Способ управления трехфазным мостовым инвертором и устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

1032592 элемента И, на другие входы которогоприсоединены выход триггера противофазного канала и выход триггера прямого канала двух других фаз, выходыэлементов И являются выходами блокарегулирования, коммутатор состоит изшести каналов, каждый из которыхсодержит элемент И по числу выходовраспределителя, элемент ИЛИ и триггер, причем один из входов каждогоэлемента И соединен с одним из выходов распределителя, выполненногов виде последовательно соединенныхсчетчика и линейного дешифратора,другой соединен с соответствующимвыходом дешифратора, выход элементов И соединен с входом элементаИЛИ, выход которого соединен с входом записи триггера, к установочному входу которогб подключен выходстаршего разряда счетчика, выходытриггеров являются выходами коммута-,тора, формирователь импульсов управления вентилями инвертора выполненв виде шести каналов, каждый из коИзобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления автономными инверторами с широтно-импульсной модуляцией, и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах с широким диапазоном регулирования.Известен способ управления трехфазным мостовым инвертором, по которому управляющий сигнал каждого венти-, 10 ля модулируют в начале и в конце периода, а в 60-градусном интервале в зоне максимального напряжения каждый вентиль оставляют включенным 1 ,Однако при произвольной нагрузке форма напряжений и токов будет искажаться и зависеть от коэффициента мощности нагрузки.Наиболее близким к предлагаемому является способ управления трехфазным мостовым инвертором, заключающийся в том, что задают величьну частоты напряжения на выходе инвертора, на интервалах периода задаваемой частоты формируют последовательности импульсов, модулированных по законам сину са, соответствующим отдельным отрез. кам синусоиды, и из этих последовательностей формируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл, град, Последовательностей импульсов управ ления вентилями инвертора, причем каждая последовательность импульсов управления формируется на интервале 0-270 эл.град, из шести участковторых содержит три элемента И-НЕ,два элемента ИЛИ и ключ, один извходов первого и третьего элементовИ-НЕ соединен с выходом соответствующего канала коммутатора, одиниз входов второго элемента И-НЕ соединен с выходом противофазного канала коммутатора, другой вход первогоэлемента И-НЕ соединен с выходомсобственного канала блока регулирования начальной фазы последовательности импульсов управления вентилями инвертора, другой вход второгоэлемента И-НЕ соединен с выходомпротивофазного канала вышеупомянутого блока, а второй вход третьегоэлемента И соединен с выходом каналадругой фазы вышеупомянутого блока,выходы первого и второго элементовИ-НЕ через один элемент ИЛИ, а выход третьего элемента И-НЕ непосредственно подключены к входам другогоэлемента ИЛИ, выходом подключенногок ключу, выход которого является выходом устройства. с модуляцией импульсов на пяти участках по законам синуса, соответствующим различным отрезкам синусоиды, а на интервале 90-150 эл.град. используют сигнал постоянного напряжения 2 3.Недостатками способа являются искажения формы напряжения и тока на выходе инвертора при изменении коэффициента мощности нагрузки Формируе" мые по данному способу последовательности импульсов управления инвертором обеспечивают квазисинусоидальную форму напряжения на выходе инвертора лишь при сдвиге тока относительно напряжения в 60 эл.град. При других углах сдвига искажения формы будут зависеть от этого угла, При произвольно меняющейся нагрузке и при реализации инвертора на тиристорах несогласованное с фазой тока открытие тиристоров может привести к срыву инвертирования, особенно (применительно к формируемым последовательностям ) в зоне углов сдвига 4. 30 эл,град. и у 3 60 эл.град. Это ограничивает функциональные возможности способа. Программное формирование последовательностей управляющих импульсов из шести разнотипных отрезков приводит к чрезмерному усложнению схемной реализации способа,Известно устройство управления автономным инвертором напряжения, содержащее преобразователь аналогкод, дещифраторы, расгределитель, 1032592реверсивнымсчетчик и генератор так,товых импульсов 3,Недостатками этого устройства являются сложность, ограниченные функциональные возможности и большой процентвысших гармоник в кривых выходногонапряжения инвертора.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для управления инвертором, содержащее генератор, счетчик, два дешифратора, распределитель,0коммутационную схему, устройство памя"ти кодов начала и концы импульсов модуляции и формирователь импульсов управления вентилями инвертора, причемраспределитель состоит из трех ревер сивных двоично-десятичных счетчикови трех двоичных счетчиков, коммутационная схема содержит два коммутатора и элементы И, а формировательпостроен на шести элементах И-НЕ, 20шести счетных триггерах и шести запоминающих триггерах. Выход генераторасоединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифраторов, а другие - с входамираспределителя, входы коммутационнойсхемы соединены с выходами дешифраторов, с выходами распределителя и свыходами устройства памяти началаи конца импульсов модуляции, а входыформирователя связаны с выходами коммутатора и распределителя 4 1.Схема известного устройства обладает избыточной сложностью и плохойформой выхоцного напряжения.Цель изобретения - улучшение Фор- З 5мы напряжения и тока на выходе инвертора и упрощение,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу управленийтрехфазным мостовым инвертором, 40заключающемуся в том, что задают величину частоты напряжения на выходеинвертора, на интервалах периодазадаваемой частоты формируют модулированную последовательность импульсов и из этой последовательностиформируют шесть сдвинутых одна относительно другой на 60 эл.град. последовательностей импульсов управлениявентилями инвертора, определяют моменты перехода значения тока каждойФазы через нуль, задают закон модуляции в заданной Функции, соответствующей на участке 0-12 эл.град.значению синусоидальной функциина участке 0-120 зл.град.,а на участке 120-240 эл.град. - значению синусоидальной Функции на участке 60180 эл,град., указанную последовательность импульсов формируют из трехпоследовательностей импульсов, причем на первом 60-градусном иВтервалеформируют первую последовательностьпульсов, модулированную по заданному закону, начиная с момента перехода значения тока соответствующей фа"5 зы через нуль, на втором 60-градусном интервале формируют вторую инверсную последовательность импульсов, модулированную по закону, определяемому заданной функцией, сдвинутой на 180 эл.градначиная с конца первого интервала, а на третьем 60-градусном интервале формируют третью последовательность импульсов-модулированную по заданному закону, начиная с конца второго интервала.Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором,.содержащее генератор импульсов, счетчик дешифратор, распределитель, коммутатор, формирователь импульсов управления вентилями инвертора, причем выход генератора импульсов соединен с входом счетчика, одни выходы счетчика связаны с входами дешифратора, выход старшего разряда - с входом распределителя, входы коммутатора соединены с выходами дешифратора и с выходами формирователя им- пульсов управления вентилями инвертора, снабжено блоком регулирования начальной фазы последовательностей импульсов управления вентилями инвертора, выполненным из шести каналов, каждый из которых содержит датчик нуля соответствующей полуфазы на выходе инвертора, триггер и элемент И, причем выход датчика нуля тока соединен с входом записи триггера, на синхронизирующий вход которого присоединен выход старшего разряда счетчика, а на установочный вход подключен выход триггера противофазного канала блока, выход триггера связан с одним из входов элемента И на другие входы которого присоединены выход триггера противогазного канала и выход триггера прямого канала двух других фаз, выходы элементов И являются выходами блока регулирования, коммутатор состоит из шести каналов, каждый из которых содержит элемент И по числу выходов распределителязле мент ИЛИ И триггер, причем один из входов каждого элемента И соединен с одним из выходов распределителя выполненного в виде последовательно соединенных счетчика и линейного дешифратора,другой присоеди-. нен к соответствующему выходу дешифратора, выход элементов И соединен с вхО- дами элемента ИЛИ,выход которого соединен с входом записи триггера,к установочному входу которого подключен выход старшего разряда счетчика, выходы ,триггеров являются выходами коммутатора, формирователь импульсов управления вентилями инвертора выполнен в виде шести каналов, каждый из которых содержит три элемента И-НЕ, два элемента ИЛИ и ключ, один из входов первого и третьего элементов И-НЕ соединен с выходом соответствую 1032592щего канала коммутатора, один извходов второго элемента И-НЕ связанс выходом противофазного каналакоммутатора, другой вход первого эле,мента И-НЦ,соединен с выходом соответствующего канала блока регулирования началькой фазы последовательностиимпульсов управления вентилями инвертора, другой вход второго элементаИ-НЕ соединен с выходом нротивофазного канала вышеупомянутого блока,а второй вход третьего элемента Исоединен с выходом канала другой фазы вышеупомянутого блока, выходы первфго и второго элементов И-НЕ черезодин элемент ИЛИ, а выход третьегоэлемента И-НЕ непосредственно подключены к входам другого элемента ИЛИ,высодом подключенного к ключу, выходкоторого является выходом устройст 20На фиг.1 и 2 представлены диаграммн, поясняющие предлагаемый способ;на Фиг.З - схема чстоойства; нафиг.4 - структура одного канала ком"мутационной схемы, на Фиг.5 - схемаиквертора.Устройство содержит генератор 1,счетчик 2, распределитель, построенньтй на счетчике 3.1 и линейном дешифраторе 3,2, синусный дешифратор4 коьяутатор 5, блок б регулирования начальной Фазы последовательностей импульсов управления вентилямипнвертора, содержащий датчики 7 нулятэка, триггеры 8 и элементы И 9,Фрмьрователь 10 импульсов управлен;-я вентилями иквертора, построенныйн" элементах И-НЕ 11, элементахИПИ 12 и ключах 13, Каждый канал комлутатора фиг,4, выполнен на элементах И 14. элементе ИЛИ 15 и триггере 4016 инвертор (Фиг.5) содержит вентили 17-2 и диоды 23-28.Устройство работает следующимобразом,управляемый генератор 1 (ФигЗ)формирует на выходе последовательность импульсов заданной частоты,краткой частоте напряжения на вьиодеинвертора, и запускает этими импульсами счетчик 2 импульсы " последнегоР5 Оразряда которого используются кактактовые и управляют распределителем,выполненном ча счетчике 3.1 и линейном дешифраторе 3,2, На выходе распределителя (Фиг.З) Формируются импульсыопределяющие длительность интерваловвозможного Формирования последовательностей импульсов управления вентилямиинвертора, Одновременно с выходов.;етчика 2 синусным дешифратором считьваются коды чисел определяющих 60длительности модулированных импульсови формируется импульсная последовательность, смодулированная по синуаокдальному закону. Импульсы с распрецелителя и сикусного дешифратора65 цодаются на входы коммутатора 5фиг.З ). Эти последовательности вкаждом из шести каналов коммутаторараспределяются на элементах И (фиг.4),группируются на элементе ИЛИ, (фиг.4)и формируются на триггерах 3 фиг,4),где одновременно импульсы тактируются. В результате на выходе коммутатора 5 (Фиг,З ) формируются шестьвспомогательныхширотно-модулированных последовательностей с взаимнымсдвигом 60 эл.град, и длительностьюкаждой последовательности 240 эл,град.На фиг 2 показаны вспомогательныепоследовательности О, 08 для вентилей 17 и 18 (Фиг,1) соответственно.Одновременно блок б регулирования начальной Фазы последовательностей импульсов управления вентилямиинвертора (фиг.З ) определяет разрешенные 60-градусные интервалы дляФормирования импульсов управленияинвертором. В этом блоке датчики,7 нуля тока вырабатывают сигналйоб отсутствии тока в полуфазах, атриггеры 8 (Фиг.З ) Формируют импульсы длительностью 180 эл.град. Ь результате сравнения троек этим импульсом на выходах элементов И (9,Фиг.З ) Формируется последовательностьимпульсов с взаимным сдвигом60 зл.град.О ,На Фиг,2 данные импульсыпоказаны для у=30(сплошные линии )и=90(штриховые линии).На Формирователь 1) (Фиг,З) с соответствующих выходов коммутатора 5 подаются вспомогательные последовательности модулированных импульсов,где с помощью импульсов 0 на 60-градусных интервалах элементами И-НЕ 11выбираются нужные участки вспомогательных последовательностей и объединяют"ся на элементах ИЛИ 12 в последовательности импульсов управления вентилями иквертора, например Оч(ЗО) 0 30)для- 30, О (90), О ,9 ) для= 90, В результате на выходе инввртора при любых нагрузках формируетсякапряжение, широтно-модулированноепо закону синуса ,например Од, О ддля Фазы А Фиг,5),таким образом, Устройство автоматически изменяет последовательности широтно-модулированных импульсов управления вентилями инвертора в зависимости от режима нагрузки, обеспечивая неизменность Формы напряжения и тока ка выходе кнвертора при тпобых нагруз" ках, Поскольку импульсы ка каждом выходе блока регулирования начальной Фазы Форми.уются пз сигналам с трех датчиков, а выходные импульсы каждого канала этого блока управления - фор" мировакием трех последова;ель.остей импульсов управления вентилями иквертора, то при изменении нагрузки будут одновременно изменены последователь1032592 и Т 8. 2 ности импульсов управления всех работаюцих на этом интервале вентилей, что обеспечивает максимальноеИув время переходного процесса в системе управления инвертором.1032592 Составитель О. Парфеноваедактор Н. Стащишина Техред И.Иетелева Корректор С.Шекмар исное 4 5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 аказ 5418/59 ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, ЖТираж 687 П енного комитета СССР етений и открытий 35, Рауыская наб., д