RU2389128C1 - Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter - Google Patents

Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter Download PDF

Info

Publication number
RU2389128C1
RU2389128C1 RU2008149212/09A RU2008149212A RU2389128C1 RU 2389128 C1 RU2389128 C1 RU 2389128C1 RU 2008149212/09 A RU2008149212/09 A RU 2008149212/09A RU 2008149212 A RU2008149212 A RU 2008149212A RU 2389128 C1 RU2389128 C1 RU 2389128C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
reference signal
modulating
frequency
phase
Prior art date
Application number
RU2008149212/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Иванов (RU)
Владимир Михайлович Иванов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2008149212/09A priority Critical patent/RU2389128C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2389128C1 publication Critical patent/RU2389128C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering. ^ SUBSTANCE: in method of width-pulse modulation based on comparison of one reference signal and three modulating sinusoid signals with simultaneous change of sign in modulating signals and variation of logical level of output control signals six times in a period in points that correspond to natural switching of output voltages, signal of serrated shape is used as a reference. At the same time in the first range of motor speed control frequency of reference signal is invariable. In the second range of speed control after changeover to mode of modulator saturation, specified frequency is formed to maintain permanent ratio of frequencies between reference and modulating signals. ^ EFFECT: improved quality of output voltage in the area of higher frequencies and coefficient of three-phase inverter power supply source utilisation, expanded range of speed control and reduction of losses in motor. ^ 4 dwg

Description

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано, например, в преобразователях частоты с широтно-импульсной модуляцией выходных напряжений.The invention relates to the field of converter technology and can be used, for example, in frequency converters with pulse-width modulated output voltages.

Известен способ формирования широтно-импульсных сигналов управления автономным инвертором путем сравнения сигнала несущей частоты треугольной формы и модулирующего напряжения синусоидальной формы [1], результатом которого является формирование серии импульсов, длительность которых изменяется по синусоидальному закону.A known method of generating a pulse-width control signal of an autonomous inverter by comparing a carrier signal of a triangular shape and a modulating voltage of a sinusoidal shape [1], the result of which is the formation of a series of pulses, the duration of which varies according to a sinusoidal law.

Для получения трехфазной системы сигналов управления инвертором используется один источник несущей частоты, задатчик трехфазного управляющего напряжения и три канала сравнения, в каждом из которых формируются два импульса управления ключами фазы инвертора.To obtain a three-phase system of control signals from the inverter, one carrier frequency source, a three-phase control voltage regulator, and three comparison channels are used, in each of which two control pulses of the inverter phase keys are generated.

Недостатком управления трехфазным инвертором по данному способу является наличие четных гармоник в спектре выходных напряжений.The disadvantage of controlling a three-phase inverter by this method is the presence of even harmonics in the spectrum of output voltages.

Известен способ формирования импульсов управления ключами трехфазного инвертора [2] путем сравнения по трем каналам одного цифрового опорного сигнала треугольной формы и трех цифровых сигналов задания, изменяющихся по частоте и амплитуде, причем в каждом из каналов сравнения формируют управляющий сигнал, соответствующий логической «1», если опорный сигнал меньше сигнала задания, и логическому «0», если опорный сигнал больше сигнала задания, который дополнительно с инверсным используют для управления верхним и нижним ключами соответствующей фазы инвертора. Модулирующие сигналы представляют собой дискретные выборки табличных значений синуса, развертка которых во времени осуществляется по прерываниям процессора, а амплитуда определяется законом частотного управления.A known method of generating control pulses of keys of a three-phase inverter [2] by comparing through three channels of one digital reference signal of a triangular shape and three digital reference signals that vary in frequency and amplitude, and in each of the comparison channels form a control signal corresponding to a logical "1", if the reference signal is less than the reference signal, and logical “0”, if the reference signal is larger than the reference signal, which is additionally used with the inverse to control the upper and lower keys phase of the inverter. Modulating signals are discrete samples of tabular sine values, which are scanned in time by processor interruptions, and the amplitude is determined by the law of frequency control.

Использование цифровых методов для формирования несущего и модулирующих сигналов позволяет повысить точность формирования управляющих сигналов. Однако фазные напряжения на обмотках двигателя несимметричны относительно оси ординат и, следовательно, спектр выходных напряжений содержит четные гармоники, оказывающие наибольшее влияние на момент и потери асинхронного двигателя.The use of digital methods for the formation of the carrier and modulating signals allows to increase the accuracy of the formation of control signals. However, the phase voltages on the motor windings are asymmetric about the ordinate axis and, therefore, the output voltage spectrum contains even harmonics that have the greatest influence on the torque and losses of the induction motor.

Известен способ [3] формирования широтно-импульсных сигналов управления автономным инвертором, содержащим две трехфазные группы силовых ключей с индивидуальной коммутацией и обратными диодами, основанный на сравнении несущего треугольного сигнала постоянной частоты и трех сдвинутых относительно друг от друга на треть периода модулирующих синусоидальных сигналов, квантованных по уровню и изменяющихся по частоте и амплитуде, причем в каждом из каналов сравнения формируется два широтно-импульсных сигнала управления нижним и верхним ключами фазы инвертора, дополняющих друг друга до периода опорного сигнала, длительность одного из них определяется моментами времени, когда значения несущего сигнала меньше модулирующего сигнала, а второго - значениями несущего сигнала, большими модулирующего сигнала. Формирование модулирующих сигналов осуществляется кольцевым счетчиком импульсов, частота которых определяет период выходных напряжений инвертора, и перемножающим цифроаналоговым преобразователем, весовые сопротивления которого распределены по синусоидальному закону, а опорное напряжение пропорционально частоте импульсов.A known method [3] of generating pulse-width control signals of an autonomous inverter containing two three-phase groups of power switches with individual switching and reverse diodes, based on a comparison of a carrier triangular signal of constant frequency and three modulating sinusoidal signals shifted relative to each other by a third of the period quantized in level and varying in frequency and amplitude, and in each of the comparison channels two pulse-width control signals of the lower and upper cells are formed In the phase of the inverter, complementing each other before the period of the reference signal, the duration of one of them is determined by the times when the values of the carrier signal are less than the modulating signal, and the second - by the values of the carrier signal larger than the modulating signal. The formation of modulating signals is carried out by an annular pulse counter, the frequency of which determines the period of the output voltages of the inverter, and by a multiplying digital-to-analog converter, the weight resistances of which are distributed according to a sinusoidal law, and the reference voltage is proportional to the frequency of the pulses.

Недостатком данного способа формирования управляющих сигналов является то, что выходные напряжений инвертора асимметричны относительно оси ординат и, следовательно, их спектр содержит четные гармоники.The disadvantage of this method of generating control signals is that the output voltages of the inverter are asymmetric with respect to the ordinate axis and, therefore, their spectrum contains even harmonics.

Наиболее близким по технической сущности и по совокупности принципов реализации к заявляемому изобретению является способ формирования широтно-импульсных сигналов управления автономным инвертором [4], выбранный в качестве прототипа.The closest in technical essence and in the totality of the principles of implementation to the claimed invention is a method for generating pulse-width control signals of an autonomous inverter [4], selected as a prototype.

Способ формирования широтно-импульсных сигналов управления автономного инвертора, содержащего в каждой фазе полумост из последовательно соединенных первого и второго силового ключа и полумост обратных вентилей, подключенных соответственно к первому и второму выводу источника питания, а средней точкой к соответствующей фазе асинхронного двигателя, состоящий в том, что формирование импульсов управления осуществляют путем сравнения одного опорного сигнала треугольной формы и трех модулирующих синусоидальных сигналов задания, изменяющихся по частоте и амплитуде, причем в каждом из трех каналов сравнения формируют высокий уровень широтно-импульсного сигнала, если опорный сигнал меньше сигнала задания, и низкий уровень, если опорный сигнал больше сигнала задания, и формируют в каждом из трех выходных каналов два сопряженных, инверсных относительно друг друга, выходных сигнала управления первого и второго ключа соответствующей фазы инвертора, кроме того, дополнительно изменяют знак модулирующих сигналов на противоположный шесть раз за период в моменты времени, соответствующие точкам естественной коммутации выходных напряжений, и одновременно с коммутацией модулирующих сигналов инвертируют сигналы выходных каналов по отношению к широтно-импульсным сигналам каналов сравнения.A method for generating pulse-width control signals of an autonomous inverter containing in each phase a half-bridge from the first and second power switches connected in series and a half-bridge of check valves connected respectively to the first and second output of the power source, and the mid-point to the corresponding phase of the induction motor, consisting in that the formation of control pulses is carried out by comparing one reference signal of a triangular shape and three modulating sinusoidal reference signals, changing frequency and amplitude, moreover, in each of the three comparison channels, a high level of a pulse-width signal is generated if the reference signal is less than the reference signal, and low if the reference signal is larger than the reference signal, and two conjugate are formed in each of the three output channels, inverse relative to each other, the output control signal of the first and second key of the corresponding phase of the inverter, in addition, additionally change the sign of the modulating signals to the opposite six times during the period at time points, respectively corresponding to the points of natural switching of the output voltages, and simultaneously with the switching of modulating signals, invert the signals of the output channels with respect to the pulse-width signals of the comparison channels.

Использование треугольного сигнала обеспечивает формирование выходного напряжения с заданным числом тактов модуляции при частоте треугольного несущего сигнала вдвое меньшего пилообразного сигнала. Однако при регулировании частоты выше основной форма выходных напряжений искажается как по амплитуде, так и по фазе, что приводит к появлению дополнительных гармоник. Данный недостаток обусловлен тем, что уменьшается полоса пропускания модулятора из-за снижения соотношения между несущей и моделирующей частотами.The use of a triangular signal provides the formation of an output voltage with a given number of modulation clocks at a frequency of a triangular carrier signal half the sawtooth signal. However, when controlling the frequency above the main form of the output voltage is distorted both in amplitude and in phase, which leads to the appearance of additional harmonics. This disadvantage is due to the fact that the bandwidth of the modulator is reduced due to a decrease in the ratio between the carrier and the modeling frequency.

Сущность изобретения заключается в решении задачи формирования напряжений инвертора с минимальным содержанием гармоник в расширенном диапазоне выходных частот и напряжений.The essence of the invention is to solve the problem of forming the voltage of the inverter with a minimum harmonic content in an extended range of output frequencies and voltages.

Технический результат заключается в повышении качества выходного напряжения в области верхних частот. При этом одновременно повышается коэффициент использования источника питания трехфазного инвертора, расширяется диапазон регулирования скорости и снижаются потери в двигателе.The technical result consists in improving the quality of the output voltage in the high frequency region. At the same time, the coefficient of use of the three-phase inverter power supply is simultaneously increased, the range of speed regulation is expanded, and losses in the motor are reduced.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе формирования широтно-импульсных сигналов управления автономного инвертора, содержащего в каждой фазе полумост из последовательно соединенных первого и второго силового ключа и полумост обратных вентилей, подключенных соответственно к первому и второму выводу источника питания, а средней точкой к соответствующей фазе асинхронного двигателя, состоящей в том, что формирование импульсов управления осуществляют путем сравнения одного опорного сигнала и трех модулирующих синусоидальных сигналов задания, изменяющихся по частоте и амплитуде, в каждом из трех каналов сравнения формируют высокий уровень широтно-импульсного сигнала, если опорный сигнал меньше сигнала задания, и низкий уровень, если опорный сигнал больше сигнала задания, и формируют в каждом из трех выходных каналов два сопряженных, инверсных относительно друг друга, выходных сигнала управления первого и второго ключа соответствующей фазы инвертора, причем знак модулирующих сигналов изменяют на противоположный шесть раз за период в моменты времени, соответствующие точкам естественной коммутации выходных напряжений, и одновременно с коммутацией модулирующих сигналов инвертируют сигналы выходных каналов по отношению к широтно-импульсным сигналам каналов сравнения, согласно изобретению, в качестве опорного сигнала используют сигнал пилообразной формы, причем в первом диапазоне регулирования скорости двигателя частота опорного сигнала неизменна, а во втором - при переходе в режим насыщения модулятора ее формируют с поддержанием постоянства соотношения частот между опорным и модулирующим сигналами.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of generating pulse-width control signals of an autonomous inverter, containing in each phase a half-bridge from the first and second power switches connected in series and a half-bridge of check valves connected respectively to the first and second output of the power source, and the middle point to the corresponding phase of the induction motor, which consists in the fact that the formation of control pulses is carried out by comparing one reference signal and three modules sinusoidal reference signals, varying in frequency and amplitude, in each of the three comparison channels form a high level of the pulse-width signal if the reference signal is less than the reference signal, and low if the reference signal is larger than the reference signal, and form in each of the three output two conjugate channels, inverse with respect to each other, the output control signal of the first and second key of the corresponding phase of the inverter, and the sign of the modulating signals is reversed six times in a period in m The time points corresponding to the points of natural switching of the output voltages, and simultaneously with the switching of the modulating signals, invert the signals of the output channels with respect to the pulse-width signals of the comparison channels, according to the invention, a sawtooth signal is used as a reference signal, and in the first range of the motor speed regulation, the reference signal is unchanged, and in the second, upon transition to the saturation mode of the modulator, it is formed while maintaining a constant frequency ratio between in the reference and modulating signals.

Проведенный заявителем поиск по патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения.A search by the applicant for patent and scientific and technical sources of information made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed us to identify the set of essential in relation to perceived by the applicant the technical result of the distinguishing features set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “Новизна”.Therefore, the claimed invention meets the condition of “Novelty”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “Изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижения технического результата, в частности, заявленное изобретение характеризуется изменением принципа формирования управляющих сигналов, которое приводит к улучшению формы выходных напряжений и расширению диапазона выходных частот и напряжений, характеризуемых минимальным содержанием гармоник.To verify the compliance of the claimed invention with the condition “Inventive step”, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, since the prior art determined by the applicant has not revealed the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of a technical result, in particular, the claimed invention is characterized by a change in the principle of generating control signals, which leads to an improvement in the shape of the output voltages and the expansion of the range of output frequencies and voltages, character proxy minimal harmonic content.

Не зависимо от типа используемых сигналов (аналоговых, цифроаналоговых или цифровых) особенности способа модуляции связаны с изменением формы опорного сигнала и алгоритма формирования импульсов управления инвертором.Regardless of the type of signals used (analog, digital-to-analog or digital), the features of the modulation method are associated with a change in the shape of the reference signal and inverter pulse generation algorithm.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «Изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition of "Inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены: на фиг.1 - схема автономного трехфазного инвертора для реализации способа, на фиг.2 - пример устройства для реализации предложенного способа модуляции, на фиг.3, 4 - диаграммы управляющих импульсов и напряжений.The invention is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a diagram of an autonomous three-phase inverter for implementing the method, FIG. 2 is an example of a device for implementing the proposed modulation method, and FIGS. 3 and 4 are diagrams of control pulses and voltages.

Автономный инвертор содержит три полумоста полностью управляемых ключей V1-V6 и три полумоста неуправляемых обратных вентилей D7-D12. Каждый из полумостов фазы инвертора содержит последовательно соединенные первый и второй ключи, подключенные соответственно к первому и второму выводам источника питания, а средней точкой к соответствующей фазе асинхронного двигателя М.Autonomous inverter contains three half-bridge fully controlled keys V1-V6 and three half-bridge uncontrolled check valves D7-D12. Each of the half-bridges of the inverter phase contains serially connected first and second keys connected respectively to the first and second terminals of the power source, and the middle point to the corresponding phase of the asynchronous motor M.

Устройство управления автономным инвертором (фиг.2) содержит задатчик 1 частоты, выход которого подключен через последовательно соединенные блок 2 формирования фазы и трехфазный формирователь 3 синусоидальных напряжений к трем первым входам блока 4 перемножения, а к его четвертому входу - через функциональный преобразователь 5. Три выхода блока 4 в одном случае подключены через последовательно соединенные трехканальные коммутатор 6 знака, блок 7 сравнения и коммутатор 8 уровня к трем входам формирователя 9 импульсов управления ключами инвертора, а в другом - к блоку 10 формирования коммутационных интервалов, выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов 6 и 8. Выход задатчика 1 дополнительно подключен к входам порогового блока 11 и коммутатора 12. Второй вход коммутатора 12 соединен с выходом задатчика опорной частоты 13, а выход через генератор 14 опорного пилообразного сигнала подключен к четвертому входу блока 7 сравнения. Управляющий вход коммутатора 12 подключен к выходу порогового блока 11.The autonomous inverter control device (FIG. 2) contains a frequency adjuster 1, the output of which is connected through a series-connected phase forming unit 2 and a three-phase sinusoidal voltage generator 3 to the first three inputs of the multiplication unit 4, and to its fourth input through a functional converter 5. Three the outputs of block 4 in one case are connected through series-connected three-channel switch 6 of the sign, the comparison unit 7 and the switch of level 8 to three inputs of the shaper 9 impulses of key management torus, and in another - to the block 10 of the formation of switching intervals, the output of which is connected to the control inputs of the switches 6 and 8. The output of the master 1 is additionally connected to the inputs of the threshold block 11 and the switch 12. The second input of the switch 12 is connected to the output of the reference frequency knob 13, and the output through the generator 14 of the reference sawtooth signal is connected to the fourth input of block 7 comparison. The control input of the switch 12 is connected to the output of the threshold block 11.

Регулирование скорости асинхронного двигателя осуществляется путем изменения частоты питающих напряжений с одновременным изменением их амплитудных значений. Формирование напряжений осуществляется инвертором (фиг.1) за счет коммутации силовых ключей V1-V6, порядок работы которых определяет направление тока в обмотках двигателя, а рассогласование времен включения между верхним и нижним ключом фазы инвертора - величину среднего напряжения фазы на интервале коммутации. Для формирования синусоидальных токов в фазах двигателя используется широтно-импульсная модуляция напряжений по синусоидальному закону. Улучшение формы и гармонического состава выходных напряжений достигается за счет использования пилообразного опорного сигнала. Вариант устройства управления инвертором для реализации предложенного способа показан на фиг.1.The speed control of an induction motor is carried out by changing the frequency of the supply voltage with a simultaneous change in their amplitude values. The formation of voltages is carried out by the inverter (Fig. 1) due to the switching of power switches V1-V6, the operation procedure of which determines the direction of current in the motor windings, and the mismatch of the switching times between the upper and lower keys of the inverter phase is the average phase voltage on the switching interval. For the formation of sinusoidal currents in the phases of the motor, pulse-width modulation of voltages is used according to a sinusoidal law. Improving the shape and harmonic composition of the output voltage is achieved through the use of a sawtooth reference signal. An embodiment of an inverter control device for implementing the proposed method is shown in FIG.

Частота выходных напряжений формируется задатчиком 1, а соотношение между частотой и выходным напряжением инвертора, определяющее закон частотного регулирования, задается с помощью функционального преобразователя. Опорная фаза модулирующих сигналов формируется с помощью блока 2, а с помощью блока 5 задается их амплитудное значение. Формирование системы трехфазных модулирующих сигналов, сдвинутых относительно друг друга на угол 2π/3, осуществляется формирователем 3, а модуляция их по амплитуде - блоком перемножения 4. Формирование широтно-импульсных сигналов управления осуществляется с помощью трехканального блока сравнения 7. Причем в каждом из каналов производят сравнение модулирующего сигнала соответствующей фазы с общим для всех каналов несущим сигналом пилообразной формы, вырабатываемым генератором 11. Модулирующий и несущий сигналы канала фазы а блока 7 показаны на фиг.3, там же представлены широтно-импульсные сигналы а, b, с на выходах каналов сравнения. Для улучшения формы выходных напряжений Ua, Ub, Uc инвертора знак модулирующих сигналов изменяют шесть раз за период, в моменты времени соответствующие точкам естественной коммутации, когда напряжения двух фаз равны друг другу. Определение данных интервалов осуществляется с помощью блока 10, выходной сигнал d с которого поступает на управляющие входы коммутаторов 6 и 8. Одновременно с изменением знака модулирующих сигналов производят изменение логического уровня широтно-импульсных сигналов блока 7 на противоположный уровень. Это осуществляется с помощью блока 8, которой подключает на свой выход прямой или инверсный сигнал блока 7 в зависимости от интервала коммутации. Выходные сигналы а~, b~, с~ блока 8 поступают на блок 9, где производится формирование для каждой фазы пар комплиментарных сигналов а1,а2, b1,b2, с1,с2 управления верхними и нижними ключами инвертора. Для исключения сквозных токов передний фронт сигнала, по которому производится переключение работы с верхнего на нижний ключ фазы инвертора или наоборот, формируют с задержкой. Использование в качестве опорного сигнала пилообразной формы позволяет по сравнению с треугольным сигналом расширить полосу пропускания модулятора. При этом частота опорного сигнала увеличивается в два раза, а частота коммутации ключей инвертора остается без изменения.The frequency of the output voltages is generated by the setter 1, and the ratio between the frequency and the output voltage of the inverter, which determines the law of frequency regulation, is set using the functional converter. The reference phase of the modulating signals is generated using block 2, and using block 5 their amplitude value is set. The system of three-phase modulating signals, shifted relative to each other by an angle of 2π / 3, is formed by the driver 3, and their amplitude modulation is performed by the multiplication unit 4. The pulse-width control signals are generated using a three-channel comparison unit 7. Moreover, in each channel comparison of the modulating signal of the corresponding phase with the common sawtooth carrier signal generated by the generator 11. The modulating and carrier signals of the phase a channel of block 7 are shown us in Figure 3, there is represented pulse width signals and, b, c channels at the outputs of the comparison. To improve the shape of the output voltages U a , U b , U c of the inverter, the sign of the modulating signals is changed six times during the period at the time points corresponding to the points of natural switching, when the voltage of the two phases are equal to each other. The determination of these intervals is carried out using block 10, the output signal d from which is supplied to the control inputs of the switches 6 and 8. Simultaneously with the change in the sign of the modulating signals, the logical level of the pulse-width signals of block 7 is changed to the opposite level. This is done using block 8, which connects a direct or inverse signal of block 7 to its output, depending on the switching interval. The output signals a ~ , b ~ , c ~ of block 8 are sent to block 9, where for each phase pairs of complementary signals a1, a2, b1, b2, c1, c2 are generated for controlling the upper and lower keys of the inverter. To eliminate through currents, the leading edge of the signal, by which the operation is switched from the upper to the lower key of the inverter phase or vice versa, is formed with a delay. The use of a sawtooth shape as a reference signal allows expanding the modulator bandwidth in comparison with a triangular signal. In this case, the frequency of the reference signal is doubled, and the switching frequency of the inverter keys remains unchanged.

В диапазоне низких частот инвертора генератор 14 работает на фиксированной частоте, значение которой определяется уставкой задатчика 13. Это позволяет обеспечить приемлемые коммутационные процессы и непрерывность тока при работе на активно-индуктивную нагрузку, которую представляют фазы двигателя. Во втором диапазоне для избежания амплитудных и фазовых искажений выходных напряжений инвертора переходят на режим работы с сохранением постоянства соотношения между несущей (опорной) частотой и модулирующей частотами. Минимум искажений напряжений обеспечивается при выборе соотношения, кратном шести (фиг.4). Частота генератора 14 в этом случае пропорциональна выходному сигналу задатчика 1. Переключение сигнала управления частотой генератора 14 осуществляется с помощью порогового блока 11 и коммутатора 12. Данное переключение производят при переходе модулятора в режим насыщения. Сигналы канала фазы а блока 7 показаны на фиг.4.In the low frequency range of the inverter, the generator 14 operates at a fixed frequency, the value of which is determined by the setpoint of the setter 13. This allows for acceptable switching processes and continuity of current when operating on an active-inductive load, which is represented by the phases of the motor. In the second range, in order to avoid amplitude and phase distortions of the inverter output voltages, they switch to the operating mode while maintaining a constant relationship between the carrier (reference) frequency and the modulating frequencies. A minimum of voltage distortion is provided when choosing a ratio that is a multiple of six (figure 4). The frequency of the generator 14 in this case is proportional to the output signal of the setter 1. The frequency control signal of the generator 14 is switched using the threshold unit 11 and the switch 12. This switching is performed when the modulator enters saturation mode. The phase channel signals of block 7 are shown in FIG.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates that when using the claimed method the following set of conditions:

- признаки, характеризующие сущность изобретения, в принципе, могут быть многократно использованы в преобразователях частоты для управления скоростью электродвигателей в различных областях промышленности с получением технического результата, заключающегося в повышении коэффициента использования источника питания и качества выходных напряжений трехфазного инвертора;- the signs characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in frequency converters to control the speed of electric motors in various industries with obtaining a technical result, which consists in increasing the utilization of the power source and the quality of the output voltages of the three-phase inverter;

- для реализации способа могут быть использованы как аналоговые, так и аналого-цифровые средства управления, в том числе микроконтроллеры с трехканальными ШИМ модуляторами;- to implement the method, both analog and analog-to-digital controls can be used, including microcontrollers with three-channel PWM modulators;

- средства, осуществляющие заявленное изобретение, независимо от их вида, модификации каналов сравнения, порядка 6-ти тактной коммутации и формы пилообразного опорного сигнала способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- means that implement the claimed invention, regardless of their type, modification of the comparison channels, about 6-cycle switching and the shape of the sawtooth reference signal capable of achieving the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “Промышленная применимость”.Therefore, the claimed invention meets the condition of "Industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергоатомиздат, 1982, с.155-157, рис.3.70.1. Bulgakov A.A. Frequency control of induction motors. - M.: Energoatomizdat, 1982, p. 155-157, Fig. 3.70.

2. Казаченко В.Ф. Микроконтроллеры: руководство по применению 16-разрядных микроконтроллеров Intel MCS-196/296 во встроенных системах управления. - М.: Издательство ЭКОМ, 1997, с.342-361, рис.11.6, рис.11.14.2. Kazachenko V.F. Microcontrollers: A guide for using 16-bit Intel MCS-196/296 microcontrollers in embedded control systems. - M.: Ekom Publishing House, 1997, p.342-361, fig. 11.6, fig. 11.14.

3. Патент Великобритании №1190847, кл. H02m 7/72, 1970.3. UK patent No. 1190847, CL H02m 7/72, 1970.

4. Патент РФ №2326486, кл. Н02М 7/5395, 2006.4. RF patent №2326486, cl. H02M 7/5395, 2006.

Claims (1)

Способ формирования широтно-импульсных сигналов управления автономного инвертора, содержащего в каждой фазе полумост из последовательно соединенных первого и второго силовых ключей и полумост обратных вентилей, подключенных соответственно к первому и второму выводам источника питания, а средней точкой к соответствующей фазе асинхронного двигателя, состоящий в том, что формирование импульсов управления осуществляют путем сравнения одного опорного сигнала и трех модулирующих синусоидальных сигналов задания, изменяющихся по частоте и амплитуде, причем знак модулирующих сигналов изменяют на противоположный шесть раз за период в моменты времени, соответствующие точкам естественной коммутации выходных напряжений, в каждом из трех каналов сравнения формируют высокий уровень широтно-импульсного сигнала, если опорный сигнал меньше сигнала задания, и низкий уровень, если опорный сигнал больше сигнала задания, и формируют в каждом из трех выходных каналов два сопряженных инверсных относительно друг друга выходных сигнала управления первого и второго ключей соответствующей фазы инвертора и одновременно с коммутацией модулирующих сигналов инвертируют сигналы выходных каналов по отношению к широтно-импульсным сигналам каналов сравнения, отличающийся тем, что в качестве опорного сигнала используют сигнал пилообразной формы, причем в первом диапазоне регулирования скорости двигателя частота опорного сигнала неизменна, а во втором - при переходе в режим насыщения модулятора ее формируют с поддержанием постоянства соотношения частот между опорным и модулирующим сигналами. A method for generating pulse-width control signals of an autonomous inverter containing in each phase a half bridge of series connected first and second power switches and a half bridge of check valves connected respectively to the first and second terminals of the power source, and the midpoint to the corresponding phase of the induction motor, consisting in that the formation of control pulses is carried out by comparing one reference signal and three modulating sinusoidal reference signals that vary in frequency and amplitude, and the sign of the modulating signals is reversed six times during the period at time instants corresponding to the points of natural switching of the output voltages, in each of the three comparison channels a high level of a pulse-width signal is generated if the reference signal is less than the reference signal, and a low level, if the reference signal is larger than the reference signal, and in each of the three output channels, two conjugate control signals of the first and second keys are inverted relative to each other, respectively phase of the inverter and simultaneously switching the modulating signals invert the signals of the output channels with respect to the pulse-width signals of the comparison channels, characterized in that the sawtooth waveform is used as the reference signal, and in the first range of the motor speed control, the frequency of the reference signal is unchanged, and the second - when switching to the saturation mode of the modulator, it is formed while maintaining a constant frequency ratio between the reference and modulating signals.
RU2008149212/09A 2008-12-12 2008-12-12 Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter RU2389128C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008149212/09A RU2389128C1 (en) 2008-12-12 2008-12-12 Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008149212/09A RU2389128C1 (en) 2008-12-12 2008-12-12 Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2389128C1 true RU2389128C1 (en) 2010-05-10

Family

ID=42674052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008149212/09A RU2389128C1 (en) 2008-12-12 2008-12-12 Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389128C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482595C1 (en) * 2011-12-19 2013-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "СИБНАНОТЕХ" Method of frequency converter control
RU2556874C1 (en) * 2014-03-20 2015-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Control method of self-commutated inverter
RU2558722C1 (en) * 2014-04-16 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Independent three-phase inverter control method
RU2566740C1 (en) * 2014-09-16 2015-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Three-phase asynchronous motor control device
CN105227040A (en) * 2014-05-30 2016-01-06 伊顿公司 The current-sharing control method of frequency converter parallel connection and control system
RU2654295C1 (en) * 2016-11-23 2018-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Autonomous voltage inverter control method
RU2660809C1 (en) * 2017-04-10 2018-07-10 Илья Николаевич Джус Frequency converter control method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482595C1 (en) * 2011-12-19 2013-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "СИБНАНОТЕХ" Method of frequency converter control
RU2556874C1 (en) * 2014-03-20 2015-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Control method of self-commutated inverter
RU2558722C1 (en) * 2014-04-16 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Independent three-phase inverter control method
CN105227040A (en) * 2014-05-30 2016-01-06 伊顿公司 The current-sharing control method of frequency converter parallel connection and control system
CN105227040B (en) * 2014-05-30 2018-11-13 伊顿公司 The current-sharing control method and control system of frequency converter parallel connection
RU2566740C1 (en) * 2014-09-16 2015-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Three-phase asynchronous motor control device
RU2654295C1 (en) * 2016-11-23 2018-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Autonomous voltage inverter control method
RU2660809C1 (en) * 2017-04-10 2018-07-10 Илья Николаевич Джус Frequency converter control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2389128C1 (en) Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter
US6023417A (en) Generalized discontinuous pulse width modulator
US8223517B2 (en) Power converting apparatus with main converter and sub-converter
EP2017947B1 (en) Matrix converter, and control method for the matrix converter
US5736825A (en) Method and apparatus for linearizing pulse width modulation by modifying command voltges
US5610806A (en) Pulse width modulation method for driving three phase power inverter/converter switches with balanced discontinuous phase commands
US9270168B2 (en) Electromagnetic interference (EMI) reduction in multi-level power converter
KR102009509B1 (en) Apparatus and method for generating offset voltage of 3-phase inverter
Sanjay et al. Symmetrical multilevel cascaded H-bridge inverter using multicarrier SPWM technique
JPH09308256A (en) Pwm inverter apparatus
Babu Comparative analysis of cascadeded multilevel inverter for phase disposition and phase shift carrier PWM for different load
CN106953536A (en) A kind of many level sinusoidal pulse width modulation methods
RU2326486C1 (en) Method of width-pulse signals formation for control of autonomous inverter
US4321663A (en) Process of pulse duration modulation of a multi-phase converter
KR101966318B1 (en) Sinlge phase pwm converter for high-speed railway propulsion system using discontinuous modulation and method of controlling the same
Bradaschia et al. A generalized scalar pulse-width modulation for nine-switch inverters: An approach for non-sinusoidal modulating waveforms
US4599686A (en) Method and apparatus for driving a transistorized polyphase pulse inverter
Bashi et al. Generation of triggering signals for multilevel converter
CN108282104B (en) Modulation and voltage stabilization control method suitable for single-power-supply binary hybrid cascaded H-bridge multi-level inverter
RU2414800C1 (en) Method of scalar control of (3×3)-phase matrix frequency converter
KR20160146363A (en) Method for compensating line voltage of multi-phase inverter
RU2379819C2 (en) Method to control three-phase bridge converter
Khan et al. Delta and adaptive delta modulated single phase AC/AC converter
CN102148581B (en) Multicarrier TPWM (Trapezoidal Pulse Width Modulation) method based on position reverse-phase cross of sawtooth waves
RU2620129C1 (en) Control method for independent voltage inverter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101213