Устройство для управления трехфазным инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах вторичного электропитания с инверторами. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит генератор импульсов, счетчик импульсов и - звенный распределитель импульсов, дешифратор импульсов, длительность которых соотносится между собой по синусоидальному закону, коммутатор с группами элементов И и элементами, узел формирования импульсов управления с тремя формирующими высокочастотными триггерами и низкочастотными триггерами, три пары фазных стробирующих элементов И. В устройстве единичные сбои в работе формирующих низкочастотных триггеров не приводят к устойчивому расфазированию системы трехфазного напряжения, поскольку уже на следующем после сбоя такте устанавливаются исходные фазовые состояния. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„И59З87 (51) 5 Н 02 М 7/" 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ A+IT СССР

:(21} 4251211/24-07 (22) 27.05.87 (46) 23.04.90, Бюл. Н 15 (72) Е.Ф. Марченков, С.И. Харин, А.В. Карелин и Л.В,, Демина (53) 621.314.27(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР и f288867, кл. Н 02 M 7/48, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах вторичного электропитания с инверторами. Цель изобретения — повышение надежности. Устройство содержит генератор импульсов, Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при построении экономичных источников трехфазного переменного напряжения на основе инверторов.

Целью изобретения является повышеwe надежности.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для управления трехфазным инвертором, нг фиг. 2.временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства, Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, 12-звенный распределитель 3 импульсов, состоящий из последовательно включенного четырехразрядного двоичного счетчика 4 импульсов и дешифратора 5 с выходами 6,1-6,12, являющимися одновременно выходами распреде2 счетчик импульсов -и 12-звенный распределитель импульсов, дешифратор импульсов, длительность которых соотносится между собой по синусоидальному закону, коммутатор с группами элементов И и элементами ИЛИ, узел формирования импульсов управления с тремя формирующими высокочастотными триггерами и низкочастотными триггерами, три пары фазных стробирующих элемен" тов. В устройстве единичные сбои в работе формирующих низкочастотных триггеров не приводят к устойчивому расфазированию системы трехфазного напряжения, поскольку уже на следующем после сбоя такте устанавли--,аются исходные фазовые состояния. 2 ил. лителя 3: дешифратор 7 шести импуль.1 сов, длительность которых соотносится между собой по синусоидальному закону, с тактирующим выходом 8 и модуляционными выходами 9.1-9.6, ком" мутатор 10 с группами элементов И

11-13 и элементами ИЛИ 14-16, узел

17 формирования импульсов управления с тремя парами фазных стробирующих элементов И 18-23, с формирующими триггерами 24-29, из которых тригге" ры 25, 26 и 28 являются высокочастотными, а триггеры 25, 27 и 29 - низкочастотными элементами И 30-41, элементами ИЛИ 42-47 и развязывающими усилителями 48-53 мощности. Позициями 54-65 на схеме обозначены клеммы для подключения базовых цепей транзисторов.управляемого инвертора. В последнем в выходные диагонали одно1559387

40 фазных мостов включены трансформаторы, вторичные обмотки которых соединены в звезду с образованием фаз А, .В, С. Генератор 1, счетчик 2 и распределитель 3 включены последовательно. Входы дешифратора 7 соединены с выходами счетчика 2. Первые входы

;элементов 11.1,.11.2,12.1...12.2, 13.1...13,12 подкл1очены к выходам

6.1. .6.12 распределителя 3. Вторые входы элементов 11.1..11.6 и

11.7....11.12 подключены соответственно к выходам 9.1...9.6 и 9.6 . 9.1 дешифратора 7. Btopble Входы элементов 12.1, 12.2, 12.3...12,8, 12,9...

12.12 подключены соответственно к выходам 9.5.. 9.6, 9,6. ° .9.1 и 9.1 ° ° °

9.-l, дешифратора 7. Вторые входы элементов 13.1...13.4, 13.5...13.10 и 13,11,13.12 подключены соответственно к выходам 9.4...9.1, 9.1...9.6 и 9,6...9.5 дешифратора 7. Входы элементов 14-16 соединены с выходами. соответственно элементов 11.1...11.12,2

12.1...12,12, 13.1...13.12. R-входы триггеров 24, 26 и 28 соединены с тактирующим выходом 8 дешифратора 7, а Б-входы — с выходами соответственно элементов ИЛИ 14-16, Первые входы элементов И 18-23 соединены соответственно с выходами 6.12, 6.4 и

6.8 распределителя 3. Вторые входы элементов И 18"23 соединены соответственно с прямыми инверсными выходами триггеров 27, 29 и 25. К-входы триггеров 25, 27 и 29 соединены соответственно с выходом элементов 18, 20 и 22, à S-входы - с выходами элементов 19, 21 и 23. Первые входы, элементов 30, 33 и 31, 32 подключены соответственно к выходам триггера

24, первые входы элементов 34» 37 и 35, 36 подключены к выходам триггера 26, первые входы элементов 38, 41 и 39, 40 подключены к выходам

45 триггера 28, вторые входы элементов

30, 33 и 31„32 с выходами триггера

25, в †ор входы элементов 34» 37 и 35, 36 - c выходами триггера 27, вторыз входы элементов 38, 41 и 39, 40 - с выходами триггера 29. Входы элемента 42 подключены к выходам элементов 30 и 3 1, входы элемента

° 43 - к выходам элементов 32 и 33, входы элемента 44 - к выходам элементов 34 и 35, входы элемента 45 - к

1 выходам элементов 36 и 37, входы weмента 46 " к выходам элементов 38 и 39, входы элемента 47 - к выходам элементов 40 и 41. Входы усилителей

48, 50 и 52 соединены с выходами со" ответственно элементов 42 и 43, 44 и

45, 46 и 47. Входы усилителей 49 51, 53 подключены к выходам соответственно триггеров 25, 27 и 29. Выходы усилителей 48-53 соединяются с базовыми цепями транзисторов инвертора .

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает на своем выходе последовательность импульсов с частотой 1:з кратной частоте f> синусоидального напряжения на выходе инвертора. В данном случае при — 500 Гц выбрана Е = 384 кГц. Счетчик 2 в процессе своего функционирования осуществляет деление частоты

f< на 32, так что его последний раз" ряд переключается с частотой 12 кГц.

Счетчик 4 обеспечивает счет до 12.

На выходах 6.1...6.12 распределителя

3 (дешифратора 5} последовательно

Формируются импульсы Ug .<- U g < (фиг.

2а,, продолжительность каждого из ко) торых соответствует единичному временному интервалу. Общая продолжитель" ность двенадцати временных интервалов, формируемых в пределах одного цикла счета, составляет 1 мс и соот"

Тv ветствует полупериоду -- выходного

2 напряжения инвертора.

Счетчик 2 считает до 32, причем начало его счета и полное заполнение (самообнуление) совпадают с началом и концом единичного временного интервала О<.„„.. В дешифраторе 7 для процес" са Формирования импульсов управления используется один тактирующий выход

8 и шесть модуляционных выходов 9,1...

9.6. При определении последних про.изводится априорный подбор шести на" туральных чисел (градаций}, отличающихся друг от друга в порядке следования по синусоидальному закону. Если, в частности, амплитуда выходного синусоидального напряжения характеризует число .32, соответствующее емкос" ти счетчика 2 и общему количеству вы" ходов дешифратора 7, то подобный ряд будет выглядеть следующим образом;

4, 12, 19, 25, 29, 31. Нетрудно убедиться в том, что использование в дешифраторе 7 модуляционных выходов

9.1...9.6 с такими порядковыми номерами обеспечивает возможность Форми155938

15

S0

55 рования для каждого из двенадцати временных интервалов на выходах распределителя 3 шести длительностей (от начала интервала до моментов появления импульсов на соответствующих выходах дешифратора 7), соотносящихся между собой по синусоидальному закону (фиг. 2, б). С помощью коммутатора 10 осуществляется разнесение импульсов, сформированных дешифратором 7 по временным интервалам, которые Формирует распределитель 3. При этом синусоидальный характер приобретает уже изменение длительностей от интервала к интервалу, причем для каждой из трех Фаз выходного напряжения интервалу, причем для каждой из трех Фаз выходного напряжения инвертора. В таблице указаны использованные в устройстве сочетания выходов распределителя 3 и дешифратора

7, обеспечивающие с помощью элементов 11-13 коммутатора 1О получение тоех совокупностей импульсов, сдви нутых друг относительно друга на

В узле 17 осуществляется формирование низкочастотных и высокочастот«ных импульсов управления для каждой из фаз инвертора. Последовательности симметричных низкочастотных импульсов U<>, U„,, U29 (фиг ° 2, eþ,ж, 3), следующих с частотой 500 Гц, вырабатывается триггерами 25, 27 и 29.

Через три пары фазных стробирующих элементов 18 и 29, 20 и 21, 22 и 23 поступают сигналы на R-входы триггеров 25, 27 и 29 соответственно с выходов 7.12, 6.4, 6.8 распределителя

3, а на S-входы — соответственно с прямых и инверсных выходов триггеров

27, 29 и 25, относящихся к отстоящим фазам инвертора. Длительность каждого из низкочастотных импульсов управления соответствует полупериоду

T g

-- выходного напряжения инвертора.

Последовательности высокочастотных ммпу3lbcoB U U, U предстаBIIRQ щие собой псевдосйнусоидальные сиг" налы, вырабатываются триггерами 24, 26 и 28, к одним входам которых запускающие сигналы подводятся с тактирующего выхода 8 дешифратора 7, а к другим входам " с выходов соответственно элементов 14-16. Несущая частота псевдосинусоидальных сигналов равна 12 кГц. С помощью элемен7 тов 30...41 и 42...47 производится ра знесение Фа зных последователь:- .остей высокочастотных импульсов 0

2a

U 2,, U 8 на разные полупериоды йизкочастотных импульсов 11, И,, Б., с . образованием в конечном счете двухпо" лупериодных псевдосинусоидальных сиг" налов. Развязывающие усилители 48-53 мощности, помимо усиления сигналов управления, обеспечивают гальваничес кую развязку всех четырех управляющих цепей.

Усиленные низкочастотные сигналы с выходов усилителей 48-53 используются для управления транзисторами инвертора.

Единичные сбои в работе формирую" щих низкочастотных триггеров 25> 27 и 29 не приводят к устойчивому расфазированию системы трехфазного напряжения, поскольку уже на следующем после сбоя такте устанавливаются исходные Фазовые соотношения.

Иллюстрация воздействия помехи, возникающей, например, на выходе 6.4 дешифратора 5, показана на фиг. 2 г, 3 пунктиром, HB фиг ° 2, B Г, д стрелками отмечены стробирующие сиг налы.

Повышение надежности устройства обеспечивается за счет стробирования переключающих импульсов с выхода pac. пределителя 3 и синхронизации работы устройства в каждом периоде.

Формула изобретения

Устройство д пя упра вления трехфа зным инвертором, содержащ е последовательно включенные генератор импульсов, счетчик импульсов и п-звенный (и. — четное число, кратное трем) рас" пределитель импульсов, дешифратор и/2 импульсов, длительность которых соотнесена между собой по синусоидальному закону, с тактирующим выходом первого разряда, входы дешифратора соединены с выходами счетчика импульсов, коммутатор с тремя и-звенными группами элементов И, первые входы которых в каждой группе подключены к одноименным выходам распределителя импульсов, вторые входы с первого по n/2"é и с (и/2+1)-й по и-й элементов И первой группы подключены соответственно к первому по n/2 и к

n/2 по первый выходам дешифратора, вторые входы с первого по и/6, (n/6+

Выходы дешифратора 7

Выходы распределителя 3 фаза A фаза С

9.4(3)

9.3

9.5(", -+ 1)

9,6 (2)

9.6(-) 9.1 (1) 6.1 (1)

6.2(6)

6.3(6 + 1)

6.4(3)

6.5(3 + 1)

6.6(2)

6.7(2 + 1)

6. 8 ("n)

6.9(+ 1)

6110(- )

«5

6.11(-n + 1) 9. 2

9.2

9.3

9.4

9.1(1) 9.5

9.1(1) 9.5

9.2

9.6 (2)

9.6(2) 9.3

9.2

9.3

9.1(1)

9.1(1) 9.4

9.5

9.4

9.5

9.6(2)

9.6(2)

9.6(3 + 1) 9.3

9.2

9.3

9.2

9.4(j) 9.1 (1) 6.12(п) 7 t 559387 8

+1) по 2п/3 и (2п/3+1) по п элемен- назначены для подключения к входам тов И второй группы подключены соот- распределителя импульсов управления ветственно к (n/3+1) по n/2, n/2 по инвертором, о т л и ч а ю щ е е с я. первый и первому по и/3 выходам дешиф- тем, что, с целью повышения надежратора, вторые входы первого по и/3, ности, в качестве низкочастотных триг(п/3+1) по 5n/6 и (5n/6+1) по и эле- геров использованы RS-триггеры, узел ментов третьей группы подключены соот- формирования импульсов управления ветственно к и/3 по первый, первому снабжен тремя. парами элементов И, по и/2 и n/2 по (и/3+1) выходам де" 1п причем первые входы элементов И першифратора, и тремя элементами ИЛИ, вой второй и третьей пар соединены входы каждого из которых соедйнены с соответственно с и, 2n/3 и n/3 выховыходами элементов И соответствующей дами Распределителя импульсов, втогруппы, узел формирования импульсов pble входы соединены соответственно с управления, содержащий три высокочас- 15 прямым и инверсным выходами низкочастотных RS-триггера, S-входы которых s-oxHoro RS-триггера, относящегося соединены с тактирующим выходом де- K отстающей фазе инвертора, а выходы шифратора, .R-входы соединены с выхо- элементов И каждой пары соединены с дами соответствующих элементов ИЛИ, S- u В-входами низкочастотного тригкоммутатора, и три низкочастотных 20 гера соответствующей фазы. триггера, выходы всех триггеров пред1559387

Составитель В. Иоронов

Редактор В. Бугренкова TexpeA M.ходанин Корректор С . Черни

Заказ 840 Тираж 497 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета ло изобретениям и открьггияи при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 301