Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ии 752750(51)М. Кл. Н 02 Р 13/18 Гкударстввннцй квинтет СССР вв делан нзобретений и отввитий(53) УД 3( 621. ,3 16.727 (088,8) Дата опубликования описания 02,08.80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ Изобретение относится к электротехнике и предназначается для использования в системах электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в многофазное переменное на 5 пряжение, модУлированное по синусоидальному закону широтно-импульсной модуляции (ШИМ), где в каждой полу-. волне выходного напряжения содержатся высокочастотные импульсы одной полярности, частота выходного напряжения и количество высокочастотных импульсов в полуволне зависят от входного цифрового сигнала,Известно устройство управления трех 15 фазным мостовым инвертором, содержащее два делителя частоты, распределитель импульсов, формирователь импульсов, логический блок, где прямые выходы делителей частоты соединены с элементом совпадения, Выходная шина элемента совпадения и вторая шина одного из делителей соединены со входом трехфазного пересчетного кольца. Инверсные выходы делителей и выходные шины трехфаз-, ного пересчетного кольца соединены со входом логического блока, с выхода которого управляются ключевые элемен - тыНедостатком этой схемы являются зависимость формы выходного напряжения от изменения Сабм нагрузки, а также то обстоятельство. что при использовании устройства в электроприводе с частотным управлением электродвигателей переменного тока число высокочастотных импульсов в полуволне: остается постоянным, Общеизвестно, что высокий КПД электро- привода переменного тока достигается при обратно пропорциональной зависимости частоты выходного напряжения и числа высокочастотных импульсов в полуволне выходного напряжения, Такое соотношение не ухудшает плавность движения электродвигателя и не уменьшает диапазон регулирования, но значительно снижает динамические потери в силовых элементах инвертора.3 752Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления трехфазным мостовым инвертором,содержащее реверсивный делитель частотыраспределитель импульсов, блок формиро-.,вания импульсов, подключенный к выходуреверсивного делителя частоты, и логи-ческий блок формирования сигналов управ-ления. Входные и выходные шины распределителя импульсов соединены с первыми входами логического блока, авторые входные шины логического блокасоединены с прямым и инверсным выходами блоха формирователя импульсов.Выходные напряжения трехфазного инвертора представляют здесь одностороннюю широтно-импульсную модуляцию потрапецеидальному закону инвариантнуюк изменению соьЮнагрузки ,2.Однако, здесь также число высокочастотных импульсов в полуволне выходного напряжения постоянно, что ведет к.снижению КПД в частотно управляемомэлектроприводе.Цель изобретения - повышение КПДи расширение функциональных возможностей,Эта цель достигается тем, что устройство управления трехфазным мостовыминвертором снабжено формирователем,делителем частотьг с переменным коэффициентом деления и входной шиной цифрового управляющего сигнала причемвходная шина высокой частоты соединена с входом первого реверсивного дели. теля и через делитель с переменнымхоэффициентом деления - с входом второго реверсивного делителя, выходныецифровые шины первого и второго реверсивных делителей соединены с входомблока формирования импульсов, выходнаяшина нулевого состояния второго реверсивного делителя соединена черезформирователь с шиной установки внулевое состояние первого реверсивного делителя и делителя с переменнымкоэффициентом депения, а входная шинацифрового управляющего сигнала подключена ко входу делителя с переменнымкоэффициентом деления.На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства управления трехфазным мостовым инвертором; на фиг. 2 графически показано изменение цифровых сигналов; на фиг. 3 - временные диаграммыцифровых сигнвлов; на фиг. 4 - графики выходных. ,напряжений мостовогоусилителя. 750 фИмпульсы высокой стабильной частоты поступают на вход реверсивного делителя 1 частоты и делителя 2 с пе-,ременным коэффициентом деления,коэффициент депения которого устанавливается от цифровых сигналов на шинеВход". Делитель 2 с переменным коэф ,фициентом состоит из непосредственногоделителя 3, цифровые выходы которого 10 поступают на вход блока 4 определенияравенства цифровых сигналов делителя 3и цифровых сигналов на шине "Вход.Выход блока 4 через блок 5 формирования импульсов и логический элемент д 5 ИЛИ 6 соединен с шиной установки врулевое состояние делителя 3. Выходблока 5 также соединен с входом реверсивного делителя 7 частоты. Реверсивныеделители 1, 7 выполняются одинаховыми 20 и их режим работы определяется сигналом на входной шине Реверс. Цифровойвыход нулевого положения делителя 7через формирователь 8 соединен с шинойустановки в нулевое состояние делите лей 1 и 2, Цифровые выходные шины Аделителя: 1 и В делителя,7 соединеныс входом блока 9 формирования линейно- нарастшощих С и линейно спадающихС импульсов.З 0, Выходные шины старшего разряда реверсивного делителя 7 соединены с входом распределителя 10, импульсов.Цифровые выходные шины 0" - "5"распределителя 10 и выходные шины С, 35 С блока 9 поступают на вход логическогоблока 11 формирования сигналою управления ключевыми Е, - Й мостового усилителя 12.Логический блох 11 формирует сигна лы управления по следующему законуОСЧЧпЧ ,Яй =4" СУ 5 Ч" О "ЧцЪ" С й:(2)45 К "-2 Су Зф Ч "д" Ч 5 СК =В (3)1 р1 а 5Рассмотрим работу схемы устройстваслучае, когда делители 1, 7 по сигналу на шине "Реверс работают в режиме 50суммирования поступающих на их входыимпульсов и установлены в нулевое .исходное состояние.Сигналы высокой частоты 4 поступаютв делитель 1 и вызывают появление на его цифровом выходе А постоянно увеличивающихся цифровых сигналов. Дели,тель 3 всегда работает в режиме вычи6На фиг. 3 приведены временныедиаграммы цифровых сигналов 0" -5на выходе 10 и сигналов С, а такжесигналов управления ключевыми элемен- З тами л3с, которые формируются логическим блоком 11. Прицифре 0" распределителя 10 сигнал1 С 1 в соответствии с (1) формируется на отрезках времени 1-2: 3-4 р и 5-0; при цифрах ф 1 или "2 й =1,а при цорре 3" этот сигнал формируется на отрезках времени 0-1, 2-3, 4-5.Подобным же образом производитсявычисление К , с Ь . Эти сигналы 15 полностью повторяют К 4, но со сдвигом соответственно в 120 и 240 эл.град,Притаком управлении силовыми ключами М - В мостового усилителя 12его выходные напряжения 0 ЧА в РВо =Магас,Оса с (фиг.4) представляютсобой одностороннюю широтно-импульсную модуляшпо по трапецеидвльномузакону, инввривнтному к сОЬЧ нагрузки,где с уменьшением частоты выходного 3 напряжения число высокочастотных импульсов в полуволне возрастет, а частота выходного напряжения пропорциональна входному цифровому сигналу.По сигналу на входной шине "Реверс Осчетчики 1 и 7 изменяют свой режимработы, что приводит к изменению режима работы и распределителя 10. Вэтом случае происходит изменение порядка следования фаэ нв выходе мостовогоусилителя 12. 752750 ЩУстройство для управления трехфаэным мостовым инвертором, содержащеедва реверсивных делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, вклю,чающие выходные цифровые шины, выходные шины нулевого состояния и шины,установки в нулевое состояние, распре+делитель импульсов, подключенный квыходу второго реверсивного делителяи логический блок формирования сигналовуправления, соединенный с выходными шжвми распределителя импульсов и блока фор.мирования импульсов, а также входнуюшину высокой частоты, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения. КПД и расширения функциональных возможностей, оно снабжено формирователем, делителем .частоты с пере.менным коэффициентом деления и входной тания поступающих нв его вход сигналов этой частоты.Следовательно; после нулевого положения на его выходе появляется цифровой сигнал, который соответствует полной емкости счетчика 3 и,в дальнейшем уменьшается . При равенстве цифрового сигнала на шине "Вход" цифровому сигналу на выходе делителя 3 блок 4 через блок 5 и логический элемент ИЛИ 6, устанавливает делитель 3 в нулевое состояние и посылает импульс на входную шину делителя 7. Если на шине "Вход цифровой сигнал соответствует емкости счетчика 3, то сигнал на выходе блока 4 ,появляется с приходом каждого импульса частотыи счетчики 1, 7 работают синхронно. При уменьшении цифрового ,сигнала на шине Вход" до (О) на выходе блока 4 появляется сигнал 2 только с приходом каждого второго импульса частоты ф и счетчик 7 заполняется в два раза медленнее счетчика 1. При дальнейшем уменьшении цифрового сигнала на шине Вход" до (Л) на 2 выходе 4 появляется сигнал только с приходом каждого третьего импульса частоты Й и счетчик 7 успевает соверщить несколько циклов заполнения, число которых обратно пропорционально цифровому сигналу на шине Вход". В момент заполнения счетчика 7 и возвращения его ;в нулевое состояние через формировв тель 8 также, устанавливаются в нулевое состояние счетчики 1 и 3. 3На фиг. 2 а показано изменение цвфровых сигналов А- на выходе счетчика 1 и цифровых сигналов В на выходе счетчика 7, когда счетчик 7 заполняется в десять рвэ медленнее счетчика 2: Блок 9 сигналов А и В формирует сигналы с линейно нарастающей вольтсекунд-, ной площадью С ( АВ ). и С.На фиг. 2 б приведены сигналы С, которые формируются за время заполнениясчетчика 7, При уменьшении цифрового сигнала на шине "Вход" число импульсов С и С за время заполнения счетчика 7 увеличивается и его максимальное значение соответствует емкости счетчика 3. Для упрощения дальнейшего рассмотрения примем, что за цикл работы делитепя 7 формируется всего три импульса Си триС.При каждом заполнении счетчика 7 и возврвшения его в нулевое состояние в распределителе 10 записана очередная цифра от 0 до 5; формула изобретения7 75 Гшиной цифрового управляющего сигнала1 причем входная шина высокой частоты соединена с входом первого реверсивного делителя и.через делитель с переменным коэффициентом деления - с входом второго реверсивного делителя, выходные цифровые шины первого и второго реверсиных делителей соединены с входом блока формирования импульсов, выходная шина нулевого состояния второго реверсивного делителя соединена через формирователь с шиной установки в нулевое состояние, первого реверсивного делителя и делителя с переменным коэффициентом деления, а входная шина 2750 8цифрового управляющего сигнала подклю.чена ко входу делителя с переменнымкоэффициентом деления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Мыцко Г. С, . Щеголев А, И.Трехфазный инвертор с улучшенным качеством выходного напряжения методом10 широтно-импульсной модуляции,Современные задачи преобразовательнойтехники,"ч. 2, Киев, 1972.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2457774/24-07,15 кл. Н 02 Р 13/18, 1977,752 750 Составитель О. Парфеноваексеенко Техред Н. Барадулина Корректор О. Ковннская Редакто ПодписиСССР илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная аз 4762/18 ТиражЦНИИПИ Государствпо делам изобретений113035, Москва, Ж83ого комитетаи открытийРаушская наб;, д. 4