Способ управления многофазным инвертором напряжения

(19) (Ш 350 51)5 Н 02 М ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН чной Н .Пискаре СССР988,СР985.АЗНЫМ электрогофаз ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение относится ктехнике. Способ управления м Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в многофазных инверторах напряжения, предназначенных для частотно-регулируемого электропривода.Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного тока.В предпоженном способе управления многофазным инвертвром, выполненным на шести ключах, соединяющих Фазы нагрузки с полюсаьы источника питания, формируют пофазно сигналы задания выходного тока, измеряют мгновенные значения тока нагрузки, Формируют пофазно сигналы рассогласования путем вычитания сигналов задания выходного тока из измеренных мгновенных значе-. ний тока Фаз нагрузки, сравнивают между собой попарно сигналы рассогла 2ным инвертором напряжения может бьнь использован в частотно-регулируемомэлектроприводе. Цель изобретения улучшение качества выходного тока инвертора за счет улучшения его гармонического состава. Это достигается тем; что в системе со слежением за током по сигналу рассогласования с тактированием работы ключей инвертора от внешнего генератора вводится пропорциональная зависимость изменения периода тактоь,к импульсов пропорционально сигналу задания тока нагрузки, . что приводит к улучшению гармонического состава выходного тока. 2 ил ., 1 табл. сования 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 Фазу с отрицательным полюсом источника питаяия инвертора, а :для Фазы с наименьшим сигналом рас-. . согласования - на ключ, соединяющий данную Фазу с положительным полюсом источника питания инвертора, вводятся , новые операции, заключающиеся в том,что формируют тактовые импульсы с периодом следования, пропорциональным . амплитуде -.оков задания, запоминаютзнак и сравнительную относительно друг друга величину сигналов рассогласования в моменты формирования тактовых импульсов, сравнивают их сознаками и величинами результата срав-,нения сигналов рассогласования в момент Аормирования предыдущего тактового импульса и при изменении знакаи величин результатов сравнения сигналов рассогласования Аормируют ипОдают сигналы управления на ключиинвертора,На Аиг. 1,2 представлены схемы , 10уСтройства для реализации способа.Устройство (Лиг. 1) реализующеепредложенный способ, содержит трехАазный мостовой инвертор 1 напряжения, выполненный на шести ключах 11- 151, шунтированных обратными диодами,трехФазную нагрузку 2, блок 3 управления инвертором напряжения и датчики 4 - 6 мгновенных значений Аазных20токовНагрузка 2 питается от инвертора 1, ключи 1-16 которого управляются от блока 3 управления, на входы которогопоступают сигналы П, -Уэ, определяю щие Форму тока нагрузки, и сигналы УосП ос з вырабатываемые датчиками 4-6 тока. Пары ключей 1 и 1, 1и 1, 1 в и 1 в переключаются противогазно, 30Блок управления (Лиг, 2) содержит генератор 7 трехАазного синусоидальйого сигнала с двумя входами управЛения по частоте Пи амплитуде П источник 8 управляемого опорного напряжения, аналоговый сумматор 9, уп" равляемый генератор 10 тактовых импульсов, аналоговые сумматоры 11 13, компараторы 14 - 16 определения энаков сигналов рассогласования, ком параторы 17 - 19, преобразователь 20 кодов (ПК), блок 21 1)-триггеров с общим счетным входом.Выходы тр ехфа з ног о генератора синусоидальных сигналов, на два входа которого подаются сигналы управления по частоте и амплитуде, соединены с аналоговыми сумматорами 11 - 13, на вторые входы которых подключены соответствующие датчики 4 - 6 мгновен ных значений тока нагрузки. Выход аналогового сумматора 11 подключен к входам компараторов 14, 17, 18, выход аналогового сумматора 12 - к входамкомпараторов 15,17,19, а выход анало гового сумматора 13 - к входам компараторов 16 - 19. Выходы компараторов 14 - 19 соединены с входами преобразователя 20 кодов, выходы которого подключены к входам блока 21 1) - триггеров, общий счетный вход которого соединен с выходом генера-. тора 10 тактовых импульсов. Выход источника опорного сигнала соединен с одним из входов аналогового сумматора 9, на другой вход которого подается сигнал управления трехфазного генератора 7 по амплитуде сигнала задания токовВь 1 ход аналогового сумматора 9 соединен с входом генератора 10 тактовых импульсов, Выходы блока 21 1)-триггеров подключены к управляющим входам ключей 1-16 инвертора 1 напряжения,Устр.ойство, реализующее предложенный способ поФаэного регулирования входного тока трехАазного инвертора. напряжения, работает следующим образом.На входы трехАаэного генератора 7задаюших сигналов подаются сигналыП и П определяющие частоту и. амплитуду соответственно сигналов задания, Задающие сигналы П, -Уэ, определяющие величину и Форму токов внагрузке, вычитаются в аналоговыхсумматорах 11 - 13 из сигналов Уос, -пропорциональных мгновеннымзначениям токов в Аазах нагрузки. Полученные при этом .выходные сигналырассогласования У, -ЬПз поступают накомпараторы 17 - 19, где сравниваютсямежду собой. На выходе компаратора 17появляется значение логической единицы (А=1), если А П,И 5 , и логического нуля (А =0), если У,(У 1. АналоЭгично комнаратору 17 работают компараторы 18 и 19:А+=1, если КУРИ и А =О,еслиП, ИзА =1, если сУ ЬУз и А =О,если 5 П (ЬУ.Одновременно сигналы рассогласования ЬП, -611 поступают на устройства 14 - 16 определения знака, на выходах Л -А которых появляются значе-, ния логической единицы, если поступившие на их входы сигналы положитель" ные, и логического нуля, если эти сигналы отрицательные. Таким образом, иа входе преобразователя 20 кодов имеется шестираэрядный код, который нес.ет инФормацию о знаке и сравнитель 1603507ной одна относительно другой величине сигналов Д 11, -Д 11 рассогласования. Первые три разряда кода определяют знаки сигналов рассогласования в каждой из трех Ааз, я три последующие результаты их попарного сравнения,Например, код 101100 означает, что сигналы рассогласования первои и третьей Ааз положительны, а второй фазы - 10 отрицательны, единица в четвертом разряде означает, что сигнал рассогласования в первой Аазе больше, чем во второй, нуль в пятом разряде означает, что сигнал рассогласования в 15 первой Аазе меньше, чем в третьей, а нуль в шестом разряде означает, что сигнал рассогласования со второй Фазе меныпе, чем в третьей, Число возможных значений кода комбинации переключения ключей в трехАазном инверторе равно 24, и они характеризуют все возможные варианты расположения сигналов рассогласования всех Фаз относительно нуля.25Выбор необходимой комбинации переклвчения ключей по сАормированномукоду происходит так,чтобы обеспечить отслеживание с определенной ошибкой токов задания. 30Для определенной схемы нагрузки("треугольник", "звезда") сАормированному коду ставится в соответствие комбинация переключения ключей, определяемая следующим образом. К Фазе, 35сигнал рассогласования которой имеетнаибольшую в алгебраическом смыслевеличину, необходимо приложить отрицательное, а к Фазе, сигнал рассогласования которой имеет наименьшую 40в указанном сигнале величину, - положительное напряжение.Тогда в случае трехфязной нагрузкипо схеме "треугольник" третья Ааза закорачивяется, тяк как в этом случае 45все возможные комбинации приложениянапряжения к Аазам нагрузки определяются как сочетания из + 1, О,где Б - напряжение источника питания,Из этого следует, что тогда, когда 50все три сигнала рассогласования отрицательны (это возможно при ьпести значениях кода комбинации переключения),,возможны переключения ключей, которыевызывают уменьшение сигнала рассогласования лишь в одной Аазе - в той, вкоторой он имеет мяксимяльную по модулю величину. Однако если двя сигналарассогласовяны в двух Фязях положительны, я тр. ий - отрицателен (шесть значений кода комбинации переключения), возможны переключения, при которых будут уменыпаться сигналы рассогласования во всех трех Аазах,При остальных 12 значениях кода возможны переключения, уменьшакюцие сигналы рассогласования в двух Аазах,Если нагрузка трехАазная по схеме "звезда", все возможные комбинации приложения напряжения к Фазам нагруз" ки определяются сочетаниями из следующих значений Аазных напряжений:+2 п ти33 3В этом случае выбор комбинации переключения ключей по сАормированному коду в соответствии с изложенным выше правилом осуществляется так, чтобы вызвать уменыпение сигналов рассогласования в двух или трех Фазах. Последнее возможно, если сигналы рассогласования не одного знака (12 значений кода комбинации переклю" чения). Если знаки сигналов рассогласования одинаковы, то возможны переключения, уменьшающие сигналы рассогласования в двух Аязях (12 значений кода) .Например, если на выходе появилась комбинация 101, то ключи 1, 1, 1 ь будут включены, а ключи 1,1,16 выключены. Для рассматриваемого случая трехАазной нагрузки, соединенной по схеме "треугольник", инАормяция о знаке сигналов рассогласования является избыточной, Поэтому устройства 14 - 16 определения знака, изображенные на Фиг, 2, не нужны, При этом код комбинации переклвчелия трехрязрядный, В этом случае ПК Аункцианируеп в соответствии с таблицей и может быть реализован ня основе постоянного запоминающего устройства.Состояние выходов ПК меняется в соответствии с текущими состояниями компяряторов 14 - 19 в пределе с бесконечно болыпой частотой. Чтобы ее ограничить, сигналы ПК г.одявтся на блок 21 1)-триггеров, ня общнй счетный вход которого поступяют сигналы тактовой частоты от генератора 1 О.Состояние выходов бчокя 21 й-триггеров будет изменяться в момент при-, хода очередного тактового импульса при 5 словнн, что состояние выходов ПК изменилось ня предыдущем периоде следования тактовых импульсов, Чястоткоммутации кличей инвертора ограничена сверху частотой тактовых импульсон.При заданных амплитуде и частоте 5 сигналов задание увеличения Гумень-шает ошибку регулирования, так как частота коммутации ключей инвертора возрастает, и наоборот, при уменьшении 1ошибка возрастает. При умень О шении амплитуды сигналов задания при той же частоте 2относительнаяТошибка будет возрастать и гармонический состав выходного тока будет ухудшаться15 Поэтому в предложенном способе период следования тактовых импульсов Т изменяется пропорционально амплиттуде сигналов задания, для чего сиг О нал Б задающий амплитуду токов задания, складывается .в аналоговом сумматоре 9 с опорным сигналом У , вырабатываемым источником 3, и подается на вход управляемого генератора 10 тактовых импульсов, Необходимый диапазон Изменения 2в Аункции будет определяться постоянной времени нагрузки Т. Для больших Тн требуются более низкие значения Е. для малых Т- более Высокие значенияНастройка, обеспечивающая необходимый диапазон изменения Йц, осуществляется посредством изменения величины Бо. 35Изменение частоты Г т в предложенном способе в Фунции амплитуды тока задания не вызывает увеличения относительной ошибки регулирования и ухудшения гармонического состава тока при 40 регулировании амплитуды тока задания.В предложенном способе управления многоФязным инвертором коммутация ключей инвертора осуществляется в момент прихода тактовых импульсов, период 45 следования которых пропорционален сигналу задания амплитуды токов, при условии, что на предыдущем периоде следования тактовых импульсов произошло изменение кода комбинации переклю- О чения кличей инвертора, Диапазон изменения тактовой частоты определяется характером нагрузки, причем низкая часгота соответствует максимальной амглитуде сигнала задания тока, мак в 55 симальная частота - минимальной а фплитуде сигналя задания тока. Это обеспечивает улучшение качества выходного тока инвертора эа счет уменьшения амплитуды пульсаций тока нагрузки и улучшения его гармонического состава при регулировании вниз амплиту" ды тока задания, что оказывает положительный эААект на колебание момента и скорости двигательной нагрузки.Формула изобретенияСпособ управления многоАазным инвертором напряжения, выполненным нашести ключах, соединяющих Ааэы нагрузки с полюсами источника питания,заключающийся в том, что АормируютпоАаэно сигналы задания выходного тока, измеряют мгновенные значения тока Ааз нагрузки, Аормируют поФазносигналы рассогласования путем вычитания сигналов задания выходного тока иэ измеренных мгновенных значенийтока Аяз нагрузки, сравнивают междусобой попарно сигналы рассогласованиявсех Ааз, определяют Аазы, для которых сигнал рассогласоняния наибольшийи наимень 11 гий по алгебраической величине, для Аазы с наибольшим сигналомрассогласования подают сигнал управления на ключ, соединяющий данную Аазу с отрицательным полюсом источникапитания инвертора, а для фазы с наименьшим сигналом рассогласованияна клич, соединяющий данную Фазу с по"ложительным полюсом источника питания инвертора, о тл и ч а ющи йс я тем, что, с целью улучшения качества выходного тока инвертора засчет улучшения его гармонического состава, Аормируют тактовые импульсыс периодом следования, пропорциональным амплитуде сигнала заданиявыходного тока, запоминает знак ивеличину результата сравнения сигналов рассогласования в моменты Формирования тактовых импульсов, сравниваютих со знаками и величинами результата сравнения сигналов рассогласования в момент Формирования предыдущего тактового импульса и при изменениизнака и величины результата сравнениясигналов рассогласования подают указанные сигналы управления на ключичнвертора,(,остояние ПК и ключей инвертора для нагруэки по схеме "треугольник"1 б 03507 Составитель В.МальцевТехред М.Дидык. Корректор Т,Малец Маковская Р едакт Тираж 499 Заказ 33 одписн КНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент.", г, Ужгород, ул, Гагарина осударственного к113035, М тета по ва, Ж-З/ эобретениям и открыл иям Раушская наб д, 4/5