SU1603507A1 - Способ управлени многофазным инвертором напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Способ управлени  многофазным инвертором напр жени  может быть использован в частотно-регулируемом электроприводе. Цель изобретени  - улучшение качества выходного тока инвертора за счет улучшени  его гармонического состава. Это достигаетс  тем, что в системе со слежением за током по сигналу рассогласовани  с тактированием работы ключей инвертора от внешнего генератора вводитс  пропорциональна  зависимость изменени  периода тактовых импульсов пропорционально сигналу задани  тока нагрузки, что приводит к улучшению гармонического состава выходного тока. 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в многофазных инверторах напр жени , предназначенных дл  частотно-регулируемого электропривода.

Целью изобретени   вл етс  улучшение гармонического состава выходного тока.

В предложенном способе управлени  многофазным инвертером, выполненным на шести ключах, соедин кпцих фазы нагрузки с полюсами источника питани , формируют паЪазно сигналы задани  вькодного тока, измер ют мгновенные значени  тока нагрузки, формируют по- фазно сигналы рассогласовани  путем вычитани  сигналов задани  выходного тока из измеренных мгновенных значений тока фаз нагрузки, сравнивают меж,ду собой попарно сигналы рассогласовани  всех фаз, определ ют фазы, дл  которых сигнал рассогласовани  наибольший и наименьший по алгебраической величине, дл  фазы с наибольшим сигналом рассогласовани  подают сигнал управлени  на ключ, соедин ющий данную фазу с отрицательным полюсом источника питани  инвертора, а

:Дл  фазы с наименьшим сигналом рас-, согласовани  - на ключ, соедин ющий данную фазу с положительным полюсом источника питани  инвертора, ввод тс 

/новые операции, заключающиес  в том, что формируют тактовые импульсы с периодом следовани , пропорциональным амплитуде токов задани , запоминают знак и сравнительную относительно друг друга величину сигналов рассо-- гласовани  в моменты формировани  тактовых импульсов, сравнивают их со

05

О

оо

СП

О

знаками и величинами результата срав нени  сигналов рассогласовани  в момент формировани  предыдущего тактового импульса и при изменении знака и величин результатов сравнени  сигналов рассогласовани  фор1 1ируют и пфдают сигналы управлени  на ключи инвертора.

; На фиг. 1,2 представлены схемы устройства дл  реализации способа.

Устройство (фиг. 1)j реализующее П1|)едложенный способ, содержит трехфазный мостовой инвертор 1 напр жени  , выполненный на щести ключах

Ь- 1,, шунтированных обратными диодами,

тiзexфaзнyю нагрузку 2, блок 3 управлени  инвертором напр жени  и датчики 4 - 6 мгновенных значений фазных тЬков.

1(3035074

образовател  20 кодов, выходы которого подключены к входам блока 21 D-триггеров, общий счетньй вход которого соединен с выходом генера-. тора 10 тактовых импульсов. Выход источника опорного сигнала соединен с одним из входов аналогового сумматора 9, на другой вход которого подаетс  сигнал управлени  трехфазного генератора 7 по амплитуде сигнала задани  токов. Вьрсод аналогового сумматора 9 соединен с входом генератора 10 тактовых импульсов. Выходы блока 21 D-триггеров подключены к уп10

15

равл юищм входам ключей тора 1 напр жени .

20

инверУстр .ойство, реализующее предложенный способ пофаэного регулировани  входного тока трехфазного инвер Гора- напр жени , работает следун цим образом .

Нагрузка 2 питаетс  от инвертора 1 1СПЮЧИ 1 (-1 б которого управл ютс  от блока 3 управлени , на входы которого поступают сигналы U,-Ш,, определ юш|ие форму тока нагрузки, и сигналы осъ вырабатываемые датчиками 4-6 т ока. Пары ключей 1 и 1, 1 И 1, 1 5 и 1б переключаютс  противо- t(a3HO.

Блок управлени  (фиг. 2) содержит Генератор 7 трехфазного синусоидаль- Його сигнала с двум  входами управ- х(ени  по частоте U х и амшитуде U., Источник 8 управл емого опорного напр жени , аналоговый сумматор 9, уп- равл емьй -генератор 10 тактовых им- Пульсов, аналоговые сумматоры 11 - 13, компараторы 14 - 16 определени  Знаков сигналов рассогласовани , ком- параторы 17 - 19, преобразователь 20 кодов ,(ПК), блок 21 D-триггеров с общим счетным входом.

Выходы трехфазного генератора си нус;оидальньк сигналов, на два входа которого подаютс  сигналы управлени  по частоте и амплитуде, соединены с аналоговыми сумматорами 11 - 13, на вторые входы которых 1годключены со- ответствую ;ие датчики 4-6 мгновенных значений тока нагрузки. Выход аналогового сумматора 11 подключен к входам компараторов 14, 17, 18, выход аналогового сумматора 12 - к входам

компараторов 15,17,19, а выход анал;о гового сумматора 13 к входам компара торов 16 - 19. Выходы компараторов - 19 соединены с входами npeiравл юищм входам ключей тора 1 напр жени .

инвер

Устр.ойство, реализующее предложенный способ пофаэного регулировани  входного тока трехфазного инвер Гора- напр жени , работает следун цим образом .

0

5

дд

5

45

50

На входы трехфазного генератора 7 задающих сигна.лов подаютс  сигналы и г и и,, определ юище частоту и-амплитуду соответственно сигналов задани . Задаю1 1ие сигналы , опре- дел юи ие величину и форму токов в нагрузке, вычитаютс  в аналоговых сумматорах 11 - 13 из сигналов Ugci UQJ.J, пропорциональных мгновенным значени м токов в фазах нагрузки. Полученные при этом выходные сигналы рассогласовани  UU, поступают на компараторы 17 - 19, где сравниваютс  между собой. На выходе компаратора 17 по вл етс  значение логической единицы (А,5 1), еслиди Лиз, и логического нул  (А 0), если U.U,UU3. Анало- гично компаратору 17 работают компараторы 18 и 19:

, если fill,-JMIj и А 0,

если MJ-3;

, еслийи2 Лиз и А 0,

если би &из, .

Одновременно сигналы рассогласовани  iiU, -bUtj поступают на устройства 14 - 16 определени  знака, на выходах АО-А2 которых по вл ютс  значе-. ни  логической единицы, если поступившие на их входы сигналы положительные , и логического нул , если эти сигналы отрицательные„ Таюим образом, на входе преобразовател  20 кодов имеетс  шестиразр дный код, который несет информацию о знаке и сравнительной одна относительно другой величине сигналов ли, -/.Uj рассогласовани . Первые три разр да кода определ ют знаки сигналов рассогласовани  в каж- ;гой из трех фаз, а три последукщие - результаты их попарного сразнени .

Например, код 101100 означает, что сигналы рассогласовани  первой и третьей фаз положительны, а второй фазы -10 отрицательны, единица в четвертом разр де означает, что сигнал рассо- ,гласовани  в первой фазе больше, чем во второй, нуль в п том разр де означает , что сигнал рассогласовани  в первой фазе меньше, чем в третьей, а нуль в шестом разр де означает, что сигнал рассогласовани  со второй фазе

15

меньше, чем в третьей. Число возможных значений кода комбинатами переключени  ключей в трехфазном инверторе равно 24, и они характеризуют все возможные варианты расположени  сигналов рассогласовани  всех фаз относительно нул .

Выбор необходимой комбинатдии переключени  ключей по сформированному коду происходит так, чтобы обеспечить отслеживание с определенной ошибкой токов задани ,

, определенной схемы нагрузки (треугольник, звезда) сформированному коду ставитс  в соответствие комбинаци  переключени  ключей, определ ема  следую1цим образном. К фазе, сигнал рассогласовани  которой имеет наибольшую в алгебраическом смысле величину, необхо71;имо приложить отрицательное , а к фазе, сигнал рассогласовани  которой имеет наименьшую в указанном сигнале величину, - положительное напр жение.

Тогда в случае трехфазной нагрузки по схеме треугольник треть  фаза закорачиваетс , так как в этом случае все возможные комбинации приложени  напр жени  к фазам нагрузки определ ютс  как сочетани  из± И, О, -U,,, где и - напр жение источника питани . Из этого следует, что тогда, когда все три сигнала рассогласовани  отрицательны (это возможно при мести зна-- чени х кода комбинации переключени ), .возможны переключени  ключей, которые

тельны, а трг-; ий - отрицателен (шесть значений кода комбина ™ пере ключе1ш ), возможны переключени , пр которых будут уменьшатьс  сигналы-ра согласовани  во всех трех фазах.

При остальных 12 значени х кода возможны переключени , уменьгаак цие сигналы рассогласовани  в двух фазах

Если нагрузка трехфазна  по схеме звезда, все возможные комбинации приложени  напр жени  к фаз ам нагруз ки определ ютс  сочетани ми из сле- дую1 а1х значений фазных напр жений:

+ 3 3

в зтом случае выбор комбинации переключени  ключей по сформированному коду в соответствии с изложенным выше правилом осуществл етс  так чтобы вызвать уменьшение сигналов рассогласовани  в двух или трех фазах . Последнее возможно, если сигналы рассогласовани  не одного знака (12 значений кода комбинации переклю чени ) . Если знаки сигналов рассогла совани  одинаковы, то возможны переключени , уменьшаюшде сигналы рассогласовани  в двух фазах (12 значений

30 кода) .

Например, если на выходе по вилас комбИнатщ  101, то ключи ц,, будут включены, а ключи ,, выключены . Дл  рассматриваемого случа 

35 трехфазной нагрузки, сое7;иненной по

20

40

50

схеме треугольник, информатш  о знаке сигналов рассогласовани   вл етс  избыточной. Поэтому устройства 14-16 определени  знака, изображен ные па фиг. 2, не нужны. При этом код комбинатски переключени  трехразр дный . В этом слу чае ПК-функттиони- pyei в соответствии с таблитгей и может бьтть реализован на основе посто- 45  нного запоминаюшего устройства.

Состо ние выходов ПК мен етс  в . соответствии с текутцимт состо ни ми компараторов 14 - 19 в пределе с бес конечно большой частотой. Чтобы ее ограничить, сигналы ПК подаютс  на блок 21 D-триггеров, на обпоп счет- ньп вход которого поступают сигтталы тактовой частоты от генератора 10.

Состо ние вькодов блока 21 П-трт1Г

вызывают уменьшение сигнала рассогла- 55 герои будет измен тьс  в момент присовани  лишь в одной фазе - в той, в которой ок имеет максимгшьную по модулю величину. Однако если два сигнала , рассогласова}П11 в двух фазах положиходда очередного тактового при услов т , что состо ние .гходов ПК изментиюсь на предыду1 ем периоде cjTe допани  тактовых импульсов. Частота

0

5

тельны, а трг-; ий - отрицателен (шесть значений кода комбина ™ пере- ключе1ш ), возможны переключени , при которых будут уменьшатьс  сигналы-рассогласовани  во всех трех фазах.

При остальных 12 значени х кода возможны переключени , уменьгаак цие сигналы рассогласовани  в двух фазах.

Если нагрузка трехфазна  по схеме звезда, все возможные комбинации приложени  напр жени  к фаз ам нагрузки определ ютс  сочетани ми из сле- дую1 а1х значений фазных напр жений:

+ 3 3

в зтом случае выбор комбинации переключени  ключей по сформированному коду в соответствии с изложенным выше правилом осуществл етс  так, чтобы вызвать уменьшение сигналов рассогласовани  в двух или трех фазах . Последнее возможно, если сигналы рассогласовани  не одного знака (12 значений кода комбинации переключени ) . Если знаки сигналов рассогласовани  одинаковы, то возможны переключени , уменьшаюшде сигналы рассогласовани  в двух фазах (12 значений

30 кода) .

Например, если на выходе по вилась комбИнатщ  101, то ключи ц,, будут включены, а ключи ,, выключены . Дл  рассматриваемого случа 

35 трехфазной нагрузки, сое7;иненной по

0

40

50

схеме треугольник, информатш  о знаке сигналов рассогласовани   вл етс  избыточной. Поэтому устройства 14-16 определени  знака, изображенные па фиг. 2, не нужны. При этом код комбинатски переключени  трехразр дный . В этом слу чае ПК-функттиони- pyei в соответствии с таблитгей и может бьтть реализован на основе посто- 45  нного запоминаюшего устройства.

Состо ние выходов ПК мен етс  в . соответствии с текутцимт состо ни ми компараторов 14 - 19 в пределе с бесконечно большой частотой. Чтобы ее ограничить, сигналы ПК подаютс  на блок 21 D-триггеров, на обпоп счет- ньп вход которого поступают сигтталы тактовой частоты от генератора 10.

Состо ние вькодов блока 21 П-трт1Ггерои будет измен тьс  в момент приходда очередного тактового при услов т , что состо ние .гходов ПК изментиюсь на предыду1 ем периоде cjTe- допани  тактовых импульсов. Частота

коммутагрш ключей инвертора ограничена сверху частотой тактовых импульсов .

При заданных амплитуде и частоте, сигналов задание увеличени  уменьшает ошибку регулировани , так как частота коммутаи й ключей инвертора возрастает, и наоборот, при уменьшении f ошибка возрастает. При умень- шении амплитуды сигналов задани  при той же частоте f- относительна  ошибка будет возрастать и гармонический состав выходного тока будет ухудшатьс 

Поэтому в предложенном способе период-следовани  тактовых импульсов Т измен етс  пропорционально амплитуде сигналов задани , дл  чего сиг- нал и, задаю1ч;ий амплитуду токов зада нИ , складываетс  в аналоговом сумматоре 9 с опорным сигналом V , вырабатываемым источником 8, и подаетс  на вход управл емого генератора 10 так- товых импульсов. Необходимый диапазон Изменени  fтц в функ1щи будет опреде- .г( тьс  посто нной времени нагрузки Т„. ,4п  больших Т требуютс  более низкие Значени  fта Лл  малых Тц - более

йысокие значени  f

тч

Настройка, обеспечивающа  необхо- димый диапазон изменени  , осуще- йтвл етс  посредством изменени  вели- Чины и.оп. . .:-

Изменение частоты fту в предложен- ном способе в фунпии амплитуды тока задани  не вызывает увеличени  относительной ошибки регулировани  и ухудшени  гармонического состава тока при регулировании амплитуды тока зй дани . В предложенном способе управлени  мн огофазным инвертором коммутаци  ключей инвертора осуществл етс  в момант прихода тактовых импульсов,.период следовани  которых пропорционален сигналу задани  амплитуды токов, при условии, что на предьщущем периоде следовани  тактовых импульсов произошло изменение кода комбинации перекпю- чени  ютючей инвертора. Диапазон изменени  тактовой частоты определ етс  характером нагрузки, причем низка  частота соответствует максимальной амплитуде сигнала задани  тока, мак- симальна  частота - минимальной амплитуде сигнала задани  тока. Это обеспечивает улучшение качества выходного тока инвертора за счет уменьшени  амплитуды пульсаций тока нагрузки и улучшени  его гармонического состава при регулировании вниз амплитуды тока задани , что оказывает положительный эффект на колебание момента и скорости двигат ельной нагрузки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  многофазным инвертором напр жени , выполненным на шести ключах, соедин ющих фазы нагрузки с полюсами источника питани , зaключaюI JJ йc  в том, что формируют пофазно сигналы задани  выходного тока , измер ют мгновенные значени  тока фаз нагрузки, формируют пофазно сигналы рассогласовани  путем вьии- тани  сигналов задани  выходного тока из измеренных мгновенных значений .тока фаз нагрузки, сравнивают между собой попарно сигналы рассогласовани  всех фаз, определ ют фазы, дл  которых сигнал рассогласовани  наибольший и наименьший по алгебраической величине , дл  фазы с наибольиим сигналом рассогласовани  подают сигнал управлени  на ключ, соедин ю1чий даннуй фазу с отрицательным полюсом источника питани  инвертора, а дл  Лазы с наименьшим сигналом рассогласовани  - на ключ, соедин ю1а 1й данную фазу с положительным полюсом источника питани  инвертора, отличающи й- с   тем, что, с целью улучшени  качества выходного тока инвертора за счет улучшени  его гармонического состава , форьшруют тактовые импульсы с периодом следовани , пропорциональным амплитуде сигнала задани  выходного тока, запоминает знак и величину результата сравнени  сигналов рассогласовани  в моменты формиро вг.ни  тактовых импульсов, сравнивают их со знакам и величинами результата сравнени  сигналов рассогласовани  в момент формировани  предыдущего тактового импульса и при изменении знака и величины результата сравнени  сигналов рассогласовани  подают указанные сигналы управлени  на ключи инвертора.

   .160350710

   (уосто ние ПК и ключей инвертора дл  нагрузки по схеме треугольник

   Фиг.1