Способ управления трехфазным мостовым инвертором

(51)4 Н 02 М 7/48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханйки при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) Авторское свидетельство СССР В 471646, кл. Н 02 Р 13/24, 1975.Авторское свидетельство СССР Р 1032592, кл, Н 02 Р 13/18, 1983.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬИМОСТОВИМ ИНВЕРТОРОМ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной .технике, и может быть использовано при построении систем преобразователь - асинхронный двигатель с автономными инверторами напряжения,регулируемыми по принципу широтноимпульсной модуляции. Цель изобретения - улучшение формы напряжения итока на выходе инвертора, улучшениеэнергетических показателей инвертораи упрощение. В данном способе на интервале 0-240 эл.град периода выходной частоты формируют последовательности импульсов управления вентилемкаждой фазы. Последовательность импульсов состоит из модулированныхи,немодулированных участков. 5 ил.135615 Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении систем преобразо 5ватель частоты - асинхронный двигатель, в которых преобразователь частоты выполнен по структуре неуправляемый выпрямитель - фильтр - трехфаз-ный мостовой инвертор, регулируемыйпо частоте и напряжению способами широтно-импульсной модуляции (ШИМ).Цель изобретения - улучшение Формынапряжения и тока на выходе инверто-.ра, улучшение энергетических показателей инвертора и упрощение,На Фиг.1 представлены диаграммы,поясняющие предлагаемый способ; нафиг.2 - схема устройства управлениятрехфазным мостовым инвертором для 2 рреализациипредлагаемого способа;на Фиг,З - схемы распределителя икоммутатора (для коммутатора приведена схема для одного канала управления); на Фиг.4 - схемы Формирователя 25импульсов управления, блока регулирования начальной Фазы импульсовуправления и датчиков нуля тока дляодной Фазы инвертора; на Фиг.5 -схема инвертора. 30Инвертор (Фиг,5) содержит вентилии 2 Фазы А, вентили 3 и 4 фазы В,вентили 5 и б Фазы С, мост обратноготока на диодах 7-12, источник 13 питания инвертора. К выходным зажимам35инвертора присоединены трехфазная активно-индуктивная нагрузка 14 - 16соответственно Фаз А,В,С,.соединеннаяв звезду.На фиг,1 обозначено: 17 и 18 - закон модуляции соответственно дляпервой и второй модулированных последовательностей 19 и 20; 21-26 - шестьнерегулируемых импульсов длительностью 60 эл.град, сдвинутых один отдругого на 60 эл, град; 27 и 28 -вь 1 ходные сигналы коммутатора дляформирования импульсов управлениявентилями 1 и 2 инвертора; 29 и 30 -выходные сигналы формирователя (импульсы управления вентилями 1 и 2)для угла нагрузки 45 эл.град, 31 и32 - аналогичные сигналы для угланагрузки 75 эл.град; 33 - линейноенапряжение линии АВ инвертора," 34=5540 - моменты времени на интервале0 - 60 эл.град, соответствующие переключению хотя бы одного вентиля инвертора; 41 - 45 - моменты времени 8 2соответственно для 120,180,240,300, 360 эл.град периода выходного линейного напряжения.Устройство управления трехфазным мостовым инвертором (фиг.2) содержит генератор 46 импульсов, счетчик 47,дешифратор 48, распределитель 49,коммутатор 50, Формирователь 51 импульсов управления, блок 52 регулирования начальной фазы импульсов управления, датчики 53 нуля тока, фазо"расщепитель 54, генератор импульсов,счетчик и дешифратор соединены последовательно, входы коммутатора 50соединены с выходами 55 дешифратораи выходами 56 распределителя, Фазо-.расщепитель 54 подключен входом 57к выходу старшего разряда счетчика47, а выходами к входам 58 распределителя 49 и входам 59 блока 52 регулирования начальной .Вазы, другие входы 60 - 62 которого подключены к трем датчикам 53 нуля тока соответственнофаз А,В,С, а выходы 63 блока 52 регулирования присоединены к первым входам Формирователя 51 импульсов, вторые входы которого подключены к выходам б 4 коммутатора 50, причем выхо" ды 65 - 70 формирователя 51 являются выходами устройства.Распределитель 49 (фиг,З) содержит элементы И 71,1 - 71,6, элементы ИЛИ 72,1-72,6, входы 73 - 78 элементов И 71.1 - 71.6 являются входами распределителя, а выходы 21 - 26 элементов ИЛИ 72,1 - 72.6 - выходами распределителя,Коммутатор 50 (на фиг.З приведена схема одного канала управления, остальные пять каналов выполняются аналогично) содержит элементы И 79,1 79.3, входы которых являются входами коммутатора, элементы ИЛИ 80.180,4, элемент ИЛИ 81, вход 27 элемента 80,4 является выходом коммутатора,вход 82 - один из входов коммутатора.Датчики 53 нуля тока содержат(фиг,4) компаратор 83, вход которогоявляется входом датчика, а выход 60компаратора 83 является выходом дат"чика нуля тока,Блок 52 регулирования начальнойфазы содержит (фиг.4) элементы И84.1 - 84.2, входы которых являютсявходами блока регулирования, выходы85 и 86 И элементов, ВЯ-триггеры87.1 - 87,2 с выходами 88 и 89, кото 3 135615рые являются выходами блока 52 регу"лирования.Формирователь 51 импульсов управления содержит (фиг.4) элементы И90.1 и 90,2, входы которых являютсявходами формирователя, элементы ИЛИ91.1 - 91.2, выходы 65 и 66 которыхявляются выходами формирователя.Для фаз В и С выполнение датчиков53 нуля тока, блока 52 регулирования 10начальной фазы и формирователя 51импульсов управления аналогично.В предлагаемом способе управленияФормируют две модулированные последовательности 19,20 (фиг.1 с пернодом повторения 60 эл,град), в первой19 из которых закон модуляции 17 соответствует значению синусоидальнойфункции на интервале О в60 эл.град,во второй 20 из которых закон модуля ции 18 соответствует значению синусоидальной функции на интервале 60 -120 эл. град. Формируют шесть нерегу"лируемых импульсов 21 - 26 длительностью 60 эл.град, сдвинутых один 25от другого на 60 эл. град, формируютна интервале О - 240 эл.град, последовательность 27 импульсов управления вентилем каждой фазы в течениепериода выходной частоты, при этом 30используют четыре из шести нерегулируемых импульсов, причем на первоминтервале 0 - 60 эл. град используютпервую 19 модулированную последова- .тельность импульсов, на втором интер вале 60 - 120 эл.град - нерегулируемый импульс длительность 60 эл,град,на третьем интервале 120 - 180 эл.град - вторую 20 модулированную последовательность импульсов, на четвертом интервале 180 - 240 эл.град -инверсную относительно первой модулированную последовательность импульсов, при этом модуляцию осуществляютперемещением переднего Фронта импуль са, а на каждый вентиль инвертора подают сформированную последовательностьимпульсов управления, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фазы через нуль. 50Устройство работает следующимобразом,Генератор 46 импульсов (фиг.2)формирует на выходе последовательностьимпульсов заданной частоты, кратной 55частоте напряжения на выходе инвертора, и запускает этими импульсамисчетчик 47, импульсы со старшего раз 8 4ряда которого используются как тактовые и управляют Фазорасщепителем 54.Одновременно с выходов счетчика 47дешифратором 48 считываются коды чисел, определяющих длительности модулированных импульсов и на выходахВЯ-триггеров 87.1 - 87.2 формируютсяимпульсные последовательности 19,20,смодулированные по синусоидальномузакону на участках соответственно0 - 60 эл. град.н 60 - 120 эл.град,и поступают с выходов 55 дешифраторана коммутатор 50. С вькода Фазорасщепителя 54 (Фиг.2) прямые импульсыи инверсные им поступают на вход 58распределителя 49 и вход 59 блока52 регулирования начальной Фазы .импульсов управления (Фиг,4), Навыходе 56 распределителя 49 формируются нерегулируемые импульсы 2126 (фиг.2) длительностью 60 эл.град,.сдвинутые один от другого на60 эл.град, Например, формированиеимпульсов 21 осуществляется следующим.образом. На входы элемента И 71,1(Фиг,З) поступают импульсы 73 и 74,на выходе элемента И 71.1 образуетсясигнал "Нуль" длительностью 60 эл.град, интервал 34 - 40 (фиг.1), который поступает на элемент 2.1 инвертора (Фиг.З), с выхода которогоснимается сигнал 21 (Фиг,З и 1),Формирование импульсов 22 - 26 осуществляется аналогично элементами 71,271.6, 72.2 - 72.6 (Фиг.З). С выхода56 распределителя 49 (фиг2) импуль-сы 21 - 26 (фиг.1) поступают на однивходы коммутатора 50 (фиг.4), одновременно на другие входы коммутатора50 поступают выходные сигналы дешифратора 48. Рассмотрим Формированиеимпульсов 27 (фиг.1), используемыхдля управления вентилем 1 фазы Аинвертора (фиг.5). На одни входы элементов И 79.1 - 79.3 коммутатора 50(фиг.З) поступают соответственносигналы 21, 23,24 с распределителя49, а на другие входы этих же элементов, поступают соответственно сигналы 19,20,82 (Фиг.З) с дешифратора48 (фиг.2). Импульсная последовательность 82 является инверсной относительно импульсной последовательности19. На выходах элементов 80.180.3 (фиг.З) инверторов формируютсямодулированные последовательности19,20,82, соответствующие 60 эл.град интервалам 34 - 40, 41 - 42,.5 13561542 - 43 (фиг.1), которые поступаютна входы элементов ИЛИ 81 (фиг.3),на четвертый вход которого одновременно поступает последовательность22 (фиг. и 3). На выходе элементаИЛИ 80.4 формируется импульснаяпоследовательность 27 (фиг.1). Формирование последовательности 28, используемой для управления вентилем 2фазы А инвертора (Фиг.1), и последовательностей, используемых для управления вентилями 3 - 6 инвертора,осуществляется аналогично коммутато-ром (Фиг.4), сигналы поступают с еговыходов 64 на входы формирователя 1551 импульсов управления. На другиевходы Формирователя 51 поступаютсигналы с выхода 63 блока 52 регулирования начальной Фазы, на входыкоторого подаются сигналы 60-62 20(фиг.2) с датчиков 53 нуля тока исигналы 59 с фазорасщепителя, Рассмотрим формирование импульсов управления 65 и 66 (фиг.2 и 4) вентилями1 и 2 ннвертора (Фиг,5), С датчика53 нуля тока (фиг,2 и 4) сигнал 60поступает на элементы И 84.1, 84.2(фиг.4), на другие входы которых подаются соответственно сигналы с фазорасщенителя 54 (фиг.2). Выходные ЗОсигналы 85 и 86 (фиг.4) элементов Ипоступают на В-входы ВБ-триггеров871 и 87,2 (фиг,4), на Я-входы.которых поступают сигналы Фазорасщепителя 54 (фиг.2). В результате на 35выходе блока 52 регулирования формируются сигналы с начальной фазой,соответствующей переходу тока фазыА через нуль. Сигналы 88 и 89 (Фиг.4)подаются на одни входы элементов И 4090.1 и 90.2 (фиг.4) формирователя51 (фиг.2), на другие входы элементов И поступают сигналы 27 и 28(фиг.1).с коммутатора 50 (фиг.2).Проинвертированные схемами 91.1 и 4591.2 (фиг.4) сигналы 65 и 66 являются выходными сигналами устройства.На фиг,4 приведены те же выходныесигналы 29 - 32 устройства для раз-,личных углов нагрузки, при этом сигналы 29 и 30 формируются для коэффициента сдвига сов = 0,707 ( 8о45 зл.град), а сигналы 31 и 32формируются для коэффициента сдвигафазы соя= 0,259 ( (р - "75 эл.град). Формула изобретенияСпособ управления трехфазным мостовым инвертором на полностью управляемых вентилях, заключающийся в том, что задают сигнал с частотой равной выходной частоте инвертора, Формируют две модулированные последовательности импульсов, определяют моменты перехода значения тока каждой фазы через нуль, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения формы напряжения и тока на выходе инвертора, улучшения энергетических показателей инвертора и упрощения, формируют две вышеуказанные модулированные последовательности импульсов с периодом повторения 60 эл. град, в первой из которых закон модуляции соответствует значению синусоидальной функции на интервале 0 - 60 эл,град, во второй из которых закон модуляции соответствует значению синусоидальной Функции на интервале 60 - 120 эл.град, формируют шесть нерегулируемьсс импульсов длительностью 60 эл,град, сдвинутых один от другого на 60 эл.град, причем на первом интервале 0 - 60 эл. град на каждый вентиль каждой фазы инвертора подают первую модулированную последовательность импульсов, на втором интервале 60 - 120 эл,град подают нерегулируемый импульс длительностью 60 эл.град, на третьем интервале 120 - 180 эл.град подают вторую модулированную последовательность импульсов, на четвертом интервале 180 - 240 эл.град подают инверсную относительно первой модулированную последовательность импульсов, при этом изменение коэффициента модуляции осуществляют перемещением переднего Фронта импульсов, а отсчет интервалов для каждого вентиля инвертора каждой Фазы осуществляют, начиная с момента перехода значения тока соответствующей Фазы через нуль,)У гю У 1 гг Л г 4 3 б гю зо бР у в(а 1 аа 1 аавааааде1356158 вх го у О 5 У Составитель С.ЛузаноРедактор Т.Лазоренко Техред Л.Сердюкова ректор Л. Пилипенко Заказ 5807 Тираж 659 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Х(-35, Рауш