Устройство для управления -фазным мостовым инвертором с широтно-импульсной модуляцией

ОП ИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциалистичесиикРеспублик пц 983974.СССР ао делам нзабретеннй н аткрытнй.А. Зачепа, В.Ю. Розов, С.В,г,Ъ харьковское отделение Всесоюзного науцноисследовательского института электромеханикит 7 Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ тп-ФАЗНЫММОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙМОДУЛЯЦИЕЙ 1Изобретение относится к электро.технике, в частности к устройствам для управления статическими преобразователями на управляемых вентилях,. и может найти применение в различных5 электротехни ческик установках,Известно устройство для управления в-фазным инвертором с широтно-импульс-. ной модуляцией (ШИМ), содержащее в-фазный генератор управляющего напря-о жения, выходы которого подключены ко входам соответствующих,щ устройств сравнения, другие входы которых объединены и соединены с выходом генератора опорного напряжения1.иОднако это устройство не обеспечивает надежной работы инвертора в ре-жиме ШИМ в условиях мощных электромагнитных помех, в случае использования ступенчатого напряжения в качест о ве управляющего.Наиболее близким по техническим средствам и достигаемому результату является устройство для управления о-фазным мостовым инвертором с ЗИМ,содержащее щ-фазный генератор управляющего напряжения, выходы которогоподключены ко входам соответствующихв блоков сравнения, другие входы ко"торых объединены и соединены с выходом генератора опорного напряжения,дополнительный выход которого соеди"нен со входами ограничителей частотыкоммутации, вторые входы которых подключены к выходам соответствующихтп блоков сравнения, формирователиотпирающих импульсов по числу фаз инвертора, входы которых соединены свыходами соответствующих ограничите".лей частоты коммутации. Каждый из аограничителей частоты коммутации этого устройства содержит два логических элемента НЕ, два асинхронныхк 5-триггера на элементах И-НЕ, выходыкоторых подключены ко входам логичес:кого элемента И-НЕ. Это устройство1 обеспечивает надежную работу инвертора в режиме ЮИМ в условиях мощных3 98397электромагнитных помех, в случае использования ступенчатого напряжения вкачестве управляющего 2 3,Однако известное устройство необеспечивает безаварийный перевод ин вертора из режима ШИМ в режим однократной коммутации с минимальным содержанием субгармонических составляющих в выходном напряжении инвертора.Цель изобретения - безаварийный. перевод инвертора из режима ШИИ в режим однократной коммутации и исключение в нем субгармонических составляю"щих в выходном напряжении инвертора,Поставленная цель достигается тем, 15что устройство снабжено источникомсигнала задания, интегрирующей цепью, управляемым резистором и последовательно соединенными компаратором, интегратором, пороговым блоком,генератор управляющего напряженияснабжен дополнительным выходом, аблок ограничения частоты - блокируюим входом, причем выход источникасигнала задания через интегрирующую дцепь подключен к управляющей клеммеуправляемого резистора, основныеклеммы которого включены между первым выходом генератора опорного напряжения и "землей", один из входовкомпаратора соединен с первым выхо-.дом генератора опорного напряжения,другой вход подключен к, дополнительному выходу генератора управляющегонапряжения а выход порогового блоУЭ 5ка соединен с объединенными блокирующими входами ограничителей частотыкоммутации.Компаратор, один вход которого соединен с выходом упомянутого генератора опорного напряжения, другой входподключен .к дополнительному выходугенератора управляющего напряжения,а выход через интегрирующую цепь подключен ко входу порогового элемента,выход которого соединен с объединенными дополнительными входами упомянутых ограничителей частоты коммутации, составляет определитель режима50На фиг. 1 представлена схема устройства для управленияв-фазным мостовым инвертором с ШИК; на фиг. 2 временные диаграммы работы одной фазыустройства.Устройство содержит генератор 15управляющего напряжения, блок 2,2, 12 е сравнения, генератор 3 опорного напряжения, ограничитель 4,4.14 гп частоты коммутации, форми 4рователь 5, 5.15 щ отпирающих им- пульсов, последовательно соединенные источник б сигнала задания режима, интегрирующую цепь 7 и управляемый резистор 8, определитель 9 режима; содержащий компаратор 10, интегрирующую цепь 11 и пороговый блок 12.Выходное напряжение генератора 1 управляющего напряжения Оу,генератора 3 опорного напряжения О и напряжение 13 на дополнительном выходе генератора 1 управляющего напряжения, напряжение 14 на дополнительном выходе генератора 3 опорного напряжения, выходное напряжение 15 блока 2 сравнения,выходное напряжение 16 ограничителя 4 частоты коммутации при наличии определителя 9 режима, выходное напряжение 17 ограничителя 4 частоты коммутации при отсутствии определителя 9 режима, выходное напряжение 18 источника б сигнала задания режима, напряжение 19 на выходе интегрирующей цепи 7, выходное напряжение 20 компаратора 10, выходное напряжение 21 интегрирующей цепи 11 и выходное напряжение 22 определителя 9 режима представлены на фиг. 2.Устройство для управлениями -,фазным мостовым инвертором с ШИИфиг. 1 состоит изб-фазного генератора 1 управляющего напряжения, каждый из в выходов которого подключен к одному из входов каждого из в блоков 2 А, 2 В 2 тп сравнения, Вторые входы бло" ков 2, 2.12 щ сравнения объеди.нены и подключены к выходу генератора 3 опорного напряжения. Выходы блоков 2, 2.12 а сравнения подключены ко входам соответствующих ограничителей 4, 4.14 в частоты коммутации, вторые входы которых объединены и соединены с дополнительным выходом генератора 3 опорного напряжения. Выходы ограничителей 4, 4,14 т частоты коммутации подключены ко входам формирователей 5,5,1,5 сн отпирающих импульсов. Источник б сигнала задания режима через интегрирующую цепь 7 подключен к управляющей клемме управляемого резистора 8, основные клеммы которого включены между выходом генератора 3 опорного напряжения и "землей", Выход генератора 3 опорного напряжения и дополнительныйвыход генератора 1 управляющегонапряжения подключены ко входам опре-.делителя 9 режима, выход которого соединен с объединенными дополнительны9839мы входами ограничителей Ч, ц.1,;Ф1 о частоты коммутации. Определитель 9 режима состоит из компаратора 10, выход которого через интегрирующую цепь 11 подключен ко входу по- зрогового блока 12. Входы компаратора 10 являются входами определителя 9режима, Выход порогового элемента 12является выходом определителя 9 режима. 36Работает устройство следующим образом.При отсутствии напряжения на вы ходе источника 6 сигнала заданиярежима устройство (фиг, 1) обеспечивает работу инвертора в режиме ШИН,На выходе генератора 1 управляющего. напряжения Формируется в-фазная сис"тема напряжения, частота которых определяет частоту выходного напряжения, а амплитуда - глубину модуляции и амплитуду выходного напряжения инвертора, фазовое положение отпирающих импульсов, генерируемыхустройством,определяется моментами 25равенства мгновенных значений управляющего 0 и опорного 0 напряжений номинальной амплитуды фиг.2-13),фиксируемых блоками 2,2.12 есравнения фиг. 2-15) . Переключение 36ограничителей 4,1,11 в частотыкоммутацииФиг, 2-16 ) происходитлишь один раз за полупериод опорногонапряжения, что позволяет исключитьопрокидывание инвертора при исполь"зовании ступенчатого напряжения вкачестве управляющегоФиг. 2-13 ) ипри наличии помех, искажающих управ"ляющее либо опорное напряжения, в вызы-.вающих многократное переключение блока сравнения фиг. 2-15, 1 = 1) заполупериод опорного напряжения, Выходные сигналы ограничителей 1,4.1Мв фиг. 2-16 поступают навходы формирователей 5, 5.1, 5 щ 4 ботпирающих импульсов, и по фронтуи срезу этих сигналов формируютсяотпирающие импульсы 1 не показаны ).В момент времени 11( фиг. 2- 18 )на выходе источника 6 задания. режимаФормируется логический сигнал, определяющий момент перевода инвертора.из режима ШИИ в режим однократнойкоммутации ОК). Этот сигнал проходитчерез интегрирующую цепь 7 (Фиг. 2-19)и воздействует на управляемый резистор 8, входящий в делитель напряжения, состоящий из выходного резистора генератора 3 и управляемого резис" 711 6;тора 8. бри увеличении напряжения на выходе интегрирующей цепи 7фиг. 2-19) пропорционально уменьшается сопротивление управляемого,ре" зистора 8, и следовательно, уменьша " ется выходное пилообразное напряжение генератора 3 фиг. 2-13).1 В момент времени 1 модуляция прекращает" ся 1 инвертор переходит в режим ОК 1, .Режим ОК реализуется при выполнении гледующего соотношения.О- =ОСОО К где 0 и - текущее значение амплитудывыходного пилообразчого напряжения генератора 3О: в " - текущее значение амплитудвС Кпервой ступени выходногонапряжения генератораК - коэффициент пропорциональ"ностиИнтегрирующая цепь 7 обеспечивает плавный перевод силового инвертора .из режима ШИИ в режим ОКВремя пере" хода из режима ШИИ в режим ОК опреде- . ляется постоянной времени интегрирующей цепи 7 и выбирается исходя из ус.ловия ограничения броска. намагничи" :вающего тока АД и исключения аварий" ного режима опрокидывания ) силового инвертора в переходном режиме.В режиме ОК блоки 2 сравнения переключаются в моменты перехода выходных напряжений генератора 1 через ноль 1 фиг. 2-15). Для исключения субгармо,нических составляющих в режиме ОК отпирающие импульсы на тиристоры инвертора также должны Формироваться .в эти моменты времени, В действитель" ности выходные напряжения блока 2 сравнения проходят через ограничители Ь частоты коммутациифиг. 3), на другие входы коТорых поступает напряжение с дополнительного выхода ",гене" ратора 3 фиг, 2-14 ), и на выходе ограничителей, в режиме ОК формируются несимметричные напряжения 1 Фиг.2- 1 ф= ф; ф, =фу ф = 6), вызываю щие несимметрию отпирающйх импульсов и субгармонические.составляющие в выходном напряжении силового инвертора, Для исключения субгармонических составляющих в выходном напряжении инвертора в режиме ОК необходимо блокировать работу ограничйтелей 1 частоты коммутации в. этом режиме. Но при этом необходимо обеспечивать функциониро"Формула изобретения 7 , 9839 .вание ограничителей 4 в переходных режимах от ЗИМ к ОК и от ОК к ИИМ ) для исключения аварийного режима.инвертора (Фиг. 2-15, 6 = 1)Таким образом, для безаварийного перевода инвертора из режима 41 ИМ в режим ОК и исключения субгармонических составляющих в выходном напряжении инвертора в режиме ОК необходимо обеспечить Функционирование ограничи телей 1 частоты коммутации в режиме ВИМ и переходньх режимах, характеризующихся наличием модуляции; блокировать работу ограничителей 1 после прекращения модугяции. Эти Функции выполняет введенный в устройство определитель 9 режима. Компаратор 10 сравнивает пилообоазное выходное напряжение 0генератора 3 и напряжение фФиг. 2-13), снимаемое с дополнительного выхода генератора 1 и прапорциональное амплитуде управляющего напряжения О, . В момент равенства мгновенных значений этих напряжений компаратор переключается и на выходе интегрирующей цепи 11 Формируется пилообразное напряжение (Фиг.2-21), Постоянная времени интегрирующей репи. выбирается таким образом, чтобы при выполнении условияО ( 0 оп (2) амплитуда выходного напряжени интегрирующей цепи 11 была меньше уровня срабатывания порогового блока 12 Фиг, 2-21).При вьполнении условия"с"оп . (3) характеризующего окончание модуляции и реализацию режима ОК, выходное на пряжение интегрирующей цепи нарастает до порога срабатывания блока 12 (Фиг. 2-21), вызывает его переключение (Фиг. 2-22) и блокирует работу ограничителей 1. Выходной сигнал в виде логического нуля с блока 12 поступает на дополнительный вход ограничителей частоты коммутации, При этом на выходах ограничителейв режим ОК Формируется симметричное напряжение Фиг, 2- 1 б) и,субгармонические составляющие в выходном напряжении инвертора отсутствуют.Таким образом, введение в устройство источника сигнала задания режима, подключенного через интегрирующую цепь к управляемому сопротивлению, определителя режима, подключену 4 8 ного к дополнительным входам ограничителей частоты коммутации, позволяет реализовать безаварийный переводсилового инвертора из режима широтноимпульсной модуляции в режим однократной. коммутации и исключить субгармонические составляющие в выходном напряжении инвертора в режиме однократной коммутации,Положительный эФФект при использовании устройства может быть получен за счет реализации двухзонногорегулирования частоты вращения тягового асинхронного электродвигателя,повышения коэФФициента использованияисточника питания по напряжению иснижения установленной мощности источника питания и силового инвертора а Устройство для управлениями -Фазным мостовым инвертором с широтна-импульсной модуляцией, содержащее-Фазный генератор управляющего напряжения, выходы которого подключены к входам соответствующих гп блоков сравнения, другие входы которых обьединены и соединены с первым выходом генератора опорного напряжения, второй выход которого соединен с входами т ограничителей частоты коммутации, вторые входы которых подключень.к выходам соответствующих в блоков сравнения, формирователи отпирающих импульсов по числу Фаз инвертора, входы которых соединены с выходами соответствующих ограничителей частоты коммутации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью безаварийного перевода инвертора из режима широтно-импульсной модуляции в режим однократной коммутации и исключения субгармонических составляю- Ьцих в выходном напряжении инвертора в режиме однократной .коммутации, оно снабжено источником сигнала задания, интегрирующей цепью, управляемым резистором и последовательно соединен.- ными компаратором, интегратором, пороговым блоком, генератор управляющего напряжения снабжен дополнительным выходом, а блок ограничения частоты- блокирующим входом, причем выход источника сигнала задания через интегрирующую цепь подключен к управляющей клемме управляемого резистора, основные клеммы которого включены9 983974 10между первым выходом генератора опор- Источники информацииного напряжения И "землей", один из принятые ао внимание при, экспертизе входов компаратора соединен с первым выходом генератора опорного на. явтоматизированный электропри пряжения, другой вход подключен квод, электротелнология, электроснабдополнительному выходу генератора уп- жение. Экспресс-информация ВИНИТИ. равляющего напряжения, а выход поро- "Силовая преобразовательная техника", ;гового блока соединен с объединенными 1975, У 34, с. 13-14, рис, 1,2, блокирующими входами ограничителей 2. Авторское свидетельство СССР частоты коммутации, о й 839018, кл, Н 02 Р 13/18, 1979.Редактор Заказ 99 ВНИИПИ Гоно дела 11035 д Мос филиал ППП " Составител Техрей Е.Х Тираж 721ударственизобретенийва И-Я Раатент", г. У О. Парфеноваитончик комитета СССРи открытийшская наб.