Способ управления трехфазным инвертором напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4655606/07 (22) 24.02.89 (46) 15.05.91. Бюл. t+ 18 (71) Отдел энергетической кибернетики АН

МССР (72) В.И.Олещук (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1089756, кл. Н 02 М 7/48, 1984.

Забродин Ю.С. Критерий оценки качества выходного напряжения автономных инверторов. Электричество. 1987, М 3, с,45; рис.1,а. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФА3НЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (57).Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение спектрального состава выходного напряжеИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управле: ния вентильными преобразователями на базе автономных инверторов напряжения.

Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряжения инвертора.

На фиг.1 изображена упрощенная электрическа» схема соединений основных вентилей трехфазного одномостового инвертора, выполненного на двухоперационных тиристорах; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие алгоритмы формирования управляющих сигналов в соответствии с предложенным способом; на фиг.3 — кривая зависимости значений коэффициента К от .числа и (от количества отрезков, на которые

„„ Ц„„1649627 А1 ния инвертора. Способ управления базируется на алгоритме несимметричного широтно-импульсного регулирования ключами. трехфазного инвертора, при котором центральные тактовые интервалы 180-градусных зон управления вентилями разбиваются на и участков равной длительности, в крайней правой части каждого иэ которых формиру.ют основные сигналы управления. Для компенсации паразитных гармоник спектра выходного напряжения внутри крайних интервалов зон управления формируют дополнительные сигналы управления, местоположения фронтов которых находят соответствующим фазовым сдвигом фронтов соответствующих основных импульсов, а длительность дополнительных сигналов управления определяют в соответствии с коррелирующей зависимостью. 6 ил. разбиваются тактовые интервалы); на фиг.4функциональная схема системы управления; на фиг.5 — диаграмма работы системы управления; на фиг.6 — спектральные характеристики выходного напряжения преобразователя при регулировании (стабилизации) амплитуды первой гармоники.

Временные диаграммы, нумерация которых совпадает с нумерацией элементов схемы, представленные на фиг.2 и включающие циклограммы зон управления вентилей

+А, +B, +С и кривые линейного выходного напряжения инвертора ОАВ и ОВс иллюстрируют вариант закона управления для п-3. при котором для каждого основного вентиля внутри зон проводимости и закрытого состояния центральные шестидесятиградус1649627

30

55 ные интервалы от 60 до 120 эл.град. и от 240 до 300 эл.град, разбиваются на три равных отрезка по 20 эл.град. каждый (показаны на фиг.2 дугами), в крайней правой части каждого из которых формируются основные паузы и участки проводимости с продолжительностью Л, изменением которой регулируется (или стабилизируется в случае изменения питающего напряжения) величина выходного напряжения инвертора. Одновременно на крайних участках зон проводимости и закрытого состояния вентилей, на интервалах (0-30, (150 — — ) — 180, 180 — 210

Л и (330 — — ) — 360 эл.град. формируются доЛ

2 полнительные паузы и участки проводимости„количество которых внутри каждого из упомянутых интервалов определяется в оби+1 щем виде для нечетных и как и для и четных и как — (так, при п=З на каждом

2 интервале формируется по 2 дополнительных сигнала). Координаты ближних к границам полупериодов (к точкам 0 и 180 эл.град) фронтов i=x по счету от указанных границ дополнительных сигналов управления на интервалах 0 — 30 и 180 — 210 эл.град. находят соответственно из соотношений

60 i — 1 60 i — 1 и (180+ )эл.град, При n=3 и . n ближние фронты первых.по счету дополнительных импульсов (i = 1) определяются в этом случае как 0 и 180 эл.град., а абсциссами фронтов вторых по счету дополнительных сигналов являются значения 20 и 200 эл, град.

"На интервалах (150 — — ) — 180 и (330 — -)—

Л Л

2 2 — 360 эл.град. положение ближних к границам полупериодов фронтов 1-х по счету дополнительных пауз.и зон проводимости определяются в соответствии с выражениями (180—

60 i — 1

Л) и (360 Л) эл.,град.

60 i — 1 и при и = 3 местоположения указанных фронтов, выраженные в эл.град., соответственно равны (160 — Л), (180 — Л), (340 — Л) и (360 — Л).

Продолжительность у всех отмеченных дополнительных пауз и интервалов определяется из функциональной зависимости у= К х х (— — il) эл. град. и, и ри и = 3, y = К (20 — iL) эл.

60 град. Величина безразмерного коэффициента К при этом выбирается для каждого конкретного значения и в соответствии с даннымии, приведенными на фиг.3 и характеризующими номинальную зависимость Кот и, рассчитанную исходя из условия обеспечения близкого к оптимальному спектрального состава выходного напряжения инвертора. В частности, выбором указанных значений К в области повышенных величин выходного напряжения инвертора (в области близких к нулю Л) достигается практически полное исключение из спектра пятой гармоники напряжения и значительное снижение амплитуды седьмой глармонической составляющей. Для анализируемого варианта (п = 3) в соответствии с фиг,3 К = 0,253, а с ростом и значения К асимптотически приближаются к величине

0,268.

Структура системы управления трехфазным инвертором, реализующей описанный способ управления применительно к варианту п = 3, приведена на фиг.4.

В состав устройства управления входят генератор тактовых импульсов 1, частота следования выходных импульсов которого, поступающих на вход генератора развертки 2, в 12 раз превышает выходную частоту преобразователя. Источники опорного 3 и управляющего 4 напряжений связаны с входами сумматоров 5 — 7 и суммирующего усилителя 8 с коэффициентом передачи 2К, выходной сигнал которого пропорционален величине параметра у. Выход усилителя 8 присоединен к входам сумматора 9 — 11, вторые входы которых связаны соответственно с выходами сумматоров 7, 5 и 6. Сигналы с выходов всех сумматоров непрерывно сопоставляются в компараторах 12-17 с текущими значениями симметричного развертывающего напряжения Uz генератора 2. В моменты равенства указанных сигналов выходные формирователи каждого из компараторов, включающие, как показано для компараторов 13 и,15, логический инвертор

18. дифференциатор 19, инвертор 20, дифференциаторы 21-22 генерируют командные импульсы на формирование фронтов управляющих сигналов, которые через дизьюнктор 23, регистр 24 дизъюнкторы 25-27 поступают на входы счетных триггеров 28—

30 и вызывают их периодическое срабатывание (см.сигналы 028 029 U30 на фиг.5).

Выходы триггеров 28 — 30 подключены к соответствующим информационным входам логического распределителя управляющих импульсов 31.

Одновременно сигналы с выхода дифференциатора 19, входящего в состав инверсного выходного канала компаратора 13, и с выхода дифференциатора 20, относящегося к прямому выходному каналу компаратора 15, через дизьюнктор 23 поочередно поступает на вход четырехразрядного регистра 24, последовательность выходных со1649627 стояний разрядов 04, Оз, 02. 01 которого на периоде выходной частоты инвертора записывается как 1000, 1001, 0010, 0011, 0000, 0001,1010,1011,1100,1101,1110,1111. Подобное подключение входа регистра 24, выходы разрядов которого присоединены к соответствующим тактовым входам распределителя 31, обеспечивает требуемый фазовый сдвиг основной и дополнительной последовательностей сигнала управления каждого вентиля инвертора в процессе регулирования величины выходного напряжения. Логические функции, реализуемые распределителем 31, имеют следующий вид: —. А = 04 Оз Ог 01 U29+ 04 Оз 02 01+

+ 04 03 02 01 Озо + Q4 03 02 01 029 +

+ Q2 028+ ОЗ,U 28+ 04 Q 029 +

+ 04 03 02 01 U29 + 04 Q l Озо;

+ В = 04 02 01 029+ 04 Ог 01+

+ Оз 02 01 О;ю+ Оз 02 Ql U29+

+ 02 028+ 04 Q3 Ог U28+ 04 0+

+ U29 + 04 403 02 01.U29 + 04 01 Озо;

+ С = 03 02 01 U29 + 03 02 01+ + 04 Ог 04 0зо + 04 02 01 U29+

+ Q2 028+ Оз U28+ 04 Оз 01 U29+

+ Q4 Оз О1 029+ 040201U38, Таким образом, осуществление небольшого числа дополнительных переключений вентилей инвертора. производимое в соответствии с описанным алглоритмом, позволяет заметно улучшить гармонический сос-. тав выходного напряжения инвертора за счет значительного снижения амплитуд пэразитных гармоник спектра, близких к основной. Это подтверждается построенной на фиг.6 спектрогрэммой (зависимостью приведенных к напряжению Е источника питания амплитуд гармонических составляющих линейного выходного напряжения от относительной величины первой гармоники).для варианта и = 3 применительно к предложенному способу управления (сплошные линии) и к способу-прототипу (пунктирные линии). Подобное улучшение спектра выходного напряжения инверторов напряжения позволяет, в частности, существенно уменьшить параметры выходных реактивных фильтров регулируемых или стабилизированных вентильных преобразователей на базе АИН с постоянной выходной частотой и способствует улучшению технико-экономических показателей преобразовательных систем в целом.

Формула изобретения

Способ управления трехфаэным инвертором напряжения, заключающийся в том, что основные вентили разных фаз инвертора периодически включают и выключают с

10 взаимным фаэовым сдвигом в 60 эл.град.. при этом для каждого вентиля в течение одного полупериода от 0 до 180 эл.град. формируют зону проводимости, в течение другого полупериода от 180 до 360 эл.град.

15 формируют зону закрытого. состояния, тактовый интервал эоны проводимости от 60 до

120 эл,град. и тактовый интервал зоны закрытого состояния от 240 до 300 эл.град. разбивают нэ п участков равной длительно20 сти, в крайней правой части каждого из которых формируют соответственно основные паузы и участки проводимости одинаковой длительности, равной Л, отличающийся тем, что, с целью улучшения спектрального состава выходного напряжения инвертора, для каждого основного вентиля внутри интервала 0-30, (150- Л/2) — 180, 180-210 и (330 — Л/2) — 360 зл.град. формируют допол25 нительные паузы и участки проводимости, количество которых внутри каждого из указанных интервалов равно и/2 для четных и и n + 1/2 для нечетных п, при этом местоположения ближних к границам полуперио30 дов фронтов i-x по счету дополнительных

35 пауз и участков проводимости на интервалах 0 — 30 и 180 — 210 эл.град. определяют соответственно из соотношений 60 (1 — 1)/и и (180+ 60 (i — 1)/п) эл.град., на интервалах (150- Л/2) — 180 и (330 — Л/2) — 360 эл.град положение ближних к границам полупериодов фронтов находят в соответствии с соотношениями (180 — 60 (i †.1)/n — il) и (360— зависимости y = К (60/и — Л} эл.град., где численное значение коэффициента К выбирают в соответствии с зависимостью К от п, приведенной нэ фиг.3.

50 — 60 Π— 1)/n — il) эл.град.. а длительность у всех дополнительных пауз и участков про45 водимости определяют из функциональной

1649627

2 3 9 Г 6 7 8 Я 10 1l 12

ФАЗ

1649627 оо>

oos ооа

007

707 29

1649627

О, Составитель О.Парфенова

Техред М.Моргентал Корректор M.Максимишийец

Редактор 8.Трубченко

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1871 Тираж 395 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушскэя наб., 4/5