Способ управления трехфазным регулируемым мостовым инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления автономными инверторами, входящими в состав систем частотно-регулируемого электропривода переменного тока. Целью изобретения является улучшение качества процесса регулирования трехфазного мостового инвертора. Способ управления базируется на алгоритме 180-градусного управления ключами трехфазного инвертора, характеризующемся попеременным созданием для вентилей разных фаз инвертора 180-градусных интервалов проводимости и закрытого состояния, посередине которых, внутри тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей, формируются соответственно сигналы (импульсы) выключения и включения вентилей, количество которых последовательно изменяется в ходе регулирования выходной частоты инвертора. При этом абсолютные значения временных интервалов между центрами управляющих сигналов на половинах каждого тактового интервала оставляют неизменными, регулирование частоты выходного напряжения инвертора осуществляют за счет постоянной поэтапной вариации длительностей пауз между импульсами управления и самих управляющих импульсов на центральных участках упомянутых тактовых интервалов. Для поддержания постоянства отношения величины среднего на полупериоде значения выходного напряжения инвертора к частоте на поддиапазонах регулирования, на которых регулирование осуществляется за счет изменения продолжительности центральных пауз, длительности сигналов управления варьируют в зависимости от значений выходной частоты и от количества вырабатываемых импульсов управления. Внутри зон регулирования, на которых в центрах тактовых интервалов формируются управляющие импульсы изменяемых длительностей, продолжительность остальных сигналов управления оставляют неизменной. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUHAËÈÑÒÈ×ECHÈÕ

РЕСПУБЛИК (5II 4 !1 02 Yi 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ HQMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР! (2 I ) 4274! 55/24-07, 4274235/24-07 (22) 0.1.07.87 (46) 07.07.89. Бюл. N - 25 (71) Отдел энергетической кибернетики AH МССР (72) В.И. Олещук, Ю.A. Дмитренко, Б.Е. Калашников и Ф.Ф. Чупу (53) 62! .316.727(088.8) (56) Забродин Ю.С. Автономные тиристорные инверторы с широтно-импульсным регулированием.-tI. Энергия, 1977 с. 17.

Патент США У 3916285, кл. 321-9А, 1975. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

РЕГУЛИРУЕМЪМ МОСТОВЬМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления автономными инверторами, входящими н состав систем частотнорегулируемого электропривода переменного тока. Целью изобретения является улучшение качества процесса регулирования трехфазного мостового инвертора. Способ управления базируется на алгоритме 180-градусного управления ключами трехфазного инвертора, характеризующемся попеременным созданием для вентилей разных фаз инвертора 180-градусных интервалов проводимости и закрытого сос тояния, посередине которых. внутри тактовых интервалов 60-градусных про- должительностей, формируются соотИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления автономными инверто,»8> 14922Я4 ветственно сигналы (импульсы) вы— ключения и включения вентилей, количество которых последовательно изменяется в ходе регулирования

;;ыхлдной частоты инвертора. При этом абсолютные значения временных интервалов между центрами управляющих сигналов на половинах каждого тактового интервала оставляют неизменными, регулирование частоты выходного напряжения инвертора осуществляют за счет постоянной поэтапной вариации длительностей пауз между импульсами управления и самих управляющих импульсов на центральных уч астках упомянутых тактовых интервалов . Для поддержания постоянства отпошення величины среднего на полупериоде значения выходного напряжения инвертора к частоте на поддиапазонах регулирования, на которых регулирование осуществляется за счет изменения продолжительности центральных пауз, длительности сигналов управления варьируют в зависимости от значений выходной частоты и от количества вырабатываемых импульсов управления. Внутри зон регулирования, на которых в центрах тактовых интервалов формируются управляющие импульсы изменяемых длительностей, продолжительность остальных сигналов управления оставляют неизменной.

4 ил. рами, входящими в состав систем частотно-регулируемого электропривода переменного тока.

1492434

35

45

55

Цель изобретения — улучшение качества процесса регулирования выходного сигнала трехфазного инвертора за счет плавного перехода от одно5 го поддиап а зон а регулиров ания к другому.

На фиг. 1 приведены временные диаграммы применительно к варианту шестикратного регулирования часто- 10 ты и величины выходного напряжения инвертора (N 6), на фиг. 2 — функциональная схема устройства, на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства на фиг. 4 — источник опор.15 ного напряжения.

На верхней временной диаграмме (фиг. 1 a ) и соответствующей начальной (минимальной) выходной частоте

Р преобразователя показаны сигналы 20 (импульсы) управления, поступающие на один из находящихся в проводящем состоянии вентилей катодной группы трехфазной мое.товой схемы инвертора на тактс1вом интервале от 60 до 25

120 эл.град. и вызывающие на этом интервале его периодическое запирание. Ниже приведен соответствующий участок кривой линейного выходного напряжения инвертора. В данном случае тактовый интервал от 60 до

120 эл .град . разбит на 6 отрезков одинаковой длительности, равной

10 эл.град., внутри и посередине каждого иэ которых формируются управляющие импульсы протяженностью

N-1

10- = 8,33 эл.град. (в або солютных единицах 342 определяется

N-1 5 как. Ло — 6 — 2!6 F ). При этом местоположения середин управляющих сигналов С, С, С на первой

1О половине тактового интервала, вычис2i-1 ляемые как С = 60 (1 + ), с-oio 2N ответственно равны С, = 65 эл.град., С,, = 75 эл.град., С = 85 эл.град., На тактовом интервале от 240 до

300 эл.град. аналогичным образом

- вырабатываются сигналы на включение, местоположения центров включающих импульсов на первой половине тактового интервала при этом равны соответственно 245, 255 и 265 эл.град.

1!а вторых половинах тактовых интервалов начальные местоположения середин импульсов управления равны соответственно 95, 105 и 115 эл.град. и 275, 285 и 295 эл.град.

Увеличение выходной частоты инвертора сопровождается пропорциональным уменьшением протяженности тактсвых интервалов. Абсоютные значения временных интервалов между центрами управляющих сигналов на половине каждого тактового интервала при упраьления согласно предлагаемому способу на всем диапазоне регулирования остаются неизменными, чем обеспечивается постоянство средней частоты коммутации вентилей силовой схемы.

Относительные координаты местоположения середин i-х импульсов управления С; на первых половинах тактовых интервалов в каждый момент времени, зависят при этом от текущего значе— ния выходной частоты F преобразователя и определяются в угловых величинах соответственно как С, = С1О

F 60 (FF )

Г F эл. град. и С = С в iO о о

F 240(Г-F 2

«а втоРых половинах

F, F тактовых интервалов сигналы формируют симметрично.

Регулирование частоты выходного напряжения инвертора при рассматриваемом алгоритме управления осуществляется за счет постоянной поэтапной вариации длительностей пауз между импульсами управления и самих управляющих импульсов на центральных участках тактовых интервалов . При этом для поддержания постоянства отношения величины выходного напряжения к частоте на поддиапазонах регулирования, на которых регулирование осуществляется эа счет изменения продолжительности центральных пауз, длительности сигналов управления 1 варьируют в зависимости от значений выходной частоты F и от количества формируемых сигналов на каждой по— ловине тактовых интервалов в соот1 ветствии с напряжением Л =

12i

"(— .,) . Ha поддиапазонах регуо лирования, на кот эторых в центрах тактовых интервалов формируются управляющие импульсы изменяемых длительностей, продолжительность ос— тальных сигналов управления не зависит от текущих значений выходной частоты инвертора и определяется н

I 4924344

i-! соотношения <", = 3 2 ° ) ° ри

ЗИГ, (2i-1 этом на всем диапазоне регулирования описанный алгоритм подачи управляющих импульсов обеспечивает независимость формы кривой выходного напряжения от параметров нагрузки.

На первом поддиапаэоне регулирования выходной частоты F инвертора вверх от начального значения изменение частоты (длительности периода) производят путем изменения продол)кительности центральных на тактовых интервалах пауз с одновременным изменением (уменьшением) длительностей сигналов управления в соответствии с зависимостью

1 I 1 1 I 1 — —.(— — — — ) (— ). Ука21 F F,N 36 F 6FO занный процесс продолжается вплоть до момента достижения выходной частотой инвертора значения F", иаа о (2i-1) (2i+I) -2i 29 о У котором продолжительность центральной паузы принимает нулевое значение.

Длительность Л первых двух на половине тактовых интервалов импульсов управления в отмеченный момент времени принимает значение

i-l 1

3NF (2i 1) шем повышении частоты до значения

N(2i-1) о (2i-1) 2-2 (i -1)

6(2 3-1) о (2 3-1) -2 (3-1) ется неизменной, В середине тактовых интервалов на этом поддиапаэоне регулирования формируется третий по счету управляющий импульс, продолжительность которого плавно изменяется при увеличении выходной частоты от величины, равной двойной длительности остальных сигналов управления, до нулевого значения и момента достижения выходной частотой величины F . Отмеченный под( диапазон управления иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на фиг. 1б.

На следующем подынтервале управления, характеризующемся налич «ем паузы регулируемой длительности в серединах тактовых интервалов, продолжительности Л оставшихся внутри тактовых интервалов четырех импульс<)в управ:;()<)(((i = 2) «,"-меня(< гс я в

1 1 I зависимости Л вЂ” . (12i Е Р !

) I 1 I

= —,- (— — — ) вплоть до достижения

24 F 6F, выходной частотой преобразователя

<(Fo о (2i-I ) (2i>I)-2i значения

1О

18 — F

1 0 при котором центральная пауза уменьшается до нуля. Этому этапу регулирования соответствуют временные диаграммы сигналов управления и выходного напряжения преобразователя, приведенные на фиг. Iв.

На фиг. Iг представлены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс

20 регулирования вьжодного сигнала инвертора на следующем этапе, на котором внутри тактовых интервалов формируется по три управляющих импульса (i 2) и регулирование выходной

25 частоты осуществляется эа счет изменения продолжительности центрального импульса управления при неизменной длительности остальных импульсов, i-1

30 Р " ЗХЕp(2i-1) 54F р няя граница отмеченного этапа регулирования фиксируется в момент достижения вьгходной частотой инвертора значения

Ы - .) (2i-1)«-2(i-1) 7

Дальнейшее увеличение выходной частоты F сопровождается последовательным плавным уменьшением продол40 жительностей двух формируемых на тактовых интервалах сигналов управления (i = 1, фиг.!д), производимом в соответствии с зависимостью

I 1 1 1 1 1

45 Л= . (— — — ) = (l2i F Е !

) .«плоть до уменьшения значения Л до нуля, достигаемого при F з

50 о (21-! ) (2 +1) -2 j ответствует моменту достижения выходным напряжением своего максимального значения, и соответственно, достижению номинального значения

55 вьжодной частоты инвертора (этот момент отображен на временных диаграммах, приведенных на фиг. Iе) Кривая линейного выходного напряже1492434 ватели коротких однополярных импульсон, которые через элемент ИЛИ 16 связаны с входом счетного триггера

l7. Выход триггера 17 присоединен к основному входу распределителя 4.

Вторые входы компараторов 10-15 соответственно через упранляемые ключи

18-23 соединены с выходами сумматоров 24-28 и 8. Плюсовые входы сумматоров 24, 26 и 28 и минусовые входы сумматоров 25 и 27 связаны с источником 29 управляющего напряжения, другие плюсоные входы суммато50

HHH инв pTnpа при том фс>рмирует<.я из послед. вате.<ь>«>c ги ныхгдных им— пульсов с прод<лжительHocTHMH B

120 эл .град . Последующее увеличение выходной частоты преобразователя осуществляется при неизменной (максимальной) величине вьгходного напряже— ния, что соответствуpT режиму постоянства мощности применительно к частотно-регулируемому асинхронному электроприводу переменного тока.

Функциональная схема устройства управления регулируемым инвертором, осуществляющего предлагаемый способ управления, принедена на фиг. 2. Для определенности принято, что число основных источников постоянно< о напряжения в схеме равно двум (п = 2).

При этом N = -2и + I, т.е. н данном случае устройство реализует связанное линейное регулиронание частоты и величины выходного напряжения инвертора в диапазоне пятикратного изменения частоты. 25

Генератор 1 тактовых импульсов, частота следования которь>х определяет выходную частоту иннертора, связан с регистром 2 и с генератором

3 разнертывающего пилообразного на- 30 пряжения. Регистр 2 связан своими вы— ходами с соотнетстнук)щими входами логического распределителя 4 управляющих импульсов. Выход генератора 3 соединен с датчиком 5 амплитуды пилообразного напряжения, сигнал с

<выхода которого поступает через усилитель 6 на упр<нляющую цепь усили— теля 7,а также на плюсовой вход сумматора 8, минусоной вход которого под-40 ключен к вспомогательному источнику

9 постоянного напряжения.

Выход генератора 3 пилообразного напряжения соединен также с первыми входами компараторон 10-15, включаю- 45 щих в свой состав выходные формироров 5 и 6 с<>единень< с и< т<>чником

)Г ) .!О и< ч< явного напряжения. Кроме тог<), третий плксоной вход сумматора

26 и второй минусоный нх< д сумматора

25 связаны с выходом усилителя 7.

Лругi.е плнсоные входы сумматорон 27 и 28 подключены к источнику 31. Третий плк)совой вход сумматора 28 и второи минусовой вход блока 27 подклк>— чены к выходу усилителя 7..

Выход су>зматора 8 присоединен к первым входам блоков 32-36 сравнения, вспомогательный источник 9 подключен к нходам сумматоров 37 и 38.

Вторые входы блоков 32 и 33 сравнения связаны соответственно с выходами сумматоров 28 и 26, а блоков

34, 35 и 36 — соответственно с выходами сумматоров 24, 37 и 38. Прямые выходы блоков 32 и 33 сравнения соединены с управляющими цепями ключей

22 и 20, прямые выходы блоков 34, 35 и 36 связаны соответственно с управляющими цепями ключей !8, 19 и 21, выходы блоков 35 и 36 соединены также с входами элементов И 39 и 40, на другие входы которых поступают сигналы с инверсных выходов блоков 33 и

32 сравнения. Выходы элементов И 40 и 39 присоединены через элемент И 1И

44 к управляющей цепи ключа 23. К вхо— ду узла ИЛИ 44 подключен также инверсный выход блока 34 сравнения.

Вторые входы компараторон 10, 12, 14 и 15 связаны с плюсовыми входами многовходоного сумматора 41, минусовые входы которого присоединены к вторым входам компараторон 11 и 13. Выход сумматора 41 соединен с минусовым нходс>м сумматора 42, на плюсовой вход которого приходит сигнал источника 43 постоянного напряжения. Bb>ход сумматора 42 связан с входом усилителя 7, имеющего переменный коэффициент передачи.

Временные диаграммь>, поясняющие принцип работы устройства на по".óïåриоде выходной частоты иннертора, изображены на фиг.3. Обозначения сигналон на временных диаграммах, приведенных на фиг. 3, соответствуют напряжениям на выходах блоков с аналогичными числовыми обозначениями, приведенными на фиг. 2. В основе работы схемы лежит вертикальный принцип управления. Частота следования тактовых импульсов генератора 1 на всем диапазоне регулирования н

9 1492434 l0

2 ° 0 0,4, 2+1 5&

2 i

2п+1 ""

2 i 2.2

0 U = Ц,„ = 0 8 U з 2n+1 " 2 2+1!

2п+1

U m = 02 U5m р ь р 2П р рд р

2п+1 2 2+1

50

12 раэ превышает выходную частоту преобразователя. Импульсы генератора 1 поступают на вход генератора 3 пилообразного напряжения, выходной развертывающий сигнал U3 которого имеет постоянную в обе стороны крутиэну и изменяющуюся в зависимости от частоты следования импульсов генератора 1 амплитуду. При этом протяженность периода сигнала U> генератора 3 в два раза превьппает длительность интервала между двумя соседними импульсами генератора 1, соответственно частота сигнала U> в шесть раэ превышает выходную частоту инвертора. Амплитуда напряжения

U постоянно фиксируется датчиком

5 амплитуды, напряжение U> с выхода которого поступает на сумматор 8, который осуществляет вычитание иэ амплитуды сигнала U> небольшого по абсолютной величине напряжения источника 9. Напряжение U3 генератора 3 развертки постоянно поступает на входы компараторов 10-15, где сопоставляется с сигналами 1. 1 g8 и сумматоров 24-18 и 8, поступающими на вторые входы компараторов 10-15 через ключи 18-23.В моменты равенстгде U — максимальная амплитуда сигнала на выходе датчика 5 амплитуды пилообразного напряжения, наблюдаемая при низшей выходной частоте инвертора. Напряжение на выходе сумматора 41 при этом равно амплитуде сигнала источника 43, соответственно напряжение на входе и выходе усилителя 7 близко к нулю.

Выбор амплитуд сигналов ист тчников опорного напряжения системы управления преобразователем в соответствии с приведенными выражениями обеспечивает базовую начальную длительность импульсов управления и, 5

30 на напряжений на входах к инар, торов

10-1 5 благодаря наличию выходных th0p мирователей на их ныходах вырабатываются короткие однополярные импульсы, которые соответствуют моментам формирования фронтов кривой выходного напряжения инвертора. и через элемент ИЛИ 16 поступают на вход счетного триггера 17, вызывая его периодическое срабатывание (сигнал U на фиг. 3)

Временные диаграммы, приведенные на фиг. 3, соответствуют нижнему час. тотному диапазону работы, полуволна линейного выходного напряжения инвертора при этом формируется иэ максимального количества импульсов (в рассматриваемом случае — из одиннадцати импульсов). Выходной сигнал сумматора 8 превьппает амплитуды напряжений других узлов, в связи с чем сигналы с прямых выходов блоков

32-36 сравнения замыкают ключи 18-22.

Ключ 23 в данном режиме работы инвертора разомкнут. Величины напряжений i-х основных источников 30 и

31 и источника 43, а также источника

29 управляющего напряжения в общем случае определяются из соотношений соответственно, импульсов кривой линейного выходного напряжения инвертора, эквивалентную начальным длительностям импульсов, приведенным выше.

Алгоритм работы устройства в процессе регулирования частоты базируется на принципе поддержания постоянства абсолютной величины суммарной длительности импульсов в полуволне линейного выходного напряжения. инвертора. Это обеспечивается функционированием контура внутренней обратной связи устройства, включающего .сумматоры 41 и 42, источник 43

1492434

10

55 и уси:(и гель 7, а тлкже соответст((ук)— (цим порядком перекл(()чения к:(ючень(х элементов 1 8-23 . При этом благодаря постоянной в обе стороны крутизце сигнала 1. генерлторл 3 раэвер(ки на всем диапазоне регулирования ре— ализация функциональнь(х зависимостей между продолжительностями импульсов управления и значением выходной частоты осуществляется автоматически.

Границы переходов от одного поддилпазона регулирования к другому (пе— реходные значения выходной частоты инвертора) также определяются автоматически при помощи блоков 32-36 ,".равнения, управляющих работой ключей

i8-23.

Рассмотрим алгоритм функционирования системы управления. Повышение частоты выходного сигнала преобразователя, вызываемое соответствующим изменением частоты следования тактовых импульсов генератор, 1, сопровождается пропорциональным изменением (уменьшением) амплитуды сигнала генератора 3 развертывающего напряжения. При этом в определенный момент времени величина сигнала U 8, равного разности напряжений (: датчика 5 амплитуды и сигнала U 9 источника 9, сравнивается с амплитудой напряжения на выходе сумматора 28. Начиная

2S с этого момента, по команде с прямого выхода блока 32 сравнения размыкается ключ 22 и по команде с инверсного выхода блока 32 ззмыклется ключ 23.

Амплитуда сигнала на выходе сумматора

41 на этом поддиаплэоне регулирова— ния несколько уменыплется, на выходе сумматора 42 появляется разностный сигнал положительной полярности, передаваемый через усилитель 7 на входы сумматоров 24-28, что способствует расширению продолжительностей выходных импульсов инверторл и увеличению выходного сигнала сумматора 41 .

Этот процесс продолжается до тех пор, пока не сравняются абсолютные величины сигналов сумматора 41 и источника 43, что соответствует условию линейного пропорционального роста выходной частоты изменению среднего на полупериоде значения выходного напряжения трехфазного инвертора. Величина первой гармоники выходного напряжения инвертора изменяется при этом также практически линейно. Сумматор 42, являющийся опорным сумматор()м с хемы д()((у(к л(Г (! о;(к!(к)ч e((ие корректирующих цепей обратных связей с г(((ходл ((реобрлзонлтепя, что важно для устройств, входящих ((coc— тлв систем частотно-регулируемого элек тропривода перемен((()(о тока .

B процессе дальнейшего повьш(ения выходной частоты инперторл после того клк срлвня тс я лмплитуды сигналов и U>>, по сигналам блокл 36 срав— нения дополнительно размыкаются ключи 21 и 23, на четверти периода кривой выходного напряжения начинает формироваться нл два импульса меньше, а на полупериоде, соответственно, на четыре выходных импульса меньше .

11ри дальнейшем увеличении частоты последовательно размыкаются: ключ

20 (ключ 23 при этом замыкается) и затем кл(чи 19 и 23. Контур внутренней обратной связи системы, включающий сумматоры 41 и 42, источник

43 и усилитель 7, обеспечивает нл всем диапазоне регулирования посто— янство абсолютного значения суммы продолжительностей импульсов, составляющих полуволну выходного напряжения, величина среднего нл полупериоде напряжения растет при этом линейно с увеличением выходной частоты.

Увеличение коэффициента передачи усилителя 7, наблюдаемое пр(. уменьшении амплитуды сигнала с выхода согласующего усилителя 6, способствует улучшению качества переходных процессов в системе в процессе изменения частоты. Коэффициент передачи усилителя 7 при этом на всем диапазоне регулирования меньше единицы.

На верхнем частотном поддиапазоне работы инвертора, когда амплитуда сигнала UII сумматора 8 сравняется выходным напряжением U >+ сумматора

24, сигнал с прямого выхода блока 34 с.равнения размыкает клич 18, а сигнал с инверсного выхода блока 34 замы кает ключ 23. На полупериодах кривой выходного напряжения при этом формируется по три импульса (центральный и два крайних с половинными, по сравнению с центральным, длительностями), разделенных между собой временными интервалами минимально допустимьж протяженностей по условию обеспечения требуемого времени восстановления коммутационным узлам силовой схемы инвертора своих запирающих свойств. Величина этого временного

043

2п+1

U 5m

4-з 2п <

11 4g (2n+))< ин Tc. pB 1 и л д:(!I c . (t .и н,1 б< I< т p< 1, l(l l< I вующих тиристорлх пе пр<.вышлет

100 мкс, обеспечинле гся соответствующим выбор 1м амплитуды сигналя вспомогательного источника 9 и не оказывает зам(тного влияния на ход регулировочной характеристики прсобразователя. Величина выходного напряжения инвертора на верхнем частотном диапазоне близка к максимальному значению и при дальнейшем повышении частоты остается на этом уровне, Наряду с реализацией близкого к пропорциональному злкону изменения величины напряжения от частоты

L (- = const.), рассмотренному выше, структура устройства может служить опорной для реализации других законов регулирования выходных па лметров трехфазного инвертора, что достигается допо нительным включением меil— ду выходом сум4атора 41 и входом

l сумматора 42 нелинейного блока 44

Так, н качестве блока 44 может быть использован блок извлечения квадратного корня. В этом случае выходная частота преобразователя, задаваемая сигналом генератора 1 тактовых импульсов, поддержинлется пропорциональной корню квадратному из величины среднего на полупериоде значения выходного напряжения, эквивалентного в данной схеме величине выходного сигнала сумматора 41 . При этом на все диапазоне регулирования

F — — const, или, что идентично,,(П

L — cons t . Этот за кон регулиров aF z ния соответствует квадратичной зависимости момента нагрузки (асинхронного двигателя) от угловой скорости и квадратичной зависимости максимального момента иделлизиронанного двигателя от напряжения и час— тоты и в ряде случаев является более экономичным (например, в случае регулирования вентиляторных нагрузок с пониженными значениями диапазона ре гул иров ан ия) .

Выбор величины напряжения источников 29 и 43 при реализации э.ого закона регулирования осуществляешься из соотношений

U 5m Б4З

4> (2n+1)2 " 2п+) (1 р c. 4

С<п . <1(ванне ур и пей си< н,1.г..< в

L нл вь<х(пах блоков«41 и 44 o(у44 щес является соотв(тстнующим подбо-! ° ром внутpc níèõ параметров блока 44

5 изв(ечения квадратного корня.

Если в качестве блока 44 использовать кнлдрлтор (блок возведения в квадрат), то устройство управления позволяет реализовать закон регулиронания нагрузки в соответствии

1т с соотношением — = const Действительно, в этом случае изменение

15 величины среднего на полупериоде значения выходного напряжения АИН, определяемого сигналом, поступающим на плюсоной вход сумматора 42, осуществляется пропорционально корню

20 квадратному от величины частоты

1, 2 (—,-- = const, или, что экнивалентно, L

const) укаэанный закон регу25 лирования может быть использован для экономичного регулирования нагрузок с постоянной мощностью.

Расчет опорных значений сигналов

30 и UZ> применительно к последнему злкону управления осуществляется в соответствии с соотношениями

Реализация зависимости

F 2

const

У тождественной варианту связанного регулирования частоты и величины действующего значения выходного напря40 женил инвертора, может быть также осу. ществлена, в случае отсутствия блока функционального преобразования, путем соответствующего нелинейного изменения сигнала источника 43 опорного на45 пряжения. Блок 43 при этом состоит (фиг. 4) из последовательно соединенных делителя 45, блока 46 извлечения квадратного корня и перемножителя 47, на второй вход которого поступает

50 сигнал источника 48 постоянного напряжения. Входы делителя 45, являющиеся в этом случае входами блока 43, связаны с выходами сумматора 41 и усилителя 6 (коэффициент передачи усили55 теля 6 здесь равен единице). Амплитуды сигналов источников 29 и 48 определяются из соотношений

U5m

" 4В 2п+1

14924

15

20 опорного напряжения и связан с плюсовым входом сумматора 42. На всем 25 диапазоне регулирования при этом в системе автоматически поддерживается постоянство соотношения между величиной среднего на полупериоде значения выходного напряжения и возведен- 30 ным в квадрат значением выходной час+ 0 0,»

+ 0(1 °

-A = ОД,+ 0,U„

+ 02U11 чине его первой гармоники, а также в длительностях и во временном попожении выходных импульсов при перехо45 де от одного поддиапазона регулирования к другому при глубоком связанном регулировании параметров выходных сигналов преобразователей. Величина первой гармоники выходного на50 пряжения изменяется при этом практически линейно. Это благоприятно сказывается на характере протекания процессов как в преобразователях, так и в нагрузке (особенно это относится к

55 резкопеременным нагрузкам двигательного типа). Так, при использовании предлагаемого алгоритма управления в переходных режимах исключается возможность возникновения перенапряжеl5 процессе работы схемы сигнал Г

4t с выхода сумматора 41, величина которого пропорциональна суммарной «а полупериоде продолжительности выходных импульсов инвертора, делится при помощи делителя 45 на величину, пропорциональную максимальной суммарной длительности выходных импульсов, поступающую через усилитель 6 с выхода датчика 5 амплитуды пилообразного напряжения. Величина частного от деления выходных сигналов блоков

41 и 5, получаемого на выходе делителя 45, при этом тождественна текущему значению коэффициента глубины регулирования, корень квадратный из которого извлекается блоком 46 извлечения корня. Сигнал блока 46 перемещается с сигналом источника

48 постоянного напряжения в перемножителе 47, выход которого служит в этом варианте выходом источника 43 тоты.

Трехразрядный регистр 2 системы управления, выполняющий функции переИмпульсы управления на другие вентили соответствующих фаз инвер. тора (+А, — В, -С) получаются логическим инвертированием соответствующих фазных сигналов на выходе распределителя 4. Импульсы управления с выхода распределителя 4 и кривые линейных выходных напряжений инвертора U>, U > и U > изображены на фиг. Э.

Таким образом, предлагаемый спо соб управления позволяет существенно улучшить качество связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения трехфазных мостовых инверторов напряжения за счет устранения скачков в действующем значении выходного напряжения и в вели34

16 счетной схеMhl осуществляет деление час тоты импучь сов, пос туп а:пших от тактового генератора 1, и распределение сигналов во времени (фазовый сдвиг сигналов).

В цифровой форме выходные состояния разрядов Оз1 О регистра 2 за

1 период выходного напряжения можно последовательно записать как 100, 001

000, 101, 110, 111 .

Логический распределитель 4 управляющих импульсов формирует трехфазную систему импульсов, соответствующую требуемому порядку переключения вентилей силовой схемы инвертора. Распределитель 4, осуществляющий режим 180-градусного управления ключами трехфазного мостового инвертора с фазами А, В, С с дополнитель— ными коммутациями на средних 60-градусных участках, при котором форма кривой выходного напряжения на всем диапазоне регулирования не зависит от параметров нагрузки, представляет собой логическую схему, в которой осуществляется логическое умножение входных сигналов с последующим логическим суммированием. Логические функции, реализуемые распределителем 4 и поступающие в форме сигналов управления на соответствующие вентили, имеют следующий вид:

17

l8

j,<< < > ний н силовых цг1 я:: инIIE р((ров. II — (т о я и (т В О с p <. д11 (11 1 (1 < т О T ы к ом м . т п11 и вентилей силовой схемь(инне рторог способствует обе< пе (ению номинальной загрузки силовых цепей нл всем диапа >оне регулирования и уменьшению плраметрон силовых фильтров нл выходе звена постоянного тока преобрлзонатепей.

Гармонический состав кривых выходного напряжения иннерторов с рассмотренным алгоритмом управления незначитепьно отличается от аналогичных характеристик преобразователей с классическим VIHP и характеризуется непрерывностью спектра на всем диапазоне. Ппавн".е, без скачков, изменение величины выходного напряжения инверторов, питлюших асинхронные эпектрод1<иглтепи переменного тока, позволяет повысить надежность и устойчивость функционирования преобразователей и двигателей в пусковых и переходных режимах и улучшить динамические свойства систем частотнорегулируемого эпектропринода в целом

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ управления трехфазным регулируемым мостовым инвертором с

N-к ратным связанным регулированием частоты и величины среднего «Ia попупериоде значения выходного напряжения, заключающийся н том, что основ— ные вентили разных фаз инвертора периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом 60 эп .град при этом дпя каждого n<. «oIIII,>ro вентиля в течение одного полупериода от

0 до 180 эп.град. создают интервал проводимости н тече» ие другого по1 пупериода от 180 до 360 эп. град. создают интервал закрытого состояния, на тактоньгх интервалах проводи— мости 60-120 эп.грлд. и на тактовых интервалах закрытого состояния 2чО300 эл.град, формируют соотнетствен«Io сигналы выкпюч ения и нкпюч ения вентилей, количество которых последг нлтепьно уменьшается с ростом вы ходной частоты F, причем на начальной выходной частоте Г тактовые интервалы разбивают нл N подын "ернллон одинаковой длительности, ран1 ной 6Г, внутри к аждого о ф< Рм(;>У« I си< HëJI,:! <

N-1 ног гью Л„=

5 ниям(середин и с местопопожеГ, 1 2

1 х, (÷IIòëJI от нл .,1JI, РНЛ11ов, С1(ГНЛПОН Г;, 2 i-l ((= 6Л(1 2 3JI.I р 1д

2 1(1 тактовых инте соотнетственн

10 2i-1 и C. = 60 (4 +,, ) эп,град., (> тл и ч л ю Ш и и с я тем, что, с цепью повышения качества процесса регулирования, нл всем диапазоне ре15 гупиронания местоположения середин i-x сигналов выключения и включения вентилей на участках 6090 эп . град . и 240-270 эп .град . определяют соответственно из функцио20 F нлпьных зависимостей С; = С;, ——

О

60(F Fo ) Р

F эп.град. и С . = С;

1(> F

I l

"(— — — ), а при F 2Гъ,Г" на каж F F N

45 дои половине тактовых интервалов формируют по i-1 сигналов выкпкчения и включения вентилей с постоянной длительностью, определяемой из соотноi-1

ЗМЕ „(2ь.-l ) формируют в середине каждого тактового интервала с длительностью М, 1 определяемой из функциональной зависимости

55 н. =.и . !=, ° . 2

Л

6NF (2 i-1) (>

240 (F-F<,)

25 эп. град., на участках

F0

90-120 эп.град. и 270-300 эп.град. местоположения середин остальных сигналов определяют симметрично, фор.— мирование каждого i-го от начала такто3Q ного интервала сигнала выключения и включения нентилей осуществляют при изменении выходной частоты инвертора от F

N(2-l ) до Е = Г ..2, > пР11чем

>5 пр изменении выходной частоты от

N(2i-1)

"о д "" = о (2i 1) (2i+l)-21 ри каждой половины тактоных интервалов формируют по сигналов управления с

40 длительностью,>,, определяемой из

1 функциональной зависимости

l2i

) 492434

На Ф2

Редактор H. Тупица

Закаэ 3890/55 Тирах: 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета го изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

OmИ

0mÞ

Составитель О. Парфенова

Техред П.Сердюкова Корректор О. Кравцова