Устройство для управления регулируемым мостовым инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных мостовых инверторах напряжения . Целью изобретени является расширение области применения за счет использования для управления трехфазными мостовыми структурами инверторов . & 1ходное пилообразное напряжение генератора 10, характеризующееся постоянной крутизной и являющееся напряжением развертки системы , частота которого в щесть раз превьшает выходную частоту инвертора , последовательно Сопоставляется в I компараторах 14-18 с сигналами источника управляющего напряжения 1 сумматоров 5, 4, 3 и 2. Логическая часть системы, содержащая датчик амплитуды пилообразного напряжения 12,вспомогательный источник постоянного напряжения 20, сумматоры 13, 30, 31, блоки сравнения 21-24, схемы И 32 и 33, ключи 25-29, элемент ИЛИ 34 и компаратор 19, обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора за счет обеспеченияпостоянства минимальных значений межкоммутационных интервалов в процессе регулирования. Дополнительные сумматоры 2-5 устройства связаны с источником управляющего напряжения 1 и с опорными источниками постоянного напряжения 6 и 7, величина сигналов которых определяет координаты середин импульсов кривой выходного напряжения трехфазного инвертора, и позволяют формировать систему управляющих сигналов, соответствующих алгоритму 180-градусногс управления ключами трехфазной мостовой схемы. Форма кривой выходного напряжения инвертора при этом на всем диапазоне регулирования не зависит от параметров нагрузки.2- ил. «е (Л Фи.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (Д) 4 Н 02 М 7 48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Кещжящ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1, ;, ;,В

Qk; ".ДИСТЕЛЮ

Я @STOP © + Св Д (21) 4220757/24-07 (22) 01.04.87 (46) 23.10,88. Вюл. У 39 (71) Отдел энергетической кибернетики АН МССР (72) 1О.А,Дмитренко и В.И.Олещук (53) 621.316,727 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1181097, кл. Н 02 Н 7/48, 1985.

Авторское свидетельство СССР

11 1272430, кл. Н 02 М 7/48, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ NOCTOBbIN ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных мостовых инверторах напряжения. Целью изобретения является расширение области применения за счет использования для управления трехфазными мостовыми структурами инверторов. Выходное пилообразное напряжение генератора 10, характеризующееся постоянной крутизной и являющееся напряжением развертки системы, частота которого в шесть раз . превышает выходную частоту инвертора, последовательно сопоставляется в компараторах 14-18 с сигналами источника управляющего напряжения 1 сумматоров 5, 4, 3 и 2. Логическая часть системы, содержащая датчик амплитуды пилообразного напряжения 12,вспомогательный источник постоянного напряжения 20, сумматоры 13, 30, 31, блоки сравнения 21-24, схемы И 32 и 33, ключи 25-29, элемент ИЛИ 34 и комтаратор 19, обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора sa счет обеспечения постоянства минимальных значений межкоммутационных интервалов в процессе регулирования.

Дополнительные сумматоры 2-5 устройства связаны с источником управляющего напряжения 1 и с опорными источниками постоянного напряжения б и 7, величина сигналов которых определяет координаты середин импульсов кривой выходного напряжения трехфазного инвертора, и позволяют формировать систему управляющих сигналов, соответствующих алгоритму 180-градусного управления ключами трехфазной мостовой схемы. Форма кривой выходного напряжения инвертора при этом на всем диапазоне регулирования не зависит от параметров нагрузки.2. ил, 1432699

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления автономными инверторами напряжения, входящими, в частнос5 ти, в состав систем частотно-регулируемого электропривода.

Цель изобретения — расширение области использования за счет применения для управления трехфазными мосто- )O

: ными инверторами напряжения.

На фиг.l представлена функциональная схема предлагаемого устройства, (п - "2); на фиг.2 — временные диагр аммы в 15

Устройство, ныполпенное по вертиKBJI5HoM принципу, 1 управляющего напряжения, соединен; ный с сумматорами 2-5 (с плюсовыми . входами сумматоров 2 и 4 и минусоны- 20

: ми входами сумматоров 3 и 5). Другие

,,входы сумматоров 2 и 3 соединены с, источником 6 постоянного напряжения, а сумматоров 4 и 5 — с источником 7.

Генератор 8 тактовых импульсон среди- 25 нен с трехфазным регистром 9 и с ге.нератором 10 пилообразного напряжения. Выходы регистра 9 связаны с логическим распределителем 11 упранляющих импульсов. Сигнал генератора 10 30 пилообразного напряжения поступает на датчик 12 амплитуды пилообразного напряжения, связанным с основным сумматором 13, и на первые нходы компараторон 14-19. К второму минусовому входу сумматора 13 присоединен вспо" могательный источник 20 постоянного напряжения. Выходной сигнал сумматора 13 поступает на входы блоков 2124 сравнения, а также. через ключ 25 щ на второй вход компаратора 19. Выходы сумматоров 2-5 связаны соответственно через ключи 26-29 с вторыми входами компараторон 18-15. Источник

1 управляющего напря1кения соединен с вторым входом компаратора 14 непосредственно.

Источник 20 присоединен к входам сумматоров 30 и 31, на другие входы которых приходят сигналы соответственно от сумматоров 3 и 5. Вторые входы блоков 21 и 22 сравнения присоединены соответственно к выходам сумматоров 2 и 4. Прямые выходы блоков 21 и 2.2 связаны с управляющими цепями ключей 26 и 28, инверсные выходы блоков 21 и 22 сравнения подключены к элементам И 32 и 33, вторые входы которых соединены соотнетственно с ныходамн блоков 23 и 24 сравнения, а выходы элементов И 32 и 33 подключены к элементу ИЛИ 34, выход которого связан с управляющей цепью ключа 25. Управляющие цепи ключей 27 и 29 соединены с выходами блоков 23 и 24 сравнения. Выходы компараторон 14-19 подключены через элемент ИЛИ 35 к входу счетного триггера 36, выход которого присоединен к нходу распределителя 11 управляющих импульсон 11.

Временные диаграммы, приведенные на фиг.2 и поясняющие принцип работы устройства, соотнетстнуют одному периоду формирования кривой выходного напряжения иннертора. Сигналы на вы-. ходах узлов и блоков системы обозначены на фиг.2 индексами, соответствукнцими их цифровым обозначениям на фиг. 1

Генератор 8 тактовых импульсов периодически запускает генератор 10 развертывающего пилообразного напряжения, выходной сигнал U,ä которого имеет постоянную крутизну и переменную, н зависимости от частоты сигналон генератора 8, амплитуду, которая постоянно фиксируется датчиком 12 амплитуды пилообразного напряжения. На периоде кривой выходного напряжения блоком 18 генерируется 12 тактовых импул ьс о в.

В компараторах 14-19 устройства производится последовательное сравнение напряжения развертки U„ с сигна-. лами, поступающими на вторые входы компараторов. В моменты равенства указанных сигналов, соответствующих моментам формирования фронтов выходных импульсов компараторами 14-19, включающими в свой состав выходные формирователи, вырабатываются короткие однополярные импульсы, поступающие через элемент ИЛИ 35 на вход счетного триггера 36 и периодически изменяющие его выходное состояние (сигнал U>< фиг.2).

Временные диаграммы (фиг.2) соответствуют диапазону пониженных выходных частот инвертора. Выходной сигнал Б,> на выходе сумматора 13 при этом превышает значения напряжений

U4 U5 на вторых входах схем

21, 30, 22 и 31. Выходные сигналы блоков 21, 22 и 30, 31 замыкают ключи 26-29, кривые линейного выходного напряжения инвертора UAq Ue,, и U,A

Величина напряжений основных источников системы управления определяется в общем случае из соотношения

2, U

2 +1 и где U, — максимальная амплитуда сигнала генератора 10.

Дпя рассматриваемого случая (п 2)

У

Uz = 0,4 У,р, Б * 0,8Бю .

Трехфазный регистр 9, выполнякящий функции пересчетной схемы, осуществляет деление частоты импульсов, поступающих от тактового генератора. 8, и распределение сигналов во времени (фазовый сдвиг сигналов) . Выраженные в цифровой форме выходные сигналы U< блока 9 за период выходного напряжения приведены на верхней временной диаграмме (фиг.2). Здесь же построены сигналы на выходах каждого разряда регистра, начиная с младшего, обозначенные КВх 091 $ U9rr H Ц)пг Пря мые и инверсные выходы всех разрядов регистра 9 связаны с распределителем 11.

Логический распределитель 11 управляющих импульсов устройства управления формирует трехфазную систему импульсов, соответствующую требуемому порядку переключения силовой схемы инвертора. Распределитель ll осуществляющий режим 180-градусного управления ключами трехфазного мостового инвертора с фазами А, В, С с дополнительными коммутациями на средних участках 60-градусных продолжительностей,(характерным для такого режима является независимость формы кривой выходного напряжения от параметров нагрузки), представляет собой логическую схему, в которой осуществляется логическое умножение входных сигналов с последующим логическим суммированием. Логические функции, реализуемые распределителем 11 и поступающие с его выходов на основные вентили соответствующих фаз инвертора, имеют вид

На центральных участках тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей выходной кривой в процессе дальнейшего увеличения частоты форми- З5 руются паузы нулевого уровня минимально допустимых продолжительностей, вплоть до того момента, когда величина сигнала U не сравняется со значением напряжения Б сумматора 30, поступающего на вход блока 23 сравнения. В этот момент по команде блока

23 размыкаются ключи 25 и 27 и на четверти периода кривой выходного напряжения начинает формироваться на два импульса меньше. Далее при росте частоты процессы идут аналогично, вплоть до момента, когда на верхнем частотном диапазоне, после размыкания всех ключей, на полупериоде кри- 5О вой выходного линейного напряжения инвертора начинает формироваться по одному импульсу, длительность которого .определяется величиной напряжения

U непосредственно поступающего на вход компаратора 14. При уменьшении выходной частоты инвертора описанные процессы повторяются в обратной последовательности.

«э1 36 932 П36 э

91 6 91 9(?

Пч(-А) = U9r Б9rrr+

01 >rr чнуъ6 1

U«(+C) Uer Пяш+

9т ъб UerrU < э где Б — напряжение на выходе счетного триггера 36, свяэанного с распределителем 11. з 143269 формируются при этом из MRKcHMBJIbHo го количества импульсов (иэ 11 импульсов на полупериоде для рассматриваемого варианта).

При увеличении частоты следования импульсов генератора 8 пропорционально уменьшается амплитуда сигнала U выделяемая датчиком 12, разность сигналов Б1г и U10 на ь д умматора

13 при этом в определенный момент времени сравняется с амплитудой сигнала U< на выходе сумматора 3. В этот момент командный сигнал с прямого выхода блока 21 размыкает ключ 26, одновременно инверсный сигнал с выхода блока 21, поступая: на вход схемы И

32 совместно.с выходным сигналом блока 23 сравнения, вызывает замыкание ключа 25. На вход компаратора 19 при 20 этом поступает выходное напряжение сумматора 13, отличающееся от амплитуды пилообразного напряжения на величину сигнала .вспомогательного источника 20, которая задается," исходя 25 из величины минимально допустимого временного интервала, необходимого для восстановления коммутационными узлами силовой схемы преобразователя своих запирающих свойств.

5 1 4326

Импульсы управления на,другие основные ключи инвертора jU„(+A}, О„(-В), U«(- )) получаются инвертированием соответствующих фазных сиг5 налов в выходных цепях распределителя 11.

Таким образом, добавление в схему

Известного устройства небольшого числа дополнительных сумматоров позволя- 10 зт значительно расширить функциональные возможности системы за счет исользования для управления трехфазыми мостовыми структурами инвертоов, обеспечивая плавное глубокое егулирование выходных сигналов трехазных инверторов при практическом постоянстве средней частоты коммута ции вентилей силовой схемы.

Процесс регулирования частоты вы- 20 ходного напряжения трехфазных инвероров осуществляется при этем послеовательным плавным изменением про-! фолжительностей импульсов и пауз на центральных участках тактовых интер1 алов 60-градусных продолжительнос1

Тей при неизменной длительнбсти остальных импульсов и пауз между ними. !

Ход изменения спектрального состава

Йыходной кривой инверторов близок 30 при этом к аналогичным характеристикам инверторов с известными способами широтно-импульсного регулирования.

Формула изобретения

Устройство для управления регули% руемым мостовым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, и основных и вспомогательньп! источники постоянного HGTlpHIK0 40 ния, 2п блоков сравнения, и элементов

И, генератор тактовых импульсов, соединенный с входом регистра, выходами связанного с распределителем управляющих импульсов и с генератором пилообразного напряжения, соединенным с датчиком амплитуды пилообразного напряжения, и с первыми входами (2п+

+2) компараторов с выходными формирователями коротких импульсов, выходы которых через первый элемент ИЛИ присоединены к счетному входу триггера, выходом подключенного к основному входу распределителя, к вторым входам всех компараторов, кроме первого. присоединены ключи, (и+1) сумматоров, плюсовой вход первого из которых связан с выходом датчика амплитуды пилообразного напряжения, а минусовой вход - с вспомогательным источником постоянного напряжения, соединенным также с первыми входами остальных сумматоров, выходы которых соединены с первыми входами блоков сравнения первой группы, выход первого сумматора соединен с первыми входами всех блоков сравнения второй группы, с вторыми входами блоков сравнения первой группы и с первым ключом, выходы блоков сравнения первой группы связаны с управляющими цепями всех нечетных ключей, кроме первого, и с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых присоединены к инверсным выходам блоков сравнения второй группы, прямые выходы которых связаны с управляющими цепями четных ключей, выходы элементов И через второй элемент ИЛИ связаны с управляющей цепью первого ключа,отличающееся тем, что, с целью расширения области использования за счет применения для управления трехфаэными мостовыми инверторами напряжения, оно снабжено

2п дополнительными сумматорами, регистр выполнен трехразрядным, причем

-источник управляющего напряжения соединен с вторым входом первого компаратора, с первыми плюсовыми входами нечетных дополнительных сумматоров -и с минусовыми входами четных дополнительных сумматоров, вторые плюсовые входы дополнительных сумматоров соединены попарно с источниками постоян-. ного напряжения, выходы дополнительных сумматоров соединены с соответствующими ключами, начиная с второго.

1432699 и

И И

И С-л) u.(-в) ИеМ

И,Н) Аи2

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

Иуу и р

И@у

И, Составитель О.Парфенова

Редактор А.йишкина Техред И.Диды;« Корректор И.Васильева

Заказ 5458/51 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5 ид иэ иф ф иг