Устройство для управления регулируемым мостовым инвертором

Е ИЭОБРЕТЕНИ ОП АВТОРСКОМ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Отдел энергетической кибернетики АН МССР(56) Авторскоесвидетельство СССР В 1181097, кл. Н 02 Н 7/48, 1985.Авторское свидетельство СССР У 1272430, кл. Н 02 М 7/48, 198 б. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ ИОСТОВЬМ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных мостовых инверторах нап яжения. Целью изобретения является расширение области применения за счет использования для управления трехфазными мостовыми структурами инверторов. Выходное пилообразное напряжение генератора 10, характеризующееся постоянной крутизной и являющееся напряжением развертки системы, частота которого в шесть раз превышает выходную частоту инвертора, последовательно сопоставляется в компараторах 14-18 с сигналами источника управляющего напряжения 1 сумматоров 5, 4, 3 и 2. Логическая часть системы, содержащая датчик амплитуды пилообразного напряжения 12,вспомогательный источник постоянного напряжения 20, сумматоры 13, 30, 31, блоки сравнения 21-24, схемы И 32 и 33, ключи 25-29, элемент ИЛИ 34 и комтаратор 19, обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора за счет обеспечения постоянства минимальных значений межкоммутационных интервалов в процессе регулирования. Дополнительные сумматоры 2-5 устройства связаны с источником управляющего напряжения 1 и с опорными источниками постоянного напряжения б и 7, величина сигналов которых определяет координаты середин импульсов кривой выходного напряжения трехфазного инвертора, и позволяют формировать систему управляющих сигналов, соответствующих алгоритму 180-градусного управления ключами трехфазной мостовой схемы, Форма кривой выходного напряжения инвертора при этом на всем диапазоне регулирования не зависит от параметров нагрузки,2. ил, 1432699Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля управления автономными инверторами напряжения, входящими, в частнос 5ти, в состав систем частотно-регулируемого электропривода.Цель изобретения - расширение области использования за счет применения для управления трехфазными мостоными инверторами напряжения,На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства,(п - "2); на Фиг.2 - временные диаг"р аммы в 15Устройство, ныполпенное по верти кальном принципу, содержит источник1 управляющего напряжения, соединен:ный с сумматорами 2-5 (с плюсовымивходами сумматоров 2 и 4 и минусоными входами сумматоров 3 и 5). Другиевходы сумматоров 2 и 3 соединены с,источником 6 постоянного напряжения,а сумматоров 4 и 5 - с источником 7.Генератор 8 тактовых импульсон срединен с трехфазным регистром 9 и с генератором 10 пилообразного напряжения. Выходы регистра 9 связаны с логическим распределителем 11 упранляющих импульсов. Сигнал генератора 10 ЗОпилообразного напряжения поступаетна датчик 12 амплитуды пилообразногонапряжения, связанным с основным сумматором 13, и на первые входы компараторон 14-19. К второму минусовомувходу сумматора 13 присоединен вспо"могательный источник 20 постоянногонапряжения, Выходной сигнал сумматора 13 поступает на входы блоков 2124 сравнения, а также, через ключ 25 щна второй вход компаратора 19. Выходы сумматоров 2-5 связаны соответственно через ключи 26-29 с вторымивходами компараторон 18"15, Источник1 управляющего напря 1 кения соединен свторым входом компаратора 14 непосредственно.Источник 20 присоединен к входамсумматоров 30 и 31, на другие входыкоторых приходят сигналы соответственно от сумматоров 3 и 5. Вторыевходы блоков 21 и 22 сравнения присоединены соответственно к выходамсумматоров 2 и 4. Прямые выходы блоков 21 и 22 связаны с управляющимицепями ключей 26 и 28, инверсные выходы блоков 21 и 22 сравнения подключены к элементам И 32 и 33, вторые входы которых соединены соотнетстненно с ныходамн блоков 23 и 24 сравнения, а выходы элементов И 32 и 33 подключены к элементу ИЛИ 34, выход которого связан с управляющей цепью ключа 25. Управляющие цепи ключей 27 и 29 соединены с выходами блоков 23 и 24 сравнения. Выходы компараторон 14-19 подключены через элемент ИЛИ 35 к входу счетного триггера 36, выход которого присоединен к нходу распределителя 11 управляющих импульсов 11.Временные диаграммы, приведенные на фиг,2 и поясняющие принцип работы устройства, соотнетстнуют одному периоду формирования кривой выходного напряжения иннертора. Сигналы на вы-. ходах узлов и блоков системы обозначены на фиг.2 индексами, соотнетствукнцими их цифровым обозначениям на фиг. 1.Генератор 8 тактовых импульсов периодически запускает генератор 10 развертывающего пилообразного напряжения, выходной сигнал Ц,д которого имеет постоянную крутизну и переменную, н зависимости от частоты сигналон генератора 8, амплитуду, которая постоянно фиксируется датчиком 12 амплитуды пилообразного напряжения. На периоде кривой выходного напряжения блоком 18 генерируется 12 тактовых импульсов.В компараторах 14-19 устройства производится последовательное сравнение напряжения развертки Б с сигналами, поступающими на вторые входы компараторов. В моменты равенства указанных сигналов, соответствующих моментам формирования Фронтон выходных импульсов компараторами 14-19, включающими в свой состав выходные формирователи, вырабатываются короткие однополярные импульсы, поступающие через элемент ИЛИ 35 на вход счетного триггера 36 и периодически изменяющие его выходное состояние (сигнал Б , Фиг. 2).Временные диаграммы (фиг.2) соответствуют диапазону пониженных выходных частот инвертора. Выходной сигнал Б, на выходе сумматора 13 при этом превышает значения напряжений04 11 на вторых входах схем 21, 30, 22 и 31. Выходные сигналы блоков 21, 22 и 30, 31 замыкают ключи 26-29, кривые линейного выходного напряжения инвертора 11 дн, Б , и Б,дВеличина напряжений основных источников системы управления определяется в общем случае из соотношения 2,02 +1 40 Ф лгде Б, - максимальная амплитуда сигнала генератора 10. Дпя рассматриваемого случая (и щ 2)У Б = 0,4 Ую , Бь 0,8 УофТрехфазный регистр 9, выполняющий функции пересчетной схемы, осуществляет деление частоты импульсов, поступающих от тактового генератора. 8, и распределение сигналов во времени (фазовый сдвиг сигналов). Выраженные в цифровой форме выходные сигналы Б 9 блока 9 за период выходного напряжения приведены на верхней временной диаграмме (фиг.2). Здесь же построены сигналы на выходах каждого разряда регистра, начиная с младшего, Обозначенные как 09, 139 и и П 9 пг Пря мые и инверсные выходы всех разрядов регистра 9 связаны с распределителем 11. Логический распределитель 11 управляющих импульсов устройства управления Формирует трехфазную систему импульсов, соответ ствующую требуемому порядку переключения силовой схемы инвертора. Распределитель 11, осуществляющий режим 180-градусного управления ключами трехфазного мостового инвертора с Фазами А, В, С с дополнительными коммутациями на средних участках 60-градусных продолжительностей,(характерным для такого режима является независимость формы кривой выходного напряжения от параметров нагрузки), представляет собой логическую схему, в которой осуществляется логическое умножение входных сигналов с последующим логическим суммированием. Логические функции, реализуемые распределителем 11 и поступающие с его выходов на основные вентили соответствующих фаз инвертора, имеют вид На центральных участках тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей выходной кривой в процессе дальнейшего увеличения частоты форми- З 5 руются паузы нулевого уровня минимально допустимых продолжительностей, вплоть до того момента, когда величина сигнала Б, не сравняется со значением напряжения БЬ сумматора 30, 4 О поступающего на вход блока 23 сравнения, В этот момент по команде блока 23 размыкаются ключи 25 и 27 и на четверти периода кривой выходного напряжения начинает формироваться на два импульса меньше. Далее при росте частоты процессы идут аналогично, вплоть до момента, когда на верхнем частотном диапазоне, после размыкания всех ключей, на полупериоде кривой выходного линейного напряжения инвертора начинает формироваться по одному импульсу, длительность которого .определяется величиной напряжения Б, непОсредственно поступающего на 55 вход компаратора 14. При уменьшении выходной частоты инвертора описанные процессы повторяются в обратной последовательности. 91 ць 6 П 9 ОПъб 1 91 6 91 91Пч(-А) = 39 д Б 9 ц+91 9 П "9 ППъ 6Ц(+С) = 19 т 1.19 н+ 91 ъ 6+ 9 НПъб э где 11 - напряжение на выходе счетного триггера 36, связанного с распределителем 1. з 143269 формируются при этом из максимального количества импульсов (иэ 11 импульсов на полупериоде для рассматриваемого варианта).5При увеличении частоты следования импульсов генератора 8 пропорционально уменьшается амплитуда сигнала П, выделяемая датчиком 12, разность сигналов Б и Бд, на выходе сумматора 13 при этом в определенный момент времени сравняется с амплитудой сигнала Б на выходе сумматора 3, В этот момент командньп сигнал с прямого выхода блока 21 размыкает ключ 26, од новременпо инверсный сигнал с выхода блока 21, поступая: на вход схемы И 32 совместно с выходным сигналом блока 23 сравнения, вызывает замыкание ключа 25, .На вход компаратора 19 при 20 этом поступает выходное напряжение сумматора 13, отличающееся от амплитуды пилообразного напряжения на величину сигнала .вспомогательного источника 20, которая задается," исходя 25 из величины минимально допустимого временного интервала, необходимого для восстановления коммутационными узлами силовой схемы преобразователясвоих запирающих свойств.5 14 32 бИмпульсы управления на,другие основные ключи инвертора Пи(+А), Ро( В)1 11 в(-С) получаются инвертированием соответствующих фазных сиг 5 валов в выходных цепях распределителя 11.Таким образом, добавление в схему известного устройства небольшого числа дополнительных сумматоров позволя зт значительно расширить функциональные возможности системы за счет исользования для управления трехфазыми мостовыми структурами инвертоов, обеспечивая плавное глубокое 15 егулирование выходных сигналов трехазных инверторов при практическом постоянстве средней частоты коммутации вентилей силовой схемы.Процесс регулирования частоты вы ходного напряжения трехфазных инвероров осуществляется при этем послеовательным плавным изменением про 1 олжительностей импульсов и пауз на центральных участках тактовых интер алов 60-градусных продолжительносей при неизменной длительнфсти остальных импульсов и пауз между ними. Ход изменения спектрального состава Йыходвой кривой инверторов близок 30 при этом к аналогичным характеристикам инверторов с известными способами широтно-импульсного регулирования. Формула изобретения35Устройство для управления регули%руемым мостовым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, и основных и вспомогательньп источники постоянного напряже ния, 2 п блоков сравнения, и элементов И, генератор тактовых импульсов, соединенный с входом регистра выходами связанного с распределителем управляющих импульсов и с генератором пилообразного напряжения, соединенным с датчиком амплитуды пилообразного напряжения, и с первыми входами (2 п+ +2) компараторов с выходными формирователями корти импульсв,50 которых через первый элемент ИЛИ присоединены к счетному входу триггера,выходом подключенного к основномувходу распределителя, к вторым входам всех компараторов, кроме первого,присоединены ключи, (и+1) сумматоров,плюсовой вход первого из которыхсвязан с выходомдатчика амплитудыпилообразного напряжения, а минусовойвход - с вспомогательным источникомпостоянного напряжения, соединенвымтакже с первыми входами остальныхсумматоров, выходы которых соединеныс первыми входами блоков сравненияпервой группы, выход первого сумматора соединен с первыми входами всехблоков сравнения второй группы, свторыми входами блоков сравнения первой группы и с первым ключом, выходыблоков сравнения первой группы связаны с управляющими цепями всех нечетных ключей, кроме первого, и с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых присоединены к инверсным выходам блоковсравнения второй группы, прямые выходы которых связаны с управляющимицепями четных ключей, выходы элементов И через второй элемент ИЛИ связаны с управляющей цепью первого ключа, отличающееся тем,что, с целью расширения области использования за счет применения дляуправления трехфаэными мостовыми инверторами напряжения, оно снабжено2 п дополнительными сумматорами, регистр выполнен трехразрядным, причемисточник управляющего напряжения соединен с вторым входом первого компаратора, с первыми плюсовыми входаминечетных дополнительных сумматоров -ис минусовыми входами четных дополнительных сумматоров, вторые плюсовыевходы дополнительных сумматоров соединены попарно с источниками постоян-.ного напряжения, выходы дополнительных сумматоров соединены с соответствующими ключами, начиная с второго.1432699 Составитель О,Парфеноведактор А.йишкина Техред М.Дидь:.к орректор М.Васильева 666твенногоретений и35, Раушс Заказ 54 1 Тираж ВНИИПИ ГосУдаР по делам изо035, Москва, Ж одписн митета С ткрытий наб д, 4/ Проектная, 4 Ужгор зводственно-полиграфическое предприяти