первого элемента НЕ и первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выход второго нуль-органа соединен с входом второго элемента задержки, входом второго элемента НЕ и первым входом третьего и вторым входом второго элементов И-НЕ, выход третьего нуль-органа соединен с входом третьего элемента задержки, входом третьего элемента НЕ и вторыми входами первого и третьего элементов

И-НЕ, выход первого сумматора соединен с входом первого релейного элемента, выход второго сумматора соединен с входом второго релейного элемента, а вьйод третьего сумматора соединен с входом третьего релейного элемента, выход первого элемента HE соединен с входом четвертого элемен1422337 четвертого, пятого, шестого элементов И соединены соответственно с выходами первого, четвертого, второго, пятого, третьего, шестого элементов задержки, а вторые входы этих элементов И соединены соответственно с выходами четвертого, десятого, пятого, одиннадцатого, шестого, двенадцатого элементов И-НЕ, входы первого, второго и третьего нуль-органов соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров, вторые входы которых предназначены для соединения соответственно с выходами датчиков тока, выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого элементов И предназначены для соединения соответственно с управляющими входами первого, четвертого, второго, пятого, третьего и шестого силовых ключей, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения полосы воспроизводимых частот сигнала беэ искажения его фор- 25 мы, в него введены четвертый, пятый и шестой релейные элементы, входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего сумматоров и восемнадцать элементов И-НЕ с тринадцатого по тридцатый включительно, причем выходы тринадцатого, четырнадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого, восемнадцатого, девятнадцатого, двадцатого, двадцать первого, двадцать второго, двадцать третьего, двадцать четвертого элементов И-НЕ соединены с третьими или четвертыми входами соответственно шестого, четвертого, шестого, второго, четвертого, второго, третьего, пятого, первого, пятого, первого, третьего элементов И, первые входы тринадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого, восемнадцатого элементов И-HE соединены с выходом второго нуль-органа, первые входы четырнадцатого, сем- надцатого и вторые входы тринадцатого

I и пятнадцатого элементов И-HE соединены с выходом первого нуль-органа, вторые входы четырнадцатого, шестнадцатого, семнадцатого, восемнадцатого элементов И-НЕ соединены с выходом третьего нуль-органа, третьи входы тринадцатого, четырнадцатого и первый вход двадцать пятого элементов

И-НЕ соединены с инверсным выходом четвертого релейного элемента, третьи входы пятнадцатого, шестнадцатого и первый вход двадцать шестого элементов И-НЕ соединены с инверсным выходом пятого релейного элемента, третьи входы семнадцатого, восемнадцатого и первый вход двадцать, седьмого элементов И-НЕ соединены с инверсным выходом шестого релейного элемента, первые выходы девятнадцатого, двадцатого, двадцать восьмого элементов

И-НЕ соединены с прямым выходом четвертого релейного элемента, первые входы двадцать первого, двадцать второго,, двадцать девятого элементов

И-НЕ соединены с прямым выходом.пятого релейного элемента, первые входы двадцать третьего, двадцать четвертого, тридцатого элементов И-НЕ соединены с прямым выходом шестого релейного элемента, вторые входы девятнадцатого, двадцатого, двадцать второго, двадцать четвертого элементов И-НЕ соединены с выходом первого элемента

НЕ, вторые входы двадцать первого, двадцать третьего и третьи входыдвадцать второго и двадцатого элементов

И-НЕ соединены с выходом второго элемента НЕ, третьи входы девятнадцатого, двадцать первого, двадцать четвертого и двадцать третьего элементов И-НЕ соединены с выходом третьего элемента НЕ, вторые входы двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого элементов И-НЕ соединены соответственно с прямыми выходами первого, второго, третьего релейных элементов, а выходы двадцать восьмого, двадцать девятого, тридцатого элементов И-НЕ соединены с вторыми входами четвертого, пятого, шестого элементов И-НЕ .соответственно, инверсные выходы первого, второго, третьего релейных элементов соединены соответственно с вторыми входами двадцать пятого, двадцать шестого, двадцать седьмого элементов И-НЕ, вторые входы десятого, одиннадцатого, двенадцатого элементов И-HE соединены с выходами двадцать пятого, двадцать шестого, двадцать седьмого элементов И-НЕ соответственно, при этом положительный гистерезис четвертого, пятого и шестого гистерезисных элементов превышает положительный гистерезис первого, второго и третьего релейных элементов, 1422337

1423337

Составитель В.Бунаков

Редактор А.Зайцева Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Тираж 665 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4438/54

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