Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

.СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 д 11 Н 02 М 7 ИИИЗОБРЕТЕНИЯ,"ИДЕТЕЛЬСТВУЬ ОПИСАНИК АВТОРСКОМ с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ,(71) Московский ордена Ленина энергетический институт. (54) (57) ,УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ, содержащее задающий генератор,к выходу которого подключены два делителя частоты с коэффициентами деления 1 х 11и 1 х 1, выходами подключенных к входам элемента 2 И-НЕ, трехканальный распредели. тель импульсов, выполненный по пересчетной схеме с прямыми и инверсными выходами, входом подключенный к выходу элемен-та 2 И-НЕ, выходами - к входам логическо:го блока, выполненного в виде шести каналов, каждый из которых включает элементЗИ - НЕ и первый элемент 2 И-НЕ, связанные с выходами распределителя импульсов ЯО 116624 и триггера в соответствии с логическимивыражениями (асТ) а, ас 1) а, ваЕ) в, ваяв, св 1) с, свР) с, где а, а, в, в, с, с, - прямые и инверсные выходы распределителя импульсов, Г - выход триггера, отличающееся тем, что, с целью обеспечения неизменного спектрального состава выходного напряжения во всем диапазоне изменения сов У, оно снабжено элементом 2 ИЛИ, входами подключенным к выходам делителей частоты, выходом - к счетному входу триггера, каждый канал логического блока снабжен вторым элементом 2 И-НЕ, выходы которых являются выходами логического блока, входами связан ного с выходами элементов ЗИ - НЕ и выхо. дами первого элемента . 2 И - НЕ в со- Я ответствии с логическими выражениями (аст)аасЕ), вел)а(асГ), (ваР)в(ваЕ, Я .ваР) в (ваЕ), (саг) с (св 1), (свЕ) с (свЕ); "2. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что, с целью повышения надежности, в качестве триггера использован 3 К-триг гер, установочный 1 вход которого подклю фее чен к входу распределителя импульсов., фОЪИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем управления трехфазными инверторами, предназначенными для управления двигателями переменного тока, а также при построении автономных централизованных систем электроснабжения,Цель изобретения - обеспечение неизменного спектрального состава выходногонапряжения во всем диапазоне измененияозУ нагрузки, а также повышение надежности.На фиг, 1 представлен трехфазный мостовой инвертор и первый вариант принципиальной схемы предлагаемого. устройства дляего управления;,на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принципы работы устройства и формирования выходного фазцого напряжения инвертора; на фиг. 3 - две модификации второго варианта схемы для управления мостовым.инвертором; ца фиг. 4 временные диаграммы, поясняющие принцип работы схемы по второму варианту; нафиг. 5 - теоретически наиболее простая третья модификация логического блока схемы по второму варианту и временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для управления трехфазцым мостовым инвертором. (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, и выходу которого подключены два делителя 2 и 3 частоты. К выходам последних параллельно подключены логические элементы 2 ИЛИ 4 и логический элемент 2 И - НЕ 5. Выход логического элемента 2 ИЛИ 4 подключен ко счетному входу ЗК-триггера 6, установочный 3-входкоторого подключен к выходу логического элемента 2 И-НЕ 5 а на К-вход подается логическая единица, при этом вход К может быть либо оставлен свободным, как показанона фиг. 1, либо для надежности лучшей помехоустойчивости связан с плюсовым зажимом блока питания логических элементов (не показан) непосредственно, илц через резистор, Выход логического элемента 2 И-НЕ 5 подключен также к входу трехканального распределителя 7 импульсов, выполненного по пересчетной схеме, например ца трех ЯК-триггерах 8 - 10, Выходы, а, а, в, в, с, с, распределителя 7 импульсов и триггера 6 подключены к входам логического блока 11, выходы которого образуют выходы устройства. и через (в общем случае) усилительно-развязывающий узел 12 связаны с управляющими входами ключей 13 - 18 инвертора.Логический блок 1 выполнен шестиканальным, каждый из каналов которого содержит последовательно соединенные логические элементы ЗИ - НЕ 19 - 24, входы которых образуют входы логического блока 11 первый логический элемент 2 И-НЕ 25-30; свободный вход которого подключен к соот ветствующему входу одцога из логических элементов ЗИ - НЕ 19-24, и второй логический элемент 2 И.НЕ 3 - 36, свободный вход которого подключен к выходу логического 5элемента ЗИ - НЕ 19 - 24 из противотактного канала. Связи между выходами распределителя 7 импульсов, триггера 6 и входами логических элементов ЗИ-НЕ9 - 24 выполнены таким образом, что на выходе логических элементов ЗИ - НЕ, например первого и второго каналов 19 и 20 логического блока формируются импульсы, характеризуемые соответственно логическими выражениями асР и асР. На выходе первых логических элементов 2 И - НЕ 25 и 26.тех же каналов формируют импульсы, определяемые логическими выражениями (асР) а и (ЙР)а, а на выходе вторых логических элементов 2 И - НЕ 31 и 32 - логическими выражениями (асГ) а (асР) и (асР) а (асР) .Лналогичцо выполнены связи между логическими элементами двух других каналов логического блока 11, ца выходах которых формируют последовательности, импульсов, характеризуемые следующими логическими выражениями: на выходах логического элемента 2 И - НЕ - 33 - (ваР)в(ваР), логи 25 ческого элемента 2 И - НЕ 34 - (ваР) в(ва),логического элемента 2 И - НЕ 36(свгГс(свгГ логического элемента 2 И - НБ 35 в (свг)с(снег,30 Принцип работы устройства для управления трехфазным мостовым инвертором, по ясняется временными диаграммами на фиг. 2 где приняты следующие обозначения: 3 - импульсы на выходе задающего генератора 1, 13 в, 13 з - импульсы с выходов делителей 2 и 3 частоты. После осуществления операции логического суммирования на выходе 40 логического элемента 2 ИЛИ 4 формируют. последовательность импульсов 134; которая поступает ца счетный вход триггера 6, ца установочный 3 - вход которого поступает сигнал 135 с выхода логического эле мента 2 И - НЕ 5. Сигнал Ъ поступает такжена. вход трехканального распределителя 7 импульсов, на выходах которого имеют мес. е то последовательности прямых и инверсныхимпульсов 3 а в 13 со сдвигом на 2 9 Г/3 между собой. На выходе триггера 6 форми руют последовательностьимпульсовдлительность которых изменяется по линейному ШИМ-закону. На выходах логических элементов ЗИ - НЕ 19 и 20 имеют место импульсы (39, 13 зо, а на выходе первого логического элемента 2 И - НЕ 25 - последовательность импульсов 13 г,На фиг. 2 представ лены шесть последовательностей выходных импульсов устройства 13 э 1 - 13 гснимаемые с выходов вторых логических элементов 2 И66243 1 О 15 20 25 30 те нечетных гармоник 45 НЕ 31 - 36, некоторые после усиления (и гельванической развязки сигналов элементов 32, 34 и 36) поступают на входы ключей .13 - 18 инвертора. На выходе последнего формируют напряжение Ул 1.)в, 3 с (на . фиг. 2 показано для фазы А).Для формирования симметричной кривой выходного напряжения инвертора коэффициенты деления 1 Ч и М делителей 2 и 3 частоты должны .быть связаны соотношением 1 х 1=Хь причем чем больше значения Х 1 и ХА, тем лучше качество выходного напряжения и тока (тем меньше значениекоэффициента гармоник).Нужно отметить, что логические выражения, определяющие связи между логическими элемелтами 19 - 36 логического блока 11 и распределителя 7 импульсов, могут быть преобразованы в соответствии с известными процедурамц, обеспечивающими ми.нимизацию числа логических операций, В этом случае, на выходах логического блока 11 будут сформированы последовательности импульсов, определяемые следующими логическими выражениями (фиг. За). на выходе логического элемента 31 - (сР)а(сР) логического элемента 32 - (сР)а(оР), логического элемента 33 - (аР) в(аР), логического элемента 34 - (аР) в(аР), логического элемента 35 - (вР) с(вР) и логического эле мента 36 - (вР)с(вР). В этом случае в ка-, честве входных элементов логического блока 11 используются логические элементы: 2 И - НЕ, 19 - 24 (в отличие от логических элементов ЗИ - НЕ 19 - 24 на фиг. 1). Дальнейшая минимизация логических выражений описывающих выходные сигналы устройства, позволяет получить вторую модификацию логического блока 11 этого варианта схемы, два канала которого (для сигналов управления ключами 13 и 14 А и А) представлены на фиг. Зб. Для ее схематической, реализации используются логические элементы 2 И - НЕ 19 и 20 и логические элементы 2 - 2 И - ИЛИ - НЕ 37 и 38 Связи между, этими элементами оиреЛЫяются логнчесии"ми выражениями А = (сР)а+ (сР) (элемент 38) и А = (сР) а + сР (элемент 37. Минимальное число логических операций на фаэный сигнал - десять обеспечивается третьей модификацией канала логического блока 1; представленной на фиг. 5 а. Для ее реализа ции используются логические элементы 2 И - НЕ 19 и 20 и логические элементы 2 - 2 И - ИЛИ 37 и 38. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы этой моли. фикации, представлены на фиг. 5 б.Последовательность подачи сигналов ца управляющие входы логического блока 11 для ключей трех стоек инвертора поясняется таблицей, приведенной слева на фиг. 5 а, а логика формирования сигналов А, В, С, А, В, С для управления ключами этих стоек поясняется логическими выРажениями, приведенными справа на фиг. 5 а.Цифровые индексы при сигналах И на временных диаграммах указывают номер логического элемента или узла, с которого этот сигнал снимается,Выбор конкретного варианта логического блока 11 осуществляется с учетом минимизации массы располагаемой серии интегральных микросхем и мощности их потребления.Предлагаемое устройство по сравнению с известным, позволяет обеспечить достоинство форм выходного напряжения во всем диапазоне изменяется созУ. Г 1 рц этом качест. во выходного напряжения в диапазоне сов У;и 0,87 улучшается. В известном устройстве при совет 0,87 возникает фазовый уход основной гармоники, достигающий при активной нагрузке 10 - 15 эл,град, Кроме того, в спектре выходного напряжения возникают четные высшие гармоники, среди которых наибольшая по амплитуде и наимень-шая по частоте вторая гармоника имеет содержание 5 - бо/О от основной. Это является дополнительным фактором, вызывающим нежелательные прежде всего с точки зрения 35 устройчивости работы качания синхронных Двигателей, которые особо ощущаются на начальных этапах пуска или при низких частотах вращения. Кроме того, доля потерь в двигателе от высших четных гармоник более40 заметна, чем от более удаленных по частоНаиболее целесообразная область применения предлагаемого устройства - прецизионный, в частности частотно-управляемый электропривод на базе асинхронных и осо. бенно высокосинусных синхронных и синхронно-,реактивных двигателей. Инверторы с предложенным устройствомуправления могут также применяться в ка. честве централизованных источников электропитания, характеризуемых стабилизи; ,рованными напряжением и частотой и повы- шенным качеством выходного напряжения (с коэффициентом гармоник порядка 8 О/о), 1166243