SU633128A1 - Способ управлени трехфазным мостовым инвертором и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области преобразовательной техники, а именно к классу преобразователей посто нного тока в переменный, и может быть использовано при построении трехфазных мостовых инверторов, предназначенных дл  частотного запуска и упраБлени  двигател ми переменного тока, а также при построении автономных централизованных систем электроснабжени .

Известны способы управлени  инверторами , основанные на применении методов однопол рной 2 з .

Недостатком данных способов  вл ютс  большие искажени  выходного тока.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  способ управлени  трехфазным инвертором, заключающийс  в том, что на управл ющие входы ключей инвертора , подсоединенные к одному выводу источника питани , подают сдвинутые относите.пьно друг друга на 2 U/3 сигналы с однопол рной ШИМ по убывающему закону в интервале 2 Тс/3 т (Х (и в интервале ОтЛ/З) угла проводи .мости каждого ключа, т.е. подают управл ющие сигна:)Ы с ШНМ по трапецеидальному закону.

Из известных устройств дл  управлени  инверторами с олнопол рной ШИМ наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство управлени  инвертором 2. Это устройство содержит задзощий генг ратор, два де .лител  частоты с разными коэффициентами делени , коммутатор в виде двух шести чейковых регистров сдвига и диодной Матрицы, логический блок и формирователи импульсов.

Принцип работы этого устройства заключаетс  в том,что оно формирует импульсы управлени  тиристорным однофазным инвертором так, что выходное напр жение его при этом имеет вид сигнала с однопол рной ШИМ по трапецеидальному закону .

Недостатком данного способа при применении его в трехфазном мостовом инверторе  вл ютс  большие искажени  выходного тока в области 0,21:.COS4 1. Недостатком данного устройства  вл ютс  больша  масса и габариты .

Цель изобретени  - уменьшение искажений выходного тока и улучшение энергетических показателей.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в способе управлени  трехфазным мостовым инвертором, заключакнцемс  в том, что на управл ющие входы ключей инвертора, присоединенные к одному выводу источника питани  , подают сдвинутые относительно друг друга на 2Tt/3 сигналы с широтно-импульсной модул цией по убывающему закону в интервале 2 Jt /3 - It угла проводимости каждого ключа, в интервалах 0-2 it /3 углов проводимости каждого ключа инвертора на их управл ющие входы подают неизменный по амплитуде сигнал ,

В устройстве, реализук цем данный способ,-, содержащем задающий генера-тор , к выходу которого подключены два делител  частоты с разными коэффициентами делени , трехфазное пересчетное кольцо, своим входом соединенное через элемент И с выходами делителей частоты, логический блок и -блоки гальванической разв зки и усилени , указанный логический блок выполнен в виде трехвходовык и двухвходовых элементов И и триггера, причем входы одного двухвходового элемента И, последовательно соединенного с триггером, подключены к выходам делителей частоты, выход триггера подключен к одному из входов шести трехвходовых элементов И, выход каждого из которых подсоединен к одному из входов шести двухвходовых элементов И,а остальные входы элементов И подключены к выходам трехфазного пересчетного кольца. Блок гальванической разв зки выполнен в виде триггера с раздельными входами, двух блокинг-генераторов в управл емом автоколебательном режиме и :инвертора амплитуды , причем рездельные входы триггера св заны с одним лз выходов логического блока через упом нутые блокинг-генераторы , а один из блокинг-генераторов подключен к выходу логического блока через инвертор амплитуды.

На фиг. 1 показана схема трехфазного инвертора; на фиг. 2 представлены: а) законы управлени  ключами инвертора; б) выходные фазные напр жени  О д, Ug ,Не j и в) линейные напр жени  идв, UBC-.UCA активно-индуктивной нагрузки, соединенной в звезду. Схема трехфазного инвертора выполнена на ключах 1-6 и диодах 7-12.

Согласно способу в интервале

0- 2 ft /3 на управл ющий вход ключа

1инвертора (фиг.2) подают посто нный по амплитуде сигнал, а в интервале 2(l/3-r(l подают сигнал с ШИМ по убыванвдему закону, например, линейному . В данном случае сигнал с DJHM состоит из четырех импульсов. При увеличении числа импульсов в сигнале с ШИМ улучшаетс  качество выходного тока инвертора, но вместе с этим

значительно возрастают динамические потери в ключах инвертора, которые пр мо пропорциональны числу переключений . При четырех импульсах качество выходного тока достаточно приемлемое, а динамические потери еще незначительны. Аналогичные сигналы ,, но с 1соответствукщим1 Фазовым сдвигом (см.фиг.За)подают на входы остальных ключей. При данном способе управлени  в инверторе чередуютс  два состо ни  ключей: замкнуты три ключа, затем два, снова три, затем два и т.д. Например, (см.фиг.За) на интервале i провод т ключи 1,4,5, на интервале tg ключи 1,4, на интервале 1 - 1,4,5. При чисто а,ктивной нагрузке фазное напр жение (iTg) имеет вид, показанный штриховкой на фиг.36 Фо|рма напр жени  характеризуетс  четырьм  значени ми потенциалов :0,1|5Е,, l/2Ef, ,2/йЕ ,. При изменении угла нагрузки форма напр жени  несколько измен етс  из-за вли ни  э.д.с. самоиндукции нагруэки, однако :уже при С05ф21-0,&7 приобретает вид, показанный на фиг.36 сплошными лини ми, и характеризуетс  двум  значени ми потенциалов 1/ЗНу, и 2/3 Е . Основные гармоники напр жени  II д и тока Д1 показаны дл  фазы А штрих-пунктирной и пунктирной лини ми соответственно.

Блок-схема устройства, реализующего данный способ, показана на фиг.З На фиг. 4 приведены временные диаграммы , иллюстрирующие его работу.

Устройство дл  управлени  инвертором содержит: задающий генератор 13, к выходу которого подключены два делител  частоты 14 и 15 с разными коэффициентами делени  m и TJ (причемг -п- элемент И 16, трехфазное пересчетное кольцо 17, логический блок 18, блок 19 гальванической разв зки и блок усилени  20.

Принцип работы схемы заключаетс  с следующем.

Импульсы задающего генератора 13 частоты РО преобразуют с помощью делителей частоты 14,15 на 4 и 5 в две последовательности импульсов частот

ff Р

& и , КОТО

i и , которые снимают с формироватеЛей 21 и 22.

Claims (3)

1. Существуют наиболее целесообразные соотношени  коэффициентов делени  делителей. Они определ ют число переключений ключей за период, в данном случае вз ты 4 и 5 и, близки к оптимальным . Две последовательности импульсов частот с инверсных выходов формирователей подают на двухвходовой логический элемент И 23, ас его выхода снимают сумму импульсов этих последовательностей и с помощью триггера 24 преобразуют их в широтно-модулированный сигнал, частота повторени  которого в 6 раз выше выходной частоты инвертора. Две последовательности импульсов частот т и с нормальных выходов формирователей 21,22 подают также на элемент И 16. а результирующий сигнал частоты FO/ZO с его выхода подают на вход пересчетного кольца 17, которое с помощью триггеров 25,26,27 формирует три серии пр моугольных импульсов со скважностью 2, сдвинутых относительно друг друга . Частота импульсов на выходе пересчетного кольца 17  вл етс  выходной частотой инвертора и равна F(j/120 . С помощью шести трехвходовых логических элементов И 28-33, на входы которых подают сигналы с триггеров 25,26,27, пересчетного кольца 17 и сигнал с ШИМ с триггера 24, формируют шесть последовательностей сигналов с ШИМ (см. нaпpимep J,,y 3i фиг. со скважностью 6, сдвинутых относительно друг друга на угол в масштабе выходной частоты инвертора. С помощью двухвходовых логических элементов И 34-39, на входы которых подают сигналы с выходов трехвходовых логических элементов И 28-33 и с триггеров 25,26,27 пересчетного коль ца 17, осуществл ют пристыковку полученных сигналов с ШИМ к сигналам пр моугольной формы с выхода пересчетного кольца 17. Часть полученных сигналов (с выходов логических элементов 34,36,38) подают через усилители 20 на управл ющие входы транзис торов 2,4,6 инвертора. Другую часть сигналов (с выходов логических элементов 35,37,39) подают через блок 19гальванической разв зки, усилител 20на управл ющие входы транзисторов 1,3,5 инвертора Блок гальванической разв зки 19 работает следующим образом, Сигналы- с логических элементов 35,37,39 подают на блокинг-генераторы 40,41,42, а на блокинг-генераторы 43,44,45 подают сигнал с инверторов амплитуды 46,47,48. И с выходов блокинг-генераторов сигналы подают на раздельные входы триггеров 49,50,51. Выходы триггеров 49,50,51 присоедине ны ко входам усилителей 53,54,55,56, 57. Предложенна  схема гальванической разв зки обладает высокой помехоусто чивостью, обеспечиваемой тем, что на раздельные входы триггера поочередно подают не отдельные импульсы, а пакеты импульсов с высокой частотой з полнени  (в макетном образце, наприм 400кГц), так что при случайном ложно опрокидывании триггера происходит лишь микросекундной длительности иск жение управл ющего сигнала, поскольк ближайший следующий импульс пакета востановит триггер вновь в прежнее состо ние. Блокинг-генераторы работают в так называемом управл емом автоколебательном режиме. Генераци  86 имеет место лишь при наличии на его входе управл ющего импульса . Длительность .генерируемых блокинг-генераторами импульсов составл ет дес тые доли микросекунды, поэтому размеры импульсного трансформатора блокинг-генераторов незначительны. Блок 20 усилителей 52-57 осуществл ет усиление и инвертирование сигналов с логического блока 18 и схемы гальванической разв зки. Выходы усилителей 20 присоединены ко входам транзисторов инвертора. Таким образом, предложенный способ позвол ет: 1.Существенно уменьшить искажени  выходного тока инвертора как в сравнении со способами управлени  с однопол рной ШИМ, так и в сравнении с широко распространенными 180 и 120 законами управлени . 2.Улучшить использование напр жени  питани  инвертора, т.е. снизить напр жение на его ключевых элементах (амплитуда основной гармоники фазного напр жени  дл  предлагаемого способа в дол х от напр жени  питани  равна 0,607). 3.Значительно раси ирить диапазон изменени  созФ21 нагрузки (отсо5ф2| 0,21г0досозфа1 - 0,87-;-0),в котором спектр ее напр жени  остаетс  неизменным и отсутствует фазовый уход основной гармоники напр жени . ПocJieднее важно дл  уменьшени  качаний двигателей переменного тока, питающихс  от инвертора. Формула изобретени  1. Способ управлени  трехфазным мостовым инвертором, заключающийс  в том, что на управл ющие входы ключей инвертора, присоединенные к одному выводу источника питани , подают сдвинутые относительно друг друга на 2ft/3 сигналы с широтно-импульсной модул цией по убывающему закону в интервале 2Я/3 7(7 угла проводимости каждого ключа, отличающийс   тем, что, с целью уменьшени  искажений выходного тока и улучшени  энергетических показателей, в интервалах О- 2«/3 углов проводимости кажого ключа инвертора на их управл ющие входы подают неизменный по амплитуде сигнал. 2. Устройство дл  осуществлени  способа по П.1, содержащее задающий генератор , к выходу которого подклюены два делител  частоты с разными оэффициентами далени , трехфазное ересчетноекольцо, своим входом оединенное через элемент И с выхоами делителей частоты, логический лок, блок гальванической разв зки и блок усилени , отлича-ющее с   тем, что указанный логический
2. блок выполнен в виде трехвходовых и двухвходовых элементов И и триггера, причем входы одного двухвходового элемента И, последовательно соединенного с триггером, подключены к выходам делителей частоты, выход триггера подключен к одному из входов шести трехвходовых элементов И, выход каждого из которых подсоединен к одному из входов шести двухвходовых элементов И, а остальные входы элементов подключены к выходам трехфазного пересчетного кольца,
3. 3. Устройство по п.2, о т л а ю щ е е с   тем, что, с целью уменьшени  массы и габаритов, блок гальванической разв зки выполнен в виде триггера с раздельными входами, двух блокинг-генераторов в управл емом автоколебательном режиме и инвертора амплитуды, причем раздельные входы триггера св заны с одним из вьлходов

   логического блока через упом нутые блокинг-генераторы, а один из блокинг-генераторов подключен к выходу логического блока через инвертор амплитуды..

   Источники информации прин тые во внимание при экспертизе:

   1.Патент США № 3573601, кл.Н 02 М 7/52, 1973.

   2.Мельничук П. П.,Гречко Э,К. Система управлени  тиристорным инвертором с однопол рным широтно-импульсным напр жением. Сб. Проблемы технической электродинамики , вып.24 Наукова думка , Киев, 1972,с.111.

   3.Щеголев А.И., Мыцык Г.С. Система управлени  трехфазным инвертором с однопол рной ШИМ по трапецеидальному закону, Сб, Преобразовательна  техника XXI конференци  по радиоэлектронике , Т.1, Томского университета , 1974.