Способ управления транзисторным непосредственным преобразователем частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетскик

Социалистических

Ресаублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61).Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.02. 80 (21) 2881246/24-07 t$1) М. Кд.з

Н 02 М 5/27 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300882. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 300882 (53) УДК 621. 314. .27(088.8) A.Н.Абрамов, Н.П.Кутлер, В.A.Ëóêüÿíåíêo, С.И.Полищук, Б.E.Ïüÿíûõ и Э.М.Чехет (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт электродинамики AH Украинской CCP (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении непосредствен-: нымс преобразователей частоты, предназначенных, например, для частотно управляемых электроприводов или для автономных систем электроснабжения.

Известны способы совместного и раздельного управления ключами преобразователя, содержащими встречнопараллельно включенные вентили (1) и (2).

В первом случае импульсы управле-ния подают одновременно на два вентиля в противоположных группах, во втором раздельно, в зависимости от ин.формации с датчика тока (ДТ).

При совместном управлении в преоб.разователе в моменты переключения ключей из-эа конечного времени включения и выключения вентилей наблюдается перекрытие ключей и через них протекают сквозные токи. Этот недостаток в наибольшей степени проявляется в транзисторных ключах переменного тока. Сквозные токи ухудшают энер гетические показания преобразователей. и снижают надежность работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 30 раздельный способ управления, при котором с помощью датчика тока измеряют направление тока нагрузки, формируют сигнал разрешения на включение транзисторной группы одного направления тока и сигнал запрета на включение транзисторной группы другого направления тока, что исключает одновременную работу обеих транзисторных групп f2).

Однако применение в преобразовате" лях частоты раздельного управления также имеет существенные недостатки, связанные с наличием зоны нечувствительности ДТ. При отсутствии информа" ции о токе нагрузки в зоне нечувст-. вительности раздельное управление мо®. но осуществить двумя путями. При входе в зону нечувствительности можно снять импульсы управления с работающей группы транзисторов и подать на противоположную группу. При этом имеют место разрыв тока нагрузки и пауза.

Второй вариант: с момента вхождения в зону нечувствительности можно задер", жйвать сыятие импульсов .управления с транзисторов работакщей группы и . подачу импульсов на противоположную группу. В этом случае имеет место

6естоковая пауза, но разрыв тока от955441 сутствует только для определенной величины тока, если задержка нерегулйруемая, или для всех значений тока, если паузу сделать регулируемой, зависящей от тока нагрузки. В последнем случае схема усложняется, а в кривой тока пауза имеет существенную величину. Наличие пауз ухудшает качество выходного тока преобразователя.

Цель изобретения — улучшение ка чества выходного тока эа счет исключения пауз между полуволнами тока.

Поставленная цель достигается тем, что при использовании способа управления транзисторным непосредственным преобразователем частоты, заключающегося в том, что измеряют направление и мгновенное значение тока, нагрузки с помощью датчика тока, имеющего зону нечувствительности, формируют импульсы управления транзисторами групп преобразователя и при токе, большем эоны нечувствительности датчика тока, эти импульсы управления попеременно с частотой выходного напряжения подают на транзисторы одной иэ групп, обеспечива» щей протекание тока нагрузки соответствующего направления, при токе нагрузки, меньшем тока зоны нечувствительности датчика тока, импульсы управления подают на транзисторы обе их групп одновременно.

Указанный способ может быть реализован в НПЧ с циклическим алгоритмом работы ключей, если последние состоят из двух встречно-последовательно включенных транзисторов с параллельно соединенными с каждым из них диодом, причем импульсы управления поступают на базы транзисторов раздельно.

На фиг.1а приведена схема преобра эователя частоты, на фиг. 16- схема транзисторного ключа, на фиг. 2 схема системы управления» на фиг. 3- эпюры импульсов управления преобразователем» на фиг. 4 — схема одной фазы преобразователя; на фиг. 5 — временные диаграммы формирования выходных напряжения и тока(UAS, U BC, UCA,.

-««»«8, -ОНс, -0сА- линейные напряжения сети ) .

Устройство срдержит транзисторные ключи 1 переменного тока, сопротивление 2 нагрузки, датчик 3 направления тока, блок 4 формирования запретов, схема 5 нуля тока, блок б формирования импульсов, задающий генератор 7, блок 8 запрета А, В С- вход ные выводы.

Рассмотрим на примере транзисторного НПЧ реализацию предлагаемого способа. Такой преобразователь частоты выполнен в виде трех мостовых схем на вышеупомянутых ключах (фиг. 1).К выходным выводам каждого моста подключена нагру 3Kа ?. Последовательно нагрузкой в каждой фазе подключе ны датчики тока 3, которые выдают информацию о направлении тока нагруз ки.

Система управления состоит из эада5 ющего генератора 7, выход которого подсоединен к входу блока б формирования импульсов управления. Выходы блока б подсоединены к одному из входов схем 2 И, которые образуют блок 8

l0 запретов. На вторые входы схемы 2 И поступают сигналы с блока 4 формирования запретов. В свою очередь, блок 4 состоит из триггера, двух схем 2 И-HE и схемы 5 нуля тока. Bxol5 .,ды блока 4 соединены с выходами датчика 3 направления тока.

Принцип работы устройства, реализующего способ управления, состоит в следующем.

Задающий генератор 7 формирует сигналы 9 пилообразной формы (фиг. 3), которые сравниваются с регулируемым уровнем постоянного напряжения, в результате чего формируются импульсы 10, длительность которых определяет величину паузы в выходном напряжении преобразователя частоты.

Импульсы 10 поступают на вход блока б, в котором формируются последовательности импульсов 11.

Рассмотрим на примере фазу А преобразователя.

Сигналы о токе «4 и «„ с датчика 3 тока поступают на входы RS-триггера (фиг. 2). Предположим, что на выходе

33" датчика 3 тока сигнал IA = О (ток проводят одни из транзисторов) и сигнал iA = 1 (противоположная группа других транзисторов не проводит ток).

При этом на выходе триггера устанавлива40 ются потенциалы "1" (выход) и "0" (выход) . На выходе блока 5 устанавливается потенциал "1" . Поэтому, согласно схеме (фиг. 2), импульсы 12 поступают на транзисторы преобразо45 вателя, а импУльсы 13 запрещаются.

Если сигнал «д = 1, сигнал «A — — О, то проходят импульсы 13, а запрещаются импульсы 12. Таким образом, устраняется путь для протекания сквоэ50

Если сигналы IA = IA, что имеет место в зоне нечувствительности датчика тока, или при первом включении преобразователя, или в моменты изменения тока, благодаря схеме 5 нуля тока, на выходе которой устанавливается потенциал "0", разрешается прохождение импульсов 12 и 13 одновременно. Но, так как ток нагрузки при этом практически равен нулю, то пе60 реключение транзисторов происходит значительно быстрее и время перекры.тия, а следовательно, и длительность импульсов сквозных токЬв существенно сокращаются, т.е. режимы работы

65 транзисторов становятся более безо95 5 441

Формула и эобрет ения пасными и энергетические показатели преобразователя улучшают ся.

Указанные три режима работы преобразователя для двух направлениЯ тока нагрузки и работа в зоне нечувствительности датчика тока иллюст- 5 рируются эпюрами импульсов управления на фиг. 3.

Таким образом, в преобразователе осуществляется способ комбинирован-— ного управления: раздельное управле- !О ние вне зоны нечувствительности датчика тока и совместное управление в пределах зоны нечувствительности.

В результате путем устранения пауз улучшается форма выходного тока и путем ограничения сквоэнык токов улучшаются также энергетические показатели преобразователя.

Дополнительно для иллюстрации сути способа рассмотрим случай широтно-импульсного регулирования (ШИР) выходного напряжения преобразователя по фиг. 1, воспользовавшись диаграммами на фиг. 5, на интервалах кривой тока () ) со - а, с - сЗ, Импульсы управления подаются на один из транзисторов ключа переменного тока, который участвует в формировании положительной или отрицательной полуволны тока. Таким образом реализуется раздельное управление группами транзисторов. При этом, как видно из фиг. 4, полностью исключается путь для протекания скво ных токов в цепи выключаемого и включаемого транзистора, которые.обуслов- З лены конечным временем переключения транзисторов. Если на отмеЧенных интервалах импульсы управления подавать одновременно на оба транзистора ключа, т.е. использовать совместное 40 управление транзисторными группами, то создается путь для протекания сквозного тока, как показано пунктиром на фиг. 4. Величина его зависит от схемы цепей управления базовым 4 током транзисторов, наличия индуктивностей и т.д., но исключить сквозные токи при совместном способе управления невозможно. На интервалах кривой : t3 — t5 — Ь ° Te ЗО в зоне нечувствительности датчика тока нагрузки при смене полярности тока, с целью сохранения непрерывности кривой тока с помощью простой системы управления реализуется совместное управление: импульсы управления подаются на оба транзистора в ключах переменного тока одновременно. На указанных интервалах сквозные токи возможны, но так как при этом коллекторный ток транзисторов близок нулю, то соответствующим управлением их базовым током сквозные токи можно практически исключить.

Таким образом, полезный эффект изобретения состоит в существенном уменьшении сквозных токов, в НПЧ при отсутствии пауз в кривой тока.

Способ управления транзисторным непосредственным преобразователем частоты, состоящий в том, что измеряют направление и мгновенное значение тока нагрузки с помощью датчика тока, имекщего зону нечувствительности, формируют импульсы.управления транзисторами групп преобразователя и при токе, большем эоны нечувствительности датчика тока, эти импульсы управления попеременно, с частотой выходного напряжения, подают на транзисторы одной иэ групп, обеспечивающей протекание тока нагрузки соответствующего направления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улучшения качества выходного тока эа счет исключения пауз между их полувол нами, при токе нагрузки меньШем тока эоны нечувствительности датчика тока, импульсы управления подают на транзисторы обеих групп одновремен но.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карташов Р.П. и др. Тиристорные преобразователи частоты с исРусственной коммутацией, Киев, "Техника", 1979.

2. Рутманис Л.A. и др. Способы управления преобразователями частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией. Рига, "Знание", 1976.

955441

Ц7иг.9

Составитель Г. Мыцык

Редактор Е. Папн Техред Л.Пекарь Корректор М.Демчик

Заказ 6468/72 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ 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