Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором с широтно-импульсной модуляцией

 

Изобретение относится к электротехнике и используется при построении устройств для управления трехфазными мостовыми инверторами напряжения, обеспечивающими формирование кваэисинусоидального тока путем широтно-импульсной модуляции. Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства и повышение коэффициента использования напряжения источника питания. Устройство содержит блок 1 управления и три идентичных канала 2-4 задержки, каждый из которых включает два формирователя 5, 6 импульсовfэлемент 2ИЛИ 7, одновибратор 8, два элемента И 9, 10, входами соединенных с выходом одновибратора 8 и входом канала 2-4 непосредственно или через инвертор 11. В отличие от известного блок 1 управления снабжен тремя дополнительными входами для подачи сигнала обратной связи по выходному току инвертора и тремя дополнительными выходами. Элементы И 9, 10 выполнены трехвходовыми, а каждый канал 2-4 задержки снабжен вторым инвертором 13 и компаратором 12, входом подключенным к дополнительному выходу блока 1 управления, а выходом - к третьему входу второго элемента И 10, к входу формирователя 6 импульсов и к входу инвертора 13, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И 9 и первого формирователя 5 импульсов. Устройство обеспечивает устранение сквозных токов при максимальном быстродействии системы. 3 ил. (Л о& yi 4Ь IP ДО

QQ03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) (И) А1 (jg)g Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHHM

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

UA2 ид

Ue>

1 (21) 4600137/07 .(22) 31.10 88 (46) 07.06.91. Бюл. К - 21 (72) И.Н.Стулов и Д.В.Сазанов (53) 621.316. 727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 987782, кл. Н 02 N 7/48, 1983.

Авторское свидетельство СССР .Р 1348974, кл. H 02 M 7/48, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ NOCTOBLlN ИНВЕРТОРОМ С ППРОТНО. ИМПЯ1ЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и используется при построении устройств для управления трехфазными мостовыми инверторами напряжения, обеспечивающими формирование кваэисинусоидального тока путем широтно-импульсной модуляции. Цель изобретения— увеличение быстродействия устройства и повышение коэффициента использования напряжения источника питания.

Устройство содержит блок 1 управления и три идентичных канала 2-4 задержки, 1

2 каждый из которых включает два формирователя 5, 6 импульсов элемент 2ИЛИ

7, одновибратор 8, два элемента И 9, 10, входами соединенных с выходом одновибратора 8 и входом канала 2-4 непосредственно или через инвертор 11.

В отличие от известного блок 1 управления снабжен тремя дополнительными входами для подачи сигнала обратной связи по выходному току инвертора и тремя дополнительными выходами. Элементы И 9, 10 выполнены трехвходовыми, а каждый канал 2-4 задержки снабжен вторым инвертором 13 и компаратором 12, входом подключенным к дополнительному выходу блока 1 управления, а выходом — к третьему входу второго элемента И 10, к входу формирователя

6 импульсов и к входу инвертора 13, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И 9 и первого формирователя 5 импульсов. Устройство обеспечивает устранение сквоэнык токов при максимальном быстродействии системы. 3 ил.

1654951

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для управления трехфазными мостовыми инверторами, формирующим ток синусоидальной формы путем широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для исключения в них сквозных токов.

Целью изобретения является увеличение быстродействия устройства и повышение коэффициента использования напряжения источника питания.

На Фиг.1 дана Функциональная электрическая схема устройства, на фиг.2— эпюры напряжений, поясняющие работу устройства," на фиг,3 — функциональная сХема блока формирования импульсов управления.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 формирования импульсов управления, на входы которого. подаются сигналы . ! обратной связи по выходному току соответствующей фазы трехфазного инвертора с широтно-импульсной модуляцией, и три идентичных канала 2-4 задержки, каждый из которых содержит по два формирователя 5 и 6 коротких импульсов, выходы которых подключены через логический элемент ИЛИ 7 к выходу одНовибратора 8. Выход одновибратора 8 соединен с первым входом логического элемента И 9 и первым входом логичесКого элемента И 10. Второй вход эле.ь1ента 9 соединен с первым входом канала задержки через инвертор t1, вто. рой вход элемента 10 подключен к первому входу канала задержки непосредственно. Первые входы каждого из каНалов задержки подключены к соответствующим выходам блока 1, на которых присутствуют импульсные сигналы на

Переключение силовых ключей трехфазйого мостового инвертора. Вторые входы каналов задержки подключены к соответствующим выходам блока 1, на которых присутствуют аналоговые сигналы напряжения задания тока для каждой из фаз (например, синусоидальные), которые отрабатываются за счет переключения силовых ключей трехфазного мостового инвертора. Кроме того, каждый из каналов задержки содержит компаратор 12, вход которого соединен с вторым входом канала задержки, а выход подключен к входу второго инвертора

13, входу формирователя 6 и третьему входу элемента 10. Выход инвертора 13 соединен с входом формирователя 5 и третьим входом элемента 9. Выходы на второй его вход поступает несущий сигнал с генератора 15 (U>>, ) .

Полярность суммы модулирующего и несущегo сигналов (УВынм+ U, õ,4, превышающей положительный или отрица45 тельный пороги срабатывания +U< определяет уровень выходного сигнала компаратора 19 (логические "0" или

; "1"), являющегося входным управляющим

,сигналом Uzi 4< для канала 2 задержки

Фазы А трехфазного.инвертора. На второй вход канала 2 задержки поступает с блока 1 формирования синусоидальный сигнал задания Uay Aq .(Upped) выходного тока фазы А трехфазного инвертора.

Компаратор 2 представляет собой

55 нуль-орган и пресбразует синусоидальный сигнал в одноголярные прямоугольные импульсы Uz ;".î скважмостью 2, Переключение компаратора происходит

35 элементов 9 и 10 служат для подключения к управляющим входам силовых ключей соответствующей фазы трехфазного мостового инвертора.

В состав блока 1 формирования импульсов управления для асинхронного электропривода с фазотоковым управлением (фиг.3) входят генератор 14 трехфазных синусоидальных сигналов, формирующий симметричную трехфазную систему напряжений задания выходных токов трехфазного инвертора, т.е. тока нагрузки, генератор 15 несущего сигнала (имеющего форму равнобедренного треугольника с равными амплитудами сигналов положительной и отрицательной полярности), суммирующие усилители 16 — 18 и компараторы 19 - 21, имеющие симметричный гистерезис+Б, .

Рассмотрим принцип действия устройства для управления трехфазным мостовым инвертором на примере формирования сигнала управления ключами фазы А.

Синусоидальный сигнал задания Б рр выходного тока трехфазного инвертора поступает с генератора 14 на первый вход суммирующего усилителя 16 (Фиг.4). На второй вход этого усилителя поступает в противофазе синусоидальный сигнал обратной связи по току U< > (на Фиг.2 показана его основная гармоника или "гладкая" составляющая) с датчика выходного тока фазы А трехфазного инвертора. Усиленная в блоке 16 разность сигналов задания и обратной связи (U „ ) подается на первый вход компаратора 19, 20

50

5 165 в моменты перехода его входного напряжения U

Формирователи 5 и 6 вырабатывают короткие прямоугольные импульсы (rорядка I — 2 мкс) напряжения по заднему и переднему фронтам выходных импульсов U„g компаратора 12. На выходе элемента 7 имеет место последовательность импульсов U>, частота которых определяется частотой синусоидального напряжения U q Ag.

Одновибратор 8 преобразует выходные импульсы 0 в прямоугольные им- . пульсы U< заданной длительности, выбираемой исходя из условия исключения режима сквозных токов в силовых ключах фазы А инвертора. Выходные импульсы компаратора 12 и инвертора 13 блокируют прохождение импульсов управле-! ния U>> A< и их инверсньп U>> Ag на втором входе канала задержки, причем при положительной полярности этого напряжения импульсы управления проходят .только на выход элемента 9, при отрицательной полярности — только на выход элемента 10.

За счет этого на интервалах времени, ДлЯ котоРых (Ь в„А ) ) О, РазРешаетсЯ работа лишь одного из двух силовых ключей фазы А инвертора, т.е. в принципе исключается возможность появления сквозных коротких замыканий в силовых ключах инвертора. Исключение сквозных коротких замыканий при переходе напряжения Бь„Ag через нулевое значение обеспечивается блокировкой прохождения импульсов через элементы

9 и 10 выходными импульсами 0я одновибратора 8, в результате чего передний фронт первого импульса на выходе этих элементов, определяющий момент открывания силового ключа в фазе А инвертора, может появиться лишь через интервал времени задержки л и по отношению к фронту выходного импульса 131 компаратора 12 (моменты времени 1, t > и t на фиг.2).

I I

Таким образом, в предлагаемом уст ройстве длительность задержки на включение силовых ключей инвертора опреде4951 6 ляется для каждой фазы длительностью выходного импульса одновибратора соответствующего канала, причем в отличие от известных устройств эта задержка

5 формируется лишь дважды за период модулирующего напряжения в моменты перехода его через нулевое значение, что обеспечивает повышенное быстродействие при отработке управляющих сигналов с блока 1 формирования импульсов управления.

Использование данного изобретения позволит реализовать простое и надежное в работе устройство, обеспечивающее исключение режима сквозных токов в мостовых инверторах с LHQÈ при максимальных значениях быстродействия системы управления и коэффициента использования источника входного силового напряжения.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором с широтнО-импульсной модуляцией, содержащее блок формирования импульсов управления с тремя выходами, соединенными с соответствующими входами трех каналов задержки, каждый иэ которых включает два формирователя импульсов, выходы которых подключены через элемент 2ИЛИ к входу одновибратора, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу одновибратора, второй вход первого элемента И соединен с входом канала задержки через инвертор, второй вход второго элемента И подключен к входу канала задержки непосредственно, а выходы элементов И HcIIoJIbso» ваны как выходы канала устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства и повышения коэффициента использования напряжения источника питания, блок формирования импульсов управления снабжен тремя дополнительными входами для поцачи сигналов обратной связи по выходному току трехфазного инвертора и трел1я дополнительными выходами, упомянутые элементы И выполнены трехвходовыми. а каждьп» канал задержки снабжен вторым инверторол и компаратором, входом подключенным к. соответствующему дополнительному выходу блока формирования импульсов управления, причем выход компаратора соединен с третьим входом

1 654951

Ваала второго элемента И, входом второго формирователя импульсов и входом вто-. рого инвертора, выход которого под1 ключен к входу первого формирователя импульсов и третьему входу первого элемента И.

1654951

Составитель А.Чесноков

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердокова Корректор А.Обручар

Заказ 1958 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

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