Устройство для управления автономным полумостовым инвертором напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 629 19) (11) 4 Н 02 М 7 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИ У 27.еской кибернет енко 1 упорами. СССР1984. аГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Отдел энергетички АН МССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АВ ТОНОМНЫМ ПОЛУМОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к элек технике и может быть использовано при раэработке частотно-регулируе мых электроприводов. Цель изобретения - повышение коммутационной устойчивости инвертора во всем ди пазоне регулирования. Устр-во сод жит интегратор 1, компаратор 2,пороговые узлы 3, 4, элемент ИЛИ 5, генератор тактовых импульсов б,управляемый ключ 20 с размыкающими контактами, В уст-во введены одновибраторы 11 и 18, дифференцирующие цепочки 13 и 19, элементы ИЛИ 15, 21 и И 14, 17, формирователь коротких импульсов 10, ключи 12 и 22 с размыкающими контактами, распределитель импульсов 16. Осуществляемое устр-вом управление обеспечивает гарантированные временные интервалы между соселчими коммутациями вентилей силовой схемы инвертора. Продолжительность интервала между очередными соседними переключениями вентилей несколько больше минимально допустимого интервала для обеспечения надежной коммутации, но это не нарушает симметрии вькодного напряжения и не изменяет момента перехода через коль основной гармоники вькодного напряжения. 2 ил.12Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке частотно-регулируемых электроприводов на базе автономных инверторов напряжения.Цель изобретения - повышение ком" мутацианной устойчивости полумостового инвертора на всем диапазоне регулирования путем обеспечения гарактированнога временного интерваламежду двумя сасед ими коммутациями вентилей инвертора.На Фиг. 1 представлена Функциональная схема предлагаемого устройства на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его действия,Устройства содержит интегратор 1, соединенный с кампараторами пороговыми узлами 3 и 4 фиксирующими соответственко максимальное и минималькое значения напряжения интегратора 1, Узлы 3 и 4 саедгены с элементом ИЛИ 5, который связан также с генератором 6 тактовых импульсов.Выход элемента ИЛИ 5 соединен с триггером 7, выхацной сигнал которога периодически перебрасывает коммутатор 8 полярности напряжения, напряжени- которого служит зарядным на" пряжением интегратора . Второй вход компаратарасвязан с источником 9 управляющего напряжения, выход компаратора 2 подсаедикен к формирователю 10 коротких импульсов, который связан с одновибратором 11, а также присоединен к ключу 12 с замыкающими контактами. Выход одновибратора 11 через дифференцирующую цепочку 13 и элемент И 14 подсоединен к элементу ИЛИ 15, подключснному к распределителю 16 управляющих импульсов, 46299 мента И 1 Ф и с управляющей цеп:щ ключа 22. Устройство работает следующим образом.Выходное напряженке 0 (фиг. 2) интегратора 1 является развертывающим напряжением в системе и сравнивается в компараторе 2 с управляющим напряжением О блока 9, задающим величину выходного напряжения инвертора. При работе в номинальном 10 режиме в моменты равенства указанных двух сигналов кампаратор 2 переходит из одного состояния в другое, в эти моменты формирователем 10 коротких импульсов вырабатываются короткие сднополярные импульсы напряжения, которые через ключ 12 с нормально замкнутыми контактами и через элемент ИЛИ 15 поступают на вход распределителя 1 б, вызывая его срабатывание и, соответственно, переключение вентилей полумостовой силовой 20 скемы, в результате чего на выходе инвертора формируется двухполярное выходное напряжение пь Один из таких мсментав переключения соответствует (фиг. 2) моменту , , Импульс, поступающий в этот момент с выхода Формирователя 10 через нормальна замкнутый ключ 22 на одно 30 гйбратор 17; запускает ега. На выходе адновибратора 11, напряжение которого О, (Фиг. 2), формируется раметрами схемы . В номинальном режимс раааты (маменты 1 1, Фиг.2 а )включение одновибратора 11 не оказывает влияния на функционированиеустройства. Ллгаритм формирования развертываимпульс напряжения, длительность коЯС торага определяется внутренними па50 Генератор б тактовых импульсов через второй элемент И 17, второй одновибратор 18 и дифференцирующую цепочку 19 подсоединен к одному из входов элемента ИЛИ 15, а также через управляемый ключ 20 с размыкающими контактами - к другому из входов элемента ИЛИ 115. Управляющая цепь ключа 20 связана с элементом ИЗП 21, на вход которого поступают сигналы с второго порогового узла 3 и с выхода одновибратора 11, Выход одновибратара 11 подключен также к управляющей цепи ключа 12 и к второму входу элемента И 17. Ключ 12 подсоединен к элементу ИЛИ 15, Одковибратор 18 связан с. вторым входам элеющегс напряжения системы поясняютверхние кривые на фиг, 2. В моменты,когда близкое к линейному выходноенапряжение О интегратора 1 дастигает значений, равных пороговым напряжениям О и О пороговых узлов3 и 4, с выхо,ца соответствующих порагавьгх узлов через элемент ИЛИ 5импульс поступает на вход триггера7, который перебрасывает полярность напряжения коммутатора 8 полярности напряжения, благодаря чему напряжение ка выходе интегратора 1 начинает изменяться в обратную сторону. Кроме того в начале и конце каждогопалупериада выходной кривой, когда основная гармоника выходного напряжения меняет полярность, производится дополнительное переключение коммутатора 8 ввиду того, чта на вход триггера 7 через элемент 5 и входят тактовые имт.,льсы генератора б, частота следования которых определяет выходную частоту инвертара,На полупериаде выхоцного напряжения генератором. 6 формируется по два тактовых импульса. Импульс, который формируется в начале полупериода, поступает дополнительно через нормально замкнутый ключ 20 и через элемент ИЛИ 15 на вход распределителя 16, вызывая при работе в номинальном режиме срабатывание расгредел;:.теля и переключение вентилей силовой схемы, Пои формировании се - оедины полупериада, тактовый нм.".уль генератора 6 на распределитель не поступает, так как з этот момент па команде порогового узла 3 кратковременно размыкается ключ 20. Регулирование частоты выходного напряжения инвертара осуществляется, таким образом, за счет постепенного постоянного изменения, при этом на всем диапазоне регулирования является симметричной относительно оси ординат, в ее спектре отсутствуют четные гармоники и субгармоники.Алгоритм функционирования системы усложняется на граничных между паддиапазонами регулирования участках работы внутри которых значения временных интервалов между двумя соседними коммутациями вентилей приближаются к минимально допустимым велйчинам. Процесс Функционирования системл в двух из таких режимов отображен на Фиг, 2, где показан режим (а) работы устройства, в катаром на границе палупериоца управляющее напряжение ы превышает напряжение развертки О , Для режима изобаженУного на фиг. 2 д, характерна то, что э-.лична пилообразного напряжения разверткив момент смены полярности основной гармоники выходного напряжения больше амплитуды управляющего сигнала ц 9 3 Г: 35 мо 50 В момент 1, (момент равенства сигналов . и О ) в обоих режимах работы камаратор 2 изменяет свое состояние. Сигнал кампаргторг 2 после фарнравателя 0 чере: нормально замкнутый ключ 12 и элемент ИЛИ 1 э при переключение вентилей схемы и смену полярности выхоцного импульса, Одно - временно сигнал от формирователя 10 через замкнутые контакты ключа 22 приходит на одновибратор 11 и включает ега, Д.".ительность выходного импульса однавибратора 11, выходной сигнал которого обозначен О (фиг,2)14) равна,.-:нимально допустимой продолжительности интервала между двумясоседними коммутациями вентилей инвертора.Моментсоответствует моменту ,;ыработки очерецйого тактового импульса генератора б, который через эле;ент ИЛИ 5 поступает на цепочку из триггера 7 и коммутатора 8 полярности напряжения, вызывая их срабатывание и соот 9 етствующее изменение формы напряжения О интегратора 1. При этом импульс генератора 6 в дан ном случае не вызывает переключени вентилей, так как по сигналу, поступающему с выхода адновибратора 1 через элемент ИЛИ 2 1, ключ 20 размыкается на все время формирования импульса одновибратора 11. Этот же сигнал адновибратора 11, поступая на вход элемента И 17, разрешает включить в момент 1 адновибратар 18, в;-ходнае напряжение которого ,фиг. 2), Продолжительность выходного импульса одновибратора 18 принимается равной удвоенной величине минимально допустима интервала между соседними коммутациями вентилей инвертара. Выходной сигнал оцновибратора 18 размыкает ключ 22, прерывая тем саым подачу импульсов Формирователя ;0 на одновибратар 11, и, одновременно 1 аступая на второй вход элемента И 14, разрешает прохождение короткого импульса,. Формируемого дифференциальной цепочкой 13 (напряжение О фиг. 2) в момент Формиро,1вания заднего фронта импульса одновибратора 11, который через элемент ИЛИ 15 поступает на распределитель 16 и вызывает переключение вентилей схемы, Указанный этап работы соответствует моменту(фиг. 2), працолжительнасть интервала т . 1. между1 З двумя соседними коммутациями при этом соответствует времени, необходимому для восстановления своих вайств узлам коммутации силовой55 В момент ( , несмотря на то, что на входе компаратора 2 наблюдается равенство сигналовяпереключения вентилей е произойдет, так как ключи 12 и 22, по которым передаются сигналы на распределитель 16, продолжают находиться в разомкнутом состояния, Очередное переключение силовых вентилей инвертора происходят в момент окончания импул. с а Одновибратсра 18(момент Ф , фяг. 2), когда короткии сигал Оформируемыи дифференциальноя цепочкой 19, поступает через элемент ИЛИ 15 на входраспределителя 16 я вызывает егоочередное срабатывание, Иродолжительность интервала . -С; между очередными соседними переклвчениямяСиловых вентилей явертора в этомслучае несколько-льше величины интервала, минимально допустимого поусловиям обеспечения надежной коммутации, Численные зачения временных интервалов, предоставляемых навосстановление коммутирующих свойствузлов запирания ветилей, для больииь .тва тярясторных схем не превыше т 100-200 мкс, поэтому наблюдаемое В некоторых режимах работе Уст -ройства ебол вкое искусственное видоизменение алгоритма зереключеняя вентилей, имеющее ь.есто на границах полупериода практически не нарушает симметрии кризой формируемого напряжения и " изменяет момента перехода через нол Основной гармоники выходного напряженяя (показана на фиг, 2 пунктиром).Указанное обеспечение повышеной степени коммутационой устойчивости инвертора обеспечивастся добавлением в состав устройст; а управления е - большого числ простейших блоков и узлов, ОднОВибраторов., элементоВ И и ИЛИ, управляемь:х электронных ключей я формяроват .Ля коротях однополярных импульсов.Осуществляемое предложенным устройством управления гарантированное обеспечение номинальных временных(интервалов между соседнямя коммутациями вентилей ,.яловой схемы позво-. ляет повысить степень коммутационной устойчивости инВертора на всем диапазоне регулирования частоты и величян его вьходного апряженяя в том числе н граичных режимах. О 25 30 35 40 (5 5 б переходых От одого поддяапаззнарегулирования к дру. Ому, я способсвует повышению адежности работыпреобразователя в целом,Формула изобретения Устройство для управления автономным полумостовым инвертором напряжеия содержащее распределитель упрагляющих импульсов, интегратор, вход которого соединен с коммутатором полярности напряжения, а выход - с входами двух пороговых узлов и с перВым входом компаратора, причем выход первого порогового узла через первый вход основого элемента ИЛИ соединен с входом счетного триггера, выходкоторого присоединен к коммутаторуполярности напряжения, выход второгопорогового узла связан с вторым входом основного элемента ИЛИ, генератор тактовьг импульсов, соединенныйс третьим входом основного элементаИЛИ и с основным управляемым ключомс размыкающими контактами, источникуправляющего напр;жения, подключенный к второму входу компаратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения коммутационной устойчивости инвертора на всем диапазоне регулирсвания, оно снабженодвумя одновибраторами, двумя дифферецирующими цепочками двумя дополнительными элементами ИЛИ, двумяэлементами И, двумя дополнительнымиуправляемыми ключами с размыкающимиконтактами я формирователем короткихимпульсов, причем компаратор черезпос.педовательно соединенные формирователь коротких импульсов, первыйдополнительный управляемый ключ,первый одновибратор, первую дифференцирующую цепочку, первый входпервого элемента И и первый входпервогэ дополнительного элемента ИЛИсвязан с распределителем управляющих импульсов, выход формирователякороткях импульсов через второй дополнительный управляемый ключ связан с вторым входом первого дополнительного элемента ИЛИ, генератортактовых импульсов подсоединен ктретему входу первого дополнительного элемента ИЛИ через последовательно соединенные первый вход второго элемента И, второя одновибратор, вторую дифференцирующую цепоч6299 Составитель О.ПарфеноваРедактор В,1 етраш Техред В.Кадар Корректор ипенко 7/52 ТиражВНИИПИ Государпо делам изо13035, Москва,Зака 0 1 одписноеСССРйд. 4/5 венно митет ткрыт бретении и Ж, Рауш ая н Произво венце-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул. Проектна 7 124 ку, четвертый вход первого дополни.тельного элемента ИЛИ связан с основным управляемым ключом с размыкающими контактами, управляющая цепькоторого подсоединена к выходу второго дополнительного элемента ИЛИ,выход первого одновибратора связанс управляющей цепью второго дополнительного управляемого ключа, с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ и с вторым входомвторого элемента И, выход второгоодновибратора подключен к второму 5входу первого элемента И и к управляющей цепи первого дополнительного ключа, второй пороговый узелсвязан с вторым входом второго дополнительного элемента ИЛИ.