Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

 

Союз Советских

Социалистических

Рес убл

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»»752750 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2601081/24-07 с присоединением заявки .% (23) Приоритет—

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень Ж28 (51)М. Кл.

Н 02 P 13/18

Гкудавстввнный квинтет

СССР во делан нзобретений и втввитий (53) УДI(, 621. .3 16.727 (088.8) Дата опубликования описания 02.08.80 (72) Авторы изобретения

В. И. Кочергин, С. К. Кирсанов и Н. С. Баранов (71) Заявитель (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ

Изобретение относится к электротехни ке и предназначается для использования в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в многофазное переменное на5 пряжение, модулированное по синусоидальному закону широтно-импульсной модуляции (ШИМ), где в каждой полу-. волне выходного напряжения содержатся высокочастотные импульсы одной полярности, частота выходного напряжения и количество высокочастотных импульсов в полуволне зависят or входного цифрового сигнала.

Известно устройство управления трехl5 фазным мостовым инвертором, содержащее два делителя частоты, распределитель импульсов, формирователь импульсов, логический блок, где прямые выходы делителей частоты соединены с элементом совпадения, Выходная шина элемента совпадения и вторая шина одного из делителей соединены со входом трехфазного пересчетного кольца. Инверсные выходы делителей и выходные шины трехфаз-, ного пересчетного кольца соединены со входом логического блока, с выхода которого управляются ключевые элемен— ты (1$

Недостатком этой схемы являются зависимость формы выходного напряжения от изменения CgS P нагрузки, а также то обстоятельство „что при использовании устройства в электроприводе с частотным управлением электродвигателей переменного тока число высокочастотных импульсов в полуволне: остается постоянным.

Общеизвестно, что высокий КПД электропривода переменного тока достигается при обратно пропорциональной зависимости частоты выходного напряжения и числа высокочастотных импульсов в полуволне выходного напряжения. Такое соотношение не ухудшает плавность движения электродвигателя и не уменьшает диапазон регулирования, но значительно снижает динамические потери в силовых элементах инвертора.

3 752

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления трехфазным мостовым инвертором, содержащее реверсивный делитель частоты распределитель импульсов, блок формиро-. ,вания импульсов, подключенный к выходу реверсивного делителя частоты, и логи- . ческий блок формирования сигналов управ- ления. Входные и выходные шины распределителя импульсов соединены с первыми входами логического блока, а вторые входные шины логического блока соединены с прямым и инверсным выходами блоха формирователя импульсов.

Выходные напряжения трехфазного инвертора представляют здесь одностороннюю широтно-импульсную модуляцию по трапецеидальному закону инвариантную к изменению соМнагрузки (2).

Однако, здесь также число высокочастотных импульсов в полуволне выходного напряжения постоянно, что ведет к. снижению КПД в частотно управляемом электроприводе.

Цель изобретения — повышение КПД и расширение функциональных возможностей.

Эта цель достигается тем, что устройство управления трехфазным мостовым инвертором снабжено формирователем, делителем частотьг с переменным коэффициентом деления и входной шиной цифрового управляющего сигнала, причем входная шина высокой частоты соединена с входом первого реверсивного дели. теля и через делитель с переменным хоэффициентом деления — с входом второго реверсивного делителя, выходные цифровые шины первого и второго реверсивных делителей соединены с входом блока формирования импульсов, выходная шина нулевого состояния второго реверсивного делителя соединена через формирователь с шиной установки в нулевое состояние первого реверсивно. го делителя и делителя с переменным . коэффициентом деления, а входная шина цифрового управляющего сигнала подключена ко входу делителя с переменным коэффициентом деления.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства управления трехфазным мостовым инвертором; на фиг. 2 графически показано изменение цифровых сигналов; на фиг. 3 — временные диаграммы цифровых сигналов; на фиг. 4 — графики выходных, напряжений мостового усилителя. „="о-c "> v" <" " s" с; ;- „ )

% ="4" C 4 5 Ч" О "ч "ъ" с a = (2). к = z" ev" S" ч a" Ч" 5" с к =в (З)

g 1 g 5

Рассмотрим работу схемы устройства случае, когда делители 1, 7 по сигналу на шине "Реверс работают в режиме

c HpoBGHHB поступающих н& их ВхОды импульсов и установлены в нулевое: исходное состояние.

Сигналы высокой частоты g поступают в делитель 1 и вызывают появление на его цифровом выходе А постоянно увеличивающихся цифровых сигналов. Дели,тель 3 всегда работает в режиме вычи55

750 4

Импульсы высокой стабильной частоты поступают на вход реверсивного делителя 1 частоты и делителя 2 с пе-. ременным коэффициентом деления, коэффициент деления которого устанавливается от цифровых сигналов на шине

Вход". Делитель 2 с переменным коэф-,фициентом состоит из непосредственного делителя 3, цифровые выходы которого

gp поступают на вход блока 4 определения равенства цифровых сигналов делителя 3 и цифровых сигналов на шине Вход .

Выход блока 4 через блок 5 формирования импульсов и логический элемент

15 ИЛИ 6 соединен "с шиной установки в рулевое состояние делителя 3. Выход блока 5 также соединен с входом реверсивного делителя 7 частоты. Реверсивные делители 1, 7 выполняются одинаховыми

zp и их режим работы определяется сигналом на входной шине Реверс . Цифровой выход нулевого положения делителя 7 через формирователь 8 соединен с шиной установки в нулевое состояние делите25 лей 1 и 2. Цифровые выходные шины А делителя: 1 и В делителя,7 соединены с входом блока 9 формирования линейно- нарастшощих С и линейно спадающих

С импульсов.

5а, Выходные шины старшего разряда реверсивного делителя 7 соединены с вхо дом распределителя 10 . импульсов.

Цифровые выходные шины 0" - "5" . распределителя 10 и выходные шины С, 35 С блока 9 поступают на вход логического блока 11 формирования сигналож управления ключевыми Kg — 8 мОстОВогО усилителя 12.

Логический блох 11 формирует сигна4р лы управления по следующему закону

На фиг. 3 приведены временные диаграммы цифровых сигналов 0" — 5 на выходе 10 и сигналов С, а также сигналов управления ключевыми элементами Е, ° М ° + 5 которые формируются логическим блоком 11. При цифре 0" распределителя 10 сигнал

1 в соответствии с (1) формируется на отрезках времени 1-2: 3-4

10 z 5-0; .ape ц @рах I zan 2 R,= а при цв ре 3" этот сигнал формируется на отрезках времени 0-1, 2-3, 4-5.

Подобным же образом производится вычисление К,

i5 полностью повторяют gq, но со сдвигом соответственно в 120 и 240эл.град, При таком управлении силовыми ключами М вЂ” E+ мостового усилителя 12

его выходные напряжения U =Vp а вс

=ч"8 с,UeA=Vc 4 (Фиг.4) представляют . собой одностороннюю широтно-импульсную модуляшпо по трапецвидальному закону, инвариантному к ссай нагрузки, где с уменьшением частоты выходного

S напряжения число высокочастотных импульсов в полуволне возрастет, а часToT& Выходного напряжения пропорци ональна входному цифровому сигналу.

По сигналу на входной шине Реверс

О счетчики 1 и 7 изменяют свой режим работы, что приводит к изменению ре жима работы и распределителя 10. В этом случае происходит изменение порядка следования фаэ на выходе мостового усилителя 12.

752750 юЩ

Устройство для управления трехфаэным мостовым инввртором, сьдержащев два реверсивных делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, вклю4$

,чающие выходные цифровые шины, выходные шины нулевого состояния и шины ,установки в нулевов состояние» распре р . делитель импульсов, подключенный к выходу второго реверсивного делителя и логический блок формирования сигналов управления, соединенный с выходными шжами распределителя импульсов и блока фор .мирования импульсов, а также входную шину высокой частоты, о т л и ч а юm е е с я тем, что, с целью повышения. КПД и расширения функциональных возможностей, оно снабжено формирователем, делителем .частоты с пере менным коэффициентом деления и входной тания поступающих на его вход сигналов этой частоты.

Следовательно; после нулевого положения на его выходе появляется цифровой сигнал, который соответствует пол0 ной емкости счетчика 3 и .в дальнейшем уменьшается . При равенстве цифрового сигнала на шине Вход" цифровому сигналу на выходе делителя 3 блок 4 через блок 5 и логический элемент ИЛИ 6, устанавливает делитель 3 в нулевое состояние и посылает импульс на входную шину делителя 7. Если на шине "Вход цифровой сигнал соответствует емкости счетчика 3, то сигнал на выходе блока 4 ,появляется с приходом каждого импульса частоты и счетчики 1, 7 работают синхронно. При уменьшении цифрового

;сигнала на шине Вход" до (0-1) на выходе блока 4 появляется сигнал 2 только с приходом каждого второго импульса частоты ф и счетчик 7 заполняется в два раза медленнее счетчика 1.

При дальнейшем уменьшении цифрового сигнала на шине Вход до (A-2) на 2 выходе 4 появляется сигнал только с приходом каждого третьего импульса частоты к и счетчик 7 успевает соверщить несколько циклов заполнения, число которых обратно пропорционально цифровому сигналу на шине Вход . В момент заполнения счетчика 7 и возвращения его

;в нулевое состояние через формирова» тель 8 также, устанавливаются в нуле М вое состояние счетчики 1 и 3. 3

На фиг. 2а показано изменение цифровых сигналов А- на выходе счетчика 1 и цифровых сигналов В на выходе счетчика 7, когда счетчик 7 заполняется в десять раэ медленнее счетчика 2:

Блок 9 сигналов А и В формирует сигналы с линейно нарастающей вольтсекундной площадью С (А < В ). и С.

На фиг. 2б приведены сигналы С, ко торые формируются за время заполнения j счетчика 7. При уменьшении цифрового сигнала на шине "Вход" число импульсов

G и С за время заполнения счетчика 7 увеличивается и его максимальное значение соответствует емкости счетчика 3.

Для упрощения дальнейшего рассмотрения примем, что за цикл работы делитепя 7 формируется всего три импульса

Си триС.

При каждом заполнении счетчика 7 и возврашения его в нулевое состояние в распределителе 10 записана очередная цифра от 0 до «5. формула изобретения

7 75

Г шиной цифрового управляющего сигнала

1 причем входная шина высокой частоты соединена с входом первого реверсивного делителя и.через делитель с переменным коэффициентом деления — с входом второго реверсивного делителя, выходные цифровые шины первого и второго реверсиных делителей соединены с входом блока формирования импульсов, выходная шина нулевого состояния второго реверсивного делителя соединена через формирователь с шиной установки в нулевое состояние .первого реверсивного делителя и делителя с переменным коэффициентом деления, а входная шина

2750 8 цифрового управляющего сигнала подключена ко входу делителя с переменным коэффициентом деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мыцко Г. С, . Щеголев A. И.

Трехфазный инвертор с улучшенным качеством выходного напряжения методом

16 широтно-импульсной модуляции,Современные задачи преобразовательной техники," ч. 2, Киев, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2457774/24-07, 15 кл. Н 02 Р 13/18, 1977.

752 750

Составитель О. Парфенова

Редактор А. Алексеенко Техред Н, Барадулина Корректор О. Ковннская

Заказ 4762/18 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб;, д. 4/5

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