Способ управления многофазным инвертором

(51) 4 Н 02 М 7/515 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский институт точноймеханики и оптики(56) Бродовский В.Н., Иванов Е.С.Приводы с частотно-токовым управлением. М.: Энергия, 1974, с. 75-77,82-84,Патент ФРГ Ф 2510302,кл. Н 02 Р 13/24, 1976,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЬМИНВЕРТОРОМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использова 801348975 А 1 но в частотно-регулируемом электроприводе. Целью изобретения являетсярасширение функциональных возможностей и повьппение быстродействия. Достигается это за счет замены процессарасчета фазных токов перед каждойкоммутацией ключей инвертора логическими операциями, что позволяетувеличить быстродействие, а использование логических устройств взаменустройств, выполняющих операции вычисления, позволяет упростить в целом устройство, реализующее предлагаемый способ. Работа устройства попредлагаемому способу не зависит отпараметров схемы замещения, их величины и способа соединения нагрузки,что позволяет расширить функциональные возможности, 3 нл.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вмногофазных инверторах напряжения,предназначенных для частотцо-регу 5лируемого электропривода.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, понышениебыстродействия и упрощение устройства, реализующего предлагаемый способ. 0На фиг, 1 представлена функциональная схема иннертора, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2схема упранления ицвертором,на фиг.3 -схема устройства определения момен- Втов переключения ключей инвертора.Устройство (фиг. 1), реализующеепредлагаемый способ, содержит трехфазный мостовой инвертор напряжения,выполненный на шести ключах 1,1-1,6,шунтированных обратными диодами, трехфазную нагрузку 2, блок 3 управленияинвертором напряжения и датчики 4-6фазных токов.1Нагрузка 2 питается от инвертора,ключи 1.1 - 1,6 которого управляютсяот блока 3 управления, на входы которого поступают сигналы О -Ц оп 3 . 5 г)ределяющие форму тока нагрузки и сигналы Ц -О , вырабатываемые дат- З 0чиками 4-6 ток . Пары ключей 1.1 и1.2, 1.3 и 14, 1.5 и 1.6 переключаются в противофазах,Блок 3 управления (фиг. 2) содержит аналоговые сумматоры 7 - 9, компараторы 10 - 12, блоки 13 - 15 определения знаков сигналов рассогласонания, блок 16 определения моментовпереключения ключей инвертора, постоянное запоминающее устройство 17 и 40блок 18 П-триггеров.Выходы сумматоров 7 - 9 подключены к входам компараторов 10 - 12, квходам блоков 13 - 15 определениязнаков сигналов рассогласования и к 48входам блока 16 определения моментовпереключения ключей. ВыхоДы блоков13-15 определения знаков сигналоврассогласования и компараторов 10-12подключены к входам блока 18 П-триг 50герон, общий счетный вход которогоподключен к выходу блока 16 определения моментов переключения ключей1.1-1,6 инвертора напряжения. Выходыблока 18 )1-триггеров подключены купранляющим входам ключей 1,1-1.6 инвертора напряжения. Блок 16 определения моментов переключения ключей(фиг. 3) содержит реле 19-21 с симметричной относительно оси абсцисс гистерезисной характеристикой. Ширина петли определяет заданную максимальную ошибку регулирования выходных токов инвертора. С выходов реле 19-21 сигналы поступают на одцонибраторы 22-24. С выходов блоков 22- 24 сигналы подаются на шестивходовой элемент 1-НЕ 25, с выхода которого сигнал Ц поступает на вход блока 18 Р-триггеров (фиг. 2).Устройство, реализующее предлагаемый способ пофаэцого регулирования входного тока трехфазного иннертора напряжения, работает следующим образом.Задающие сигналы 13, -Ц, , опредеЪ гзляющие форму токов н йагруэке, вычитаются в аналоговых сумматорах 7-9 из сигналов Ос -Осс , пропорциог)с) ос )нальных мгновенным значениям токов в фазах нагрузки. Полученные при этом выходные сигналы рассогласования ь 1), -ьОз поступают на компараторы 10-12, где сравниваются между собой. На выходе компаратора 10 появляется значение логической "1" (Аэ= =1), если Ь О, ) Ь 3 и логического "0" (Аз=О), если Ь 1, АДЬО . Аналогично компаратору 10 работают компараторы11 и 12; А=,если ЬЦ, ЬП иА=,ОьО, и А=О, слиЬЦ ЬЦОдновременно сигналы рассогласования Ь П, -ЬО, поступают на блоки13-15 определения знака, на входахА -А которых появляются сигналы энас 2чеция логической 1 , если поступившие на их входы сигналы положительные, и логического "0", если эти сигналы отрицательные. Таким образом,на входе постоянного запоминающегоустройства 17 имеется шестиразрядный код, который несет информацию ознаке и сравнительной относительнодруг друга величине сигналов ЬО,ЬГ, рассогласования. Первые триразряда кода определяют знаки сигналов рассогласонация в каждой из трехфаз, а три последующие - результатыих попарного сравения,Например, код 101100 означает,чтосигналы рассогласования первой итретьей фазы положительные, а второйфазы сигнал отрицательный, единица нчетвертом разряде означает, что сигналы рассогласования в первой фазебольше, чем во второ, нуль н пятом35 разряде означает, что сигнал рассогласования в первой фазе меньше, чемв третьей, а нуль в шестом разрядеозначает, что сигнал рассогласования5во второй фазе меньше, чем в третьей.Число возможных значений кода комбинации переключения ключей в трехфазном инверторе равно 24 и они характеризуют все возможные варианты расположения сигналов рассогласованиявсех фаз относительно нуля.Выбор нужной комбинации переключения по сформированному коду происходит так, чтобы удержать в заданных границах ошибки регулирования во всех фазах. Для этого, в отличии от прототипа, переключение может происходить не только в однойфазе, но и в двух или трех фазах одновременно, Для определения схемысоединения нагрузки (" треугольник",звезда ) сформированному коду ставится в соответствие комбинация переключения ключей, определяемая следующим образом. К фазе сигнала рассогласования, которой имеет наибольшую в алгебраическом сигнале величину, необходимо приложить отрицательное напряжение, а к фазе, сигнал рас- З 0соГласования которой имеет наименьшуюв укаэанном смысле величину, необходимо приложить положительное напряжение.Тогда в случае трехфаэной нагрузки по схеме треугольник третья фаза эакорачивается, так как в этомслучае все возможные комбинации приложения напряжения к фазам нагрузкиопределяется как сочетания иэ +БО40где Б - напряжение источникапитания. Иэ этого следует, что тогда,когда все три сигнала рассогласования отрицательные (это возможно пришести значениях кода комбинации переключения), возможны переключенияключей, которые вызывают уменьшениесигнала рассогласования лишь в однойфазе - в той, в которой он имеет максимальную по модулю величину,50Однако, если сигналы рассогласования в двух фазах положительные, ав третьей фазе сигнал отрицательный(шесть значений кодов комбинации переключения), возможны переключения, при которых будут уменьшаться сигналы рассогласования в двух фазах.Если нагрузка трехфазная по схемезвезда , все возможные комбинации приложения напряжения к фазам нагрузки определяются сочетаниями из следующих значений фазных напряжений:2 13 13- 33 3+ - Ц + - + - . В этом случае выбор комбинации переключения ключей по сформированному коду в соответствии с изложенным правилом осуществляется так, чтобы вызвать уменьшение сигналов рассогласования в двух или трех фазах. Последнее возможно, если сигналы рассогласования не одного знака (12 значений кода комбинации переключения). Если знаки сигналов рассогласования одинаковые, возможны переключения, уменьшающие сигналы рассогласования в двух фазах (12 значений кода).Организованная таким образом таблица состояний ключей в зависимости от значений кода комбинации переключения предварительно записывается в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) схемыуправления инвертором. При работе схемы на вход ПЗУ поступает код комбинации переключения, зна чение которого меняется в соответствии с текущими значениями сигналов рассогласования. Каждому значению кода на выходе ПЗУ соответствует определенная комбинация переключения ключей.Например, если на выходе появилась комбинация 101, то ключи 1, 1,1.5;1.4 включены, а ключи 1.3; 1.2; 1.6 выключены. Для рассматриваемого случая трехфаэной нагрузки, соединенной по схеме треугольник, информация о знаке сигналов рассогласования является избыточной. Поэтому блоКи 13- 15, изображенные на фиг. 2 пунктиром, отсутствуют. При этом код комбинации переключения - трехразрядный. В этом случае ПЗУ программируется в соответствии с таблицей.В.таблице приведены состояния ПЗУ и ключей инвертора для нагрузки по схеме треугольник".348975 Состояние ключей Входы ПЗУ Выходы ПЗУ ТТ ГК 1 К 2 КЗ К 4 К 5 Кб АЗ А 4 А 5 В ВЗ В 5 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 О 0 0 1 О 1 0 1 1 0 О О 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 О О 1 1 О О 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 О 0 1 0 00 1 25 30 35 45 55 Состояние выходов ПЗУ меняется в соответствии с текущими состояниями компараторов 10-12, Чтобы обеспечить переключение ключей на границах допустимой области сигналов рассогласования, сигналы с выходов ПЗу подаются на выходы блока 18 Р-триггеров с общим счетным входом, на который с блока 16 определения моментов переключения ключей поступает сигнал Ос и разрешает запись новой комбинации лишь тогда, когда хотя бы один из сигналов ьБ, - ЬП выходит за пределы допустимой области,Такий образом, в противоположность прототипу, в котором для определения необходимой комбинации переключения ключей инвертора на основании данных о параметрах схемы замещения нагрузки предварительно производят расчет выходных фазных токов нагрузки для четырех случаев переключения в одной фазе в моменты, когда отклонения выходных токов от заданных превьппает допустимую величину,по предлагаемому способу регулирования выходного тока инвертора для определения необходимой комбинации переключения ключей инвертора отклонения выходных токов от заданных (сигналы рассогласования) попарно сравнивают между собой и на основании знаков сигналов рассогласования и их относительной друг друга алгебраической величины формируют цифровой сигнал, преобразуют его в предварительно программируемом логическом устройстве в другойцифровой сигнал, который в моменты,когда сигнал рассогласования в однойиз фаз достигает величины опорногосигнала, формирует сигнал управленияключами инвертора, осуществляющий ихпереключения, уменьшающие сигналырассогласования в максимально возможном числе фаз. Это позволяет расширить функциональные воэможностипредлагаемого способа за счет того,что работа устройства, его реализующего, не зависит от параметров схемы замещения, их величины и способасоединения нагрузки, Замена процесса расчета фазных токов перед каждойкоммутацией ключей инвертора логичес.кими операциями для определения требуемой комбинации переключения ключей инвертора позволяет увеличитьбыстродействие, а использование логических устройств взамен устройств,выполняющих операции вычисления,позволяет упростить в целом устройство,реализующее предлагаемый способ. Формула изобретения Способ управления многофаэным инвертором, выполненным на шести ключах, соединяющих фазы нагрузки с полюсами источника питания с нагрузкой,включенной в треугольник, заключающийся в том, что формируют пофазносигналы задания выходного тока, измеряют мгновенные значения тока фаз8975 Оиф 1 Ю 7 134 нагрузки, формируют пофазно сигналы рассогласования путем вычитания из сигналов задания выходного тока измеренных мгновенных значений тока фаз нагрузки, задают опорный сигнал, в моменты достижения сигналами рассогласования уровня опорного сигнала формируют и подают сигналы управления на ключи инвертора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей путем управления нагрузкой с переменными параметрами, сравнивают между собой погарно сигналы рассогласования всех фаз, определяют фазы, для которых сигнал рассогласования наибольший и наименьший по алгебраической величине, для фазы с наибольшим сигналом рассогласования подают сигнал управления на ключ, соединяющий данную фа О зу с отрицательным полюсом источникапитания инвертора, а для фазы с наименьшим - на ключ, соединяющий данную фазу с положительным полюсом источника питания.1348975 иг. 97/55 Тираж 658 ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушск Зака Подписта СССР ытиинаб д Пр Ужгород, ул. Проектная,водственно-полиграфическое предприяти Составитель С.Лузанов актор Т,Парфенова Техред И.Попович Корректор М.Демчи