SU576651A1 - Способ управлени инвертором напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области вентильной преобразовательной техники и может быть использовано в преобразовател х частоты (автономных инверторах напр жени ) с широтно-импульсным формированием выходного напр жени .

Известен способ управлени  антономными инверторами путем широтно-импульсного регулировани  ШИР 1. Недостатком этого способа  вл етс  низкое качество выходного напр жени  (тока) инвертора на низких частотах .

Известен также способ управлени  автономными инверторами путем широтно-импульсной модул ции (ШИМ) длительности последовательности пр моугольных импульсов по синусоидальному закону 2. По этому способу формируютс  три последовательности импульсов , следующих с определенной (тактовой) частотой , длительность которых промодулирована по закону модулирующего напр жени  (синусоидальной формы). Недостатком  вл етс  несимметри  напр жени  по полуволнам и фазам в случае многофазного по выходу инвертора . Указанный недостаток становитс  особенно заметным при отношении тактовой частоты к частоте модулирующего напр жени  меньшем дес ти - двенадцати. Несимметри  может возникнуть и из-за неидентичности каналов модул ции, что приведет к

2

дополнительной несимметрии трех последовательностей импульсов.

Другой недостаток известного снособа - ограниченность верхнего значени  частоты выходного напр жени , что св зано с посто нством тактовой частоты, котора  не может быть выбрана очень высокой из-за роста коммутационных потерь в вентил х.

Наиболее близким по технической слщпости к изобретению  вл етс  способ управлени  инвертором напр жени , при котором формируют три последовательности импульса управлени , длительность которых модулирована по синусоидальному закону 3. Недостатком этого способа  вл етс  неснмметри  выходного напр женн  и ограниченность верхнего значени  частоты выходного напр жени .

По предлагаемому способу дл  повыщенн  симметрии выходного напр лчени  и увеличени  верхнего значени  его частоты носледовательности импульсов дл  управлени  вентил ми инвертора формируют с периодом, равным /6 части перпода выходного напр жени ,

в конце периода каждой последовательности ввод т импульс одинаковой длительности, присутствующий на всех частотах, причем импульсы управлени  каждой фазы формируют путем циклической перестановки указанных

последовательностей импульсов с частотой,

равной шестикратному значению частоты выходного напр жени .

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее предложенный способ; на фиг. 2-4 - диаграммы, по сн юпще предлагаемый способ . При этом на фиг. 2 изображены модулирующие напр жени  дл  известного (фиг. 2, а) и предлагаемого (фиг. 2, б, в, г способов управлени ; фиг. 3, а-3 иллюстрирует получение импульсных последовательностей дл  унравлепи  вентил ми; фиг. 3, и, к, л - форму выходного нанр жени  на низких частотах; на фиг. 4 изображена форма напр жени  на высщих частотах.

Дл  удобства рассмотрени  иллюстраци  данного способа приведена применительно к трехфазному по выходу инвертору с  вным звеном посто нного тока дл  случа  односторонней синусоидальной широтно-импульсной модул ции.

Инвертор собран по мостовой схеме, состо щей из шести вентилей l-f-6 со свойствами полностью управл емых приборов, шести обратных диодов 74-12 и нагрузки 13-15, соответствующей трем фазам А, В, С трехфазной нагрузки.

Период модулирующего наир жеии  (а значит и выходиого напр жени  иивертора) разбиваетс  на шесть равных частей, как показано на фиг. 2, а. Если задать форму модулирующего напр жени  только на одной шестой части периода во всех трех фазах (кривые X, У, Z на первом участке фиг. 2,а), то напр жение на остальных участках периода (участки И-VI на фиг. 2) может быть получено путем пиклической перестановки через одну щестую часть периода кривых X, У, Z. Очередиость следовани  заданных кривых модулирующего напр л ени  по участкам дл  всех фаз приведена на фиг. 2, а под диаграммой.

В действительности крива  модулирующего напр жени  синусоидальной формы (фиг. 2, а) в  вном виде не синтезируетс  из указанных участков, а форма модулирующего напр жени , используемого в системе, имеет вид, изображенный на фиг. 2,6 - 2, г. Таким образом, трехфазна  система модулирующего напр жени  синусоидальной формы заменена трем  (X, У, Z) модулирующего напр жени  специальной формы. Ступенчата  аппроксимаци  этих кривых позвол ет легко их генерировать методом суммировапи  импульсов равной длительности.

Под действием трех модулирующих напр жений (фиг. 2, б-2, г) в трех каналах формируютс  модулированные по длительности три последовательности импульсов управлени . Подключа  в соответствии с таблицей фиг. 2, а вентили фазы А на одну шестую часть периода поочередно к каналам модул ции X-Y, Z-X, Y-Z, сформируем напр жение фазы А инвертора (знак минус в таблице говорит о том, что в вентильной группе фазы включаютс  вентили, обеспечивающие формирование отрицательного напр жени  на выходе , а знак плюс - положительного напр жени ). Соответствующим образом подключаютс  и вентильные группы фаз В и С.

Так как в формировании напр жени  каждои фазы участвуют поочередно все три канала модул ции длительности импульсов управлени  дл  вентилей, то любое изменение характеристик одного канала (дрейф, искажение закона модул ции) приведет к одинаковому

изменению выходных напр жений всех трех фаз инвертора, т. е. не нарущит симметрии по полуволнам и фазам. В известной системе изменение характеристик одного канала, т. е. одной фазы модулирующего напр жени , приведет к искажению выходного напр жени  этой фазы.

Дл  устранени  ограниченности верхнего значени  частоты выходного напр жени  в каждой щестой части периода выходного напр жени , помимо щиротно-модулированных по сипусоидальному закону импульсов (условно ниже называемых «импульсами ШИМ), вводитс  один широтно-регулируемый импульс одинаковой длительности дл  всех трех каналов , т. е. дл  всех фаз (условно называемый ниже «импульсом ШИР). Соответствующие диаграммы приведены на фиг. 3.

Импульсы задающего генератора (фиг. 3, а), пересчитанные на восемь (фиг. 3, б циклоимпульсы ), задают длительность шестой части периода выходного напр жени  инвертора (коэффициент пересчета равен выбранному числу стуценек при аппроксимации кривой модулирующего напр жени ). Из циклоимпульсов (фиг. 3, б) путем задержки (управл емой ) на (1+К.)Тт, где Тт - период тактовой частоты, а К выбираетс  между нулем и единицей, получаютс  последовательности основных циклоимпульсоБ (фиг. 3,б). Между

основными циклоимпульсами формируютс  модулирующие напр жени  каналов X, У, Z (фиг. 3, г. Циклоимпульсы синхронизируют и тактовое пилообразное напр жение, имеющее длительность Гт («пила ШИМ - фиг. 3,г),

причем это напр жение вырабатываетс  до тех пор, пока момент окончани  пилообразного напр жепи  не попадет во временный интервал ti ti, между циклоимпульсом и основным циклоимпульсом. в момент окончани  (2) пилы ШИМ в указанном ингервале запускаетс  пилообразное напр жение («пила ШИР - фиг. 3,г), по которому определ етс  длительность «импульса ШИР. Наклон пилообразного напр жени  задаетс  таким образом,

чтобы оно окончилось в момент времени t когда вновь запускаетс  пила ШИМ. Затем пила ШИМ в трех каналах сравниваетс  с трем  модулирующими напр жени ми Х, У, Z, в результате чего в этих каналах вырабатываютс  промодулированные по длительности последовательности импульсов управлени  (фиг. 3, д, е, ж) - «импульсы ШИМ. Пила. ШИР сравпиваетс  с посто нным напр жением , равным амплитуде модулирующего напр жени , и здесь вырабатываетс  «импульс

ШИР (фиг. 3,5, е, ж. Импульсы управлени  на вентили фазы А получаютс  путем последовательного считывани  их в течение интервала между основными циклоимпульсами с выходов каналов X, У, Z (фиг. 3, с). Кривые фазных напр жений инвертора изображены на фиг. 3, и, к, л (в течение половины периода ).

При регулировании частоты выходного напр жени  вниз растет число импульсов ШИМ, укладывающихс  в интервале цикла и закон изменени  их длительности определ ет форму выходного напр жени , в данном случае близкую к синусоиде. В результате и форма тока в нагрузке, например асинхронном двигателе, близка к синусоиде, поэтому двигатель вращаетс  равномерно и при низких скорост х.

При регулировании частоты выходного напр жени  вверх число импульсов ШИМ в интервале цикла уменьшаетс , но зато растет «дол  импульса ШИР в выходном напр жении . При длительности цикла, равной (1-f К )Гт выходное напр жение состоит только из импульсов ШИР, так как пила ШИМ не вырабатываетс . Частота выходного напр жени , при которой происходит переход от системы ШИМ-ШИР к системе ШИР, равна

--- , и при тактовой частоте 300 Гц,

что достаточно дл  сглаживани  высокочастотных пульсаций в токе, равна 33,3 Гц при /С 0,5 и 40 Гц при ,25, что тоже приемлемо . Крива  фазного напр жени  инвертора в этом случае (и на более высоких частотах ) будет иметь вид, как на фиг. 4. В точке перехода циклоимпульс совпадает по времени с основным циклоимпульсом, что и  вл етс  сигналом перехода. При дальнейщем увеличении частоты длительность цикла уменьщаетс  и соотвегственио уменьшаетс  длительность пилы ШИР, генерируемой теперь между циклоимпульсами. Верхнее значение частоты выходного напр жени  может быть сделано достаточно большим, ограничива сь только частотными свойствами вентилей.

Таким образом предлагаемый способ управлени  позвол ет расширить частотный диапазон изменени  выходного напр жени  за счет смены закона модул ции с синусоидального на низких частотах на пр моугольный на высших частотах. Кроме того, во всем частотном диапазоне повышена симметри  выходного напр жени  за счет цикличного характера его формировани .

Claims (3)

1.Хасаев О. И. Транзисторные преобразователи напр л ени  и частоты. «Иаука, 1966, стр. 147.

2.Бедфорд Б., Хофт Р. Теори  автономных инверторов. «Энерги , 1969, стр. 195.

3.Сандлер Л. С., Гус цкий Ю. М. Тиристорные инверторы с широтно-импульсной модул цией дл  управлени  асинхронными двигател ми . «Энерги , 1968, стр. 18-20.

WJP

/1

l

с /5

a

s у

КЧ

а, Ь

Тг

VA

nf-cfVg

J

чгч

1г гч

и гЛ

J

ПТУ