Устройство управления инвертором с широтно-импульсной модуляцией

 

Союз Советских

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («) 748790 (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 160678 (21) 2631549/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.0780. Бюллетень М26 (51)М. Кл..

Н 02 P 13/18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. . 727 (0 88. 8) Дата опубликования описания 150780 (72) Авторы изобретения

P.Ò.Ûðåéíåð и В.Н.Поляков

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ С UHPOTHOИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах управления полупроводниковыми преобразователями частоты, которые предназначены для частотного управления электродвигателем переменного тока.

Известно устройство управления инвертором с широтно-импульсной модуляцией (МИМ) (1) .

Известное устройство имеет тот недостаток, что для обеспечения работоспособности устройства на выходе блока задающих генераторов установлены фильтры нижних частот, вносящие существенный фазовый сдвиг, при изменении частоты модуляции, кроме того, регулирование амплитуды выходного напряжения инвертора осуществляется по одному каналу.

Недостатками этого устройства являются зависимость фазового сдвига ,.основной. гармоники выходного напряжения инвертора оТ глубины модуляции. несинусоидальность закона модуляций, что приводит к неравномерности вращения двигателя на низких частотах, 30

Наиболее близким по технической

Сущности и достигаемому эффекту яв»ляется устройство, содержащее два независимых ге«ератора и формирователь сигналов управления силовыми вентилями инвертора. Первый генератор состоит из трех регулируемых пс частоте мультивибраторов, управляемых от мультивибратора, на вход которого подается сигнал задания частоты модулирующего напряжения.

Второй генератор включает общий нерегулируемый мультивибратор, фазосдвигающее устройство и регулируемый по фазе мультивибратор. На вход фазосдвигающего устройства подается сигнал задания амплитуды модулирующего напряжения. Выходы генераторов подключены к формирователи сигналов управления вентилями инвертора, включающим выходные обмотки управления каждым вентилем, соединенные параллельно в две цепочки, одна из которых состоит иэ согласно включенных обмоток регулируемого по частоте мультивибратора данной фазы и регулируемого по фазе мультивибратора, а другая — иэ встречно включенных обмоток того же регулируемого по частоте ,мультивибратора и общего нерегулируемоГо мультивибратора (21 .

748790 наличие одного канала регулирования выходного напряжения инвертора.

Цель изобретения — улучшение спектра выходного напряжения инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления иннертором с ШИМ, состоящее из двух " неэанисимых генераторов частоты и формирователя сигналов управления .силовыми вентилями инвертора, формирователь сигналов управления силоными вентилями инвертора выполнен в виде шести модуляторов, формиро= вателя -сигналов управленйя этими модуляторами, двух интеграторов, каждый из которых охвачен через нелинейный элемент обратной связью, двух нуль-органов, двух элементов И и -"триггера, причем первые входы пер" - вого и четвертого модуляторов подклЮчены к выводам для подключения входного сигнала задания первой составляющей основной гармоники выходного напряжения инвертора, первые входы второго и пятого модуляторавходного сигнала задания второй составляющей основной гармоники выходного напряжения инвертора, первые входы третьего и шестого моду " лятора-постоянного сигнала смещения, второй вход каждого модулятора подключен к соответствующему выходу формирователя сигналов управления модуляторами, выходы модуляторов подключены к входам интеграторов таким образом, что выходы первых

"трех модуляторов подключены к входам одйого интегратора, а выхбды трех других модуляторов — к входам вто"рого интегратора, выход каждого интегратора через нуль-орган соединен с первым входом соответствующего элемента И, второй вход первого элемента И соединен со вторым входом шестого модулятора, второй вход второго элемента И соединен "со вторым входом третьего модулятора, а выходы обоих элементов И со единены со входами триггера.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства управления инвертором с широтно -импульсной модуляцией, на фиг„2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство"содержит модуляторы

1-6, генераторы 7 и 8, выходы которых подключены ко входам формирователя

9 сигйалов управления модуляторами

1-6. Модуляторы 1-3 соединены через интегратор 10, нуль-орган 11 и элемент И 12 С однйм" из входон "триггера 13, а модуляторы 4-6 соединены через интегратор 14, .нуль-орган 15 и .элемент 16 И с другим входом триггера 13. Интеграторы 10 и 14 охвачены через нелинейные элементы 17 и

18 обратными связями. Вторые входы элементов 12 и 16 И соединены с выходами формирователя 9 сигналов управления модуляторами.

Выходом устройства являются выходы триггера 13, по сигналам которых осуществляются переключения элементов одной фазы инвертора. Иннертор рабо5 тает в ре име ;, Ротко-и ульсной модуляции с несущей частотой, равной частоте генератора 8. Частота основной гармоники выходного напряжения преобразователя равна разности частот генераторов 7 и 8. Перная и вто рая составляющая основной гармоники задается входными сигналами 0„ и U> подаваемыми на первые входы модуляторов 1, 4 и 2, 5 соответственно.

15 На первые входы модуляторов 3 и 6 подается постоянный сигнал смещения0с .

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Генератор 7 формирует систему щ последовательностей импульсов с постоянной угловой частотой ь> „ =ы Генератор 8 формирует вторую систему последовательностей импульсов с угловой частотой сИ

25 (d =Ы+ —

Оп о где i — фазовый сдвиг между сигна/ лами генератора 7 и S, Сигналы с выходов генераторов 7 и 8 поступают на входы формирователя 9, в котором формируются сигналы управления модуляторами 1-6.

Преобразование сигналов U„, U> и

U осуществляется по двум идентичным каналам. Сигналы с выхода модулятосм ров 1-3 суммируются и проходят через последовательно включенные интегратор 10, нуль-орган 11 и схему 12 ,совпадения, а сигналы с выхода модуляторов 4-6 — через интегратор 14, 40 нуль-орган 15 и элемент 16 И. В результате преобразования входных сигналов модуляторами 1-3 на их выходах имеем знакопеременные сигналы прямоугольно-ступенчатой формы, амплитуда которых определяется соответствующими входными воздействиями (U„, V, U ). Данные сигналы суммируются на входе интегратора 10.

Интегрирование сигналов ведется в пределах периода по частоте генератора 8. При этом можно выделить два интернала интегриронания — измерительный и рабочий. Результат интегрирования на измерительном интервале зависит от U„, U< и U . Ha рабочем интервале осуществляется интегрирование только сигнала смещения.

В рабочем интернале фиг.2 при прохождении выходного сигнала интегратора 10 через нуль срабатывает нуль60 орган 11 и через элемент И 12 пере° ключает триггер 13. Нелинейный элемент 17 обеспечивает нулевые начальные условия интегратора для каждого последующего измерительного интерва65 ла. Элемент И 12 предотвращает пе748790

50

65 реключение триггера в препелах измерительного интервала по каждому каналу при черезмерно больших входных воздействиях U и U, так как в этом случае выходной сигнал интегратора может проходить через нуль на измерительном интервале.

Второй канал, включающий модуляторы 4-6, интегратор 14, нуль-орган

15 и элемент 16 И, построен по аналогичным принципам и отличается лишь тем, что в то время, как в первом канале протекает измерительный интервал, во втором — рабочий и наоборот. Это обеспечивается путем соответствующего формирования сигналов управления модуляторами 1-3 и 4-6.

В результате преобразования сигналов по второму каналу срабатывает нуль-орган 15 и триггер 13 переключается в противоположное состояние.

Далее процесс периодически повторяется, т.е. триггер 13 переключается с частотой генератора Ю>„

В случае, если входные воздействия U 0 и U> = 0, то темп интег\ риронания в измерительном интерва ле фиг.2 н два раза ниже, чем в рабочем интервале. Поэтому нуль-органы 11 и 15 срабатывают в середина, соответствующих рабочих интервалов (t и t ) чему соответствует симметричный закон переключения триггера

13 (глубина модуляции равна нуль), Если же входные воздействия не равны нулю, то за счет интегрирования сигнала один из нуль-органов переключается позже, а другой — раньше на величину p t (см.фиг. 4) . В результате закон переключения триггера 13 становится несимметричным в отношении длительности полупериодов, причем, . как видно из фиг.3, имеет место симметричная двухсторонняя модуляция исходных (при U = 0 и 0у = О) сигналов триггера 13. Управляющие сигналы

1модуляторон 1 и 2, а также 4 и 5 формируются таким образом, что средние значения промодулированных сигналов и U> в каждом из упомянутых каналов являются периодическими Функциями разности фаз генераторов 7 и 8 и сдвинуты между собой на 180 эл.град.

Поэтому при постоянстве сигналов

0к ф 0 и Uz ф 0 приращения ht иь1 являются периодическими, близ кими

;к гармоническим, функциями разности фаз генераторов 7 и 8. В результате при неравенстве частот Ld,,, „Шо„ на выходе устройства имеем симметричную двухстороннюю широтно-импульсную модуляцию практически по гармоническому закону с частотой, равной разности частот З,,м „, и глубиной модуляции, зависящей от 0„ и О>>.

Введение формирователя 9, модуляторов 1-6., интеграторов 10 и 14, йе линейных элементов 17 и 18„ нуль6 органов 11 и 15,схем 12 и 16 И совпадения, а также триггера 13 выгодно отличает предлагаемое устройство управления инвертором с ШИМ от известного, так как использование симметричной двухсторонней модуляции выходного сигнала устройства устраняет зависимость Фазоного сдвига основной гармоники выходного напряжения инвертора от глубины и частоты модуляции.

Формула изобретения

1. Устройство управления инвертОI ром с широтно-импульсной модуляцией, состоящее из двух независимых генераторов частоты, соединенных с формирователем сигналов управления силовыми вентилями инвертора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения спектра выходного напряжения инвертора, формирователь сигна-, лов управления силовыми вентилййи инвертора выполнен н виде шести модуляторов, Формирователя сигналов управления этими модуляторами, двух интеграторов, двух нуль-органов, двух элементов И и триггера, причем первые входы первого и четвертого модуляторов подключены к выводам для подключения входного сигнала задания первой Составляющей основной гармоники выходного напряжения инвертора, первые входы второго и пя- " того модулятора-входного сигнала задания второй составляющей основной гармоники выходного напряжения иннертора, первые входы .третьего и шестого модулятора-постоянного сигнала смещения, второй вход каждого модулятора подключен к соответствующему выходу формирователя сигналов управления модуляторами, выходы первых трех модуляторов подключены к входам первого интегратора, выходы вторых трех модуляторов — к входам второго интегратора, ныход каждого интегратора через нуль-орган соединен с первым входом соответствующего элемента И, второй вход первого элемента И соединен со вторым входом шестого модулятора, второй вход второго элемента И соединен со вторым входом третьего модулятора, а выходы обоих элементов И соединены со входами триггера.

Q. устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что один из независимых генераторов частоты является шестифазным, а другой— двухфазным с нерегулируемым углом сдвига цо фазе выходных .сигналов.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Сандлер A.Ñ. и Гусяцкий Ю.М.

Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модуляцией. М,l968ãc ° 72 86 °

2. Авторское свидетельство СССР

9197743, кл. H 02 Р 13/18, 1967.

748790

VIp филд

Составитель В.Кузнецов

Техред A. КуликовскаяКорректор М.Шароши

Редактор С.Лыжова

Заказ 4382/20 Тираж 783 Подпйсное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4