Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором

150123 15 еи = Р; Р(,при этом для 3 = О, Рщ = У Уд25 у у, сигналы х поступают на входы блока 16 с переключателя 6, сигналы у - с выходов 15.115.ш регистра 15; 1 и 3 - индексы первого сигнала с инверсией в последовательном ряду входных сигналов массивов х и у уравнения второго выхода РРЧ Ч ХРХ 4 Х 5 ХЬ Ч хХЗХ 5 хь е Г х,ххч 16=5; Ч ХХ 3 ХЯХ 5 е числа импульсов в выходном напряжении инвертора, Формирователь 8 модулирующих сигналов по двухканальной схеме на основе управляемых делителей напряжения, число делителей в каждом канале равно и = Ь+1), гдек:о 1 с = 0,1,2,ш, счетчик 9 импульсов выполнен иа основе регистра 15 Лжон 1 О сана с ш-выходами и логического блока 16, построенного в соответствии с логическим уравнением где общее число первых выходов кравно и20Р = ХХеХХ Хех Р 1 уууу уеуе Блок 10 управления генератором такто- З 5 вых импульсов выполнен на основе управляемых ключей 17,117,ш, которые включены в ключи делителя напряжения с числом ступеней равным ш, структура Формирователя 11 импульсов. 40 управления соответствует уравнениям: х Хгхь Ч кХ 5 Ч Х ХХ 4 Ч Х Хьх 4Г= хх д х.5 ч ххх 4 ч ххх 4 х ь Ч хд ХЯХ Х 6 ч Х Хзх 4 Х 6 Ч501 Х Х 5 ХЯ Ч Х Х 5 ХЯХЬ Ч 55 ч х хэх 5 хь г ХХЯх 5 хь ч хх 4 х 5 хь Ч где г -ГЬ соответствуют шести выходам Формирователя; х -ХЬ соответствуют шести входам Формирователя импульсов управления, при этом, вход18 переключателя 6 и первый вход 19блока 10 подключены к источнику 12,а вьжоды 20,120,гп переключателя6 связаны с соответствующими входамиблока 16 счетчика 9 импульсов и ссоответствующими управляемыми ключами 17,117,ш блока 10, вход генератора 1 соединен с выходом блока10, а выход 21 - с входом регистра15 счетчика 9 и с входом генератора2, выходы блока 16 счетчика 9 соединеньг с соответствующими входами управляемых ключей Формирователя 8, авторой выход 22 блока 16 связан свходом регистра 5 и с установочнымвходом регистра 15, ш-вьжодов которого подключены к соответствующимвходам блока 16, первый вход 23 формирователя 8 связан с источником 4,а два вьжода 24 и 25 - с управляющимивходами соответствующих двух компараторов 7 и 3, информационный вход второго компаратора 7 соединен с выходом генератора 2, выходы 26 и 27,соответственно второго 7 и первого 3компараторов, подключены, соответственно, к первому и второму входамФормирователя 11, три других входакоторого связаны с выходами 28,29,30регистра 5, при этом, выходы 31-36формирователя 11 предназначены дляподключения к управляющим входамтрехфазного мостового инвертора, Шестой вход Формирователя 11 подключенк источнику 13, выполненному на основе компаратора,Переключатель 6 состоит из триггеров 14.114,п, на управляющиевходы которых подаются напряженияот источника 12, а ца информационныевходы - опорные напряжения с потенциометров, которые подключены к стабилизированному источнику.На Фиг, 2 диаграммы 37-43 поясняютработу устройства при ш г -- б ( гдешт - кратность модуляции - отцошениенесущей частоты к выходной частотеинвертора), а диаграммы 44-51 - работу устройства при гпту = 18), Иоментывремени 0,60, 120, 180, 240, 300 и360 эл,град, обозначены, соответственно точками 52-58,На фиг, 2 показац сиггал 37 на выходе генератора 1, сца. 38 - ца ньется сигнал кода Джонсона, которыйзадает кратноеть модуляции в функцииуправляющего сигнала по частоте,Уровни опорных сигналов определяютуровни переключения кратности модуляции. Сигналы с выходов 20.120,щ,коммутируя ключи 17. 1 17.ш блока10 управления генератором тактовыхимпульсов, определяют коэффициентделения резисторного делителя, темсамым дискретно изменяя частоту генератора 1. Плавное изменение частоты генератора 1 происходит при плавном изменении напряжения на входе 19в диапазоне межцу уровнями опорныхнапряжений переключателя 6. Сигнал 37с выхода генератора 1 тактовых импульсов тактирует частоту генератора 2пилообразного напряжения, с выходакоторого пилообразное напряжениепостоянной независимой от частотыамплитуды поступает (сигнал 38,фиг,2)на информационные входы компараторов3 и 7, Сигнал 37 с выхода генератора1 тактовых импульсов синхронизируетработу регистра 15 счетчика 9 импульсов, предварительно по установочномувходу, приведенного в исходное состояние, соответствующее Рф у уу ущС каждым тактом, поступающим навход регистра 15, изменяется в соответствии с кодом Джонсона шифр навыходах 15, 1 15.щ, При этом, каждому сочетанию кода на выходах20, 120,щ и кода, на выходах 15. 115,щ на одном из выходов блока 16возникает сигнал управления, замыкающий соответствующую пару ключейформирователя 8 модулирующих сигналов, при этом, на его выходах 24 и25, при неизменных сигналах 23 и 18,возникают напряжения ступенчатойформы (сигнал 46, фиг,2), число ступеней в которых равно щг/6, а величина напряжений ступеней определенакоэффициентом деления подключаемыхрезистивных делителей и сигналом 23управления по напряжению,При минимальной кратности модуляции (щт = 6) ступенчатая кривая вырождается в прямую, На выходах 24 и25 формирователя 8 образуются модулирующие сигналы, поступающие на управляющие входы компараторов 7 и 3.На информационные входы компараторов 5 1501233 6ходе генератора 2, сигналы 39 и 40 -на выходах 26 и 27 компараторов 3 и7, сигналы 41,42 - на выходах 31 и32 соответственно, Формирователя 11,линейное напряжение 43 Уь трехфазного мостового инвертора при управлении с помощью устройства при ш, =6, сигнал 44 - на выходе генератора 1, сигнал 45 - на выходе генерато ра 2, сигнал 46 - на выходе 25 формирователя 8, сигналы 47 и 48 - на выходах 26 и 27, соответственно, компараторов 3 и 7, сигналы 49 и 50 - навыходах 31 и 32 формирователя 11, 15линейное напряжение 5 1 БА б трехфазного мостового инвертора при управлении с помощью предлагаемого устройства, при щ = 18.Устройство работает следующим образом,Импульсы управления инверторомГ - Гь на выходах 31-36 формируются формирователем 11. На первый ивторой входы формирователя 11 с выходов 26 и 27 компараторов 3 и 7 подаются сигналы 39, 40 при щ.т = 6(или 47, 48 при щт = 18), При этом,выходные линейные напряжения инвертора имеют вид напряжения 43 при щт = 306 (или напряжение 51 при щ = 18),Сигналы на третий, четвертый и пятыйвходы формирователя 11 поступают свыходов регистра 5 в виде числовойпоследовательности от 0 до 5 в двоичном коде, при этом, задаются равныемежду собой интервалы между точками52-53, 53-54, 54-55, 55-56, 56-57,57-58При необходимости измененияпоследовательности чередование фаэ 40(например, для реверсирования асинхронного двигателя, питаемого оттрехфазного мостового инвертора) необходимо изменить сигнал на шестомвходе Формирователя 11 от источника13, Таким образом, управление устройством сводится к формированиюсигналов, по выходам 26, 27 компараторов 3 и 7 и по выходам 28-30реГистра 5, на входах формирователя11 импульсов управления,Рассмотрим формирование сигналовпо выходам 26-30,Аналоговый сигнал от источника12 управляющего сигнала по частотепоступает на вход 18 переключателя6, при этом, в результате сравнениясигнала управления с опорными сигналами на выходах 20.120,щ формиру 15012333 и 7 ггоступает сигнал 38 с выхода генератора 2 пилообразного напряжения, В результате сравнения указанных сигналов на выходах 26 и 27 компараторов 3 и 7 образуются сигналы 39 и 40, модуляция которых осуществляется перемещением фронта импульса,При этом, соотношение весовых резисторов в рассматриваемой паре управляемых ключей формирователя 8 модулирующих сигналов выбирается из условия Т а = здп -- (2 п - 1) 2 И 15где ц - глубина модуляции 0 И 4 1,(ц си= ап при (Ч= 1, 40 л- длительность и-го импульсавыходного линейного напряжения, приведенное к длительности тактового ицтервала, равного Т/И эл,град,Тактовые импульсы с выхода 21 изменяют код на выходах 15.115.щдо тех пор, пока он не станет равнымкоду на выходах 20,120,щ. При этом,на вьгходе 22, возникает импульс, который тактирует кольцевой регистр 5и устанавливает в исходное состояниерегистр 15, После этого цикл повторяется.55При минимальной кратности модуляции (щт = 6) первый после установкив исходное состояние тактовый импульсца входе регистра 15 приводит к рагде а - напряжение на выходе управляемого ключа, приведенное к напряжению источника 4 управляющего сигнала для и-го импульса выходного напряжения, причем,для канала с выходом 25 и =1,2,3 1/ЗИ, а для канала с выходом 24 и 25=(1/ЗИ), (1/ЗИ)2/ЗИ;И - число импульсов в полупериоде выходного линейногонапряжения И = 3,6,9,Сигнал 39 соответствует длительности импульса ьпри п = 1, И = 3,а сигнал 40 - длительности импульсапри и = 2, М = 3, При этом венству кодов на выходах 15.115.щи 20,120.щ, т,е, к новой установке в исходное состояние, Поэтому,частота сигнала на входе регистра 5равна частоте сигнала 37 на выходегенератора 1 тактовых импульсов,При этом, на выходах 28-30 регистра5 формируется цифровая последовательность от 0 до 5 в двоичном коде, которая определяет шесть 60 эл,град,интервалов в периоде выходной частоты,При поступлении сигналов с выходов 26-30 на входы формирователя 11на его выходах 31-35 формируются импульсы управления силовыми ключамитрехфазного мостового инвертора.На выходах 33, 34 и 35, 36 формируются последовательности импульсовуправления, сдвинутые относительносигналов 4 1, 42 соответственно на+20 эл,град, И таким образом, выходное линейное напряжение между фазами А и В трехфазного мостового инвертора при работе с предлагаемымустройством управления при щг = 6имеет вид напряжения 43, фиг, 2,Два других линейных напряжения сдвинутьг. относительно напряжения 43 на+120 эл,град,Выше была рассмотрена работа устройства управления при минимальнойвеличине кратности модуляции щт = 6,При ее увеличении (например, прищг = 18) работа устройства осуществляется следуюаргм образом. Код навыходах 20.1.,20,щ переключателя 5определяется двумя ключевыми триггерами 14.114.2 и выключенными триггерами 14,314,щ. Следовательно, вобщем случае выходные сигналы переключателя 6 соответствуют коду Лжонсона, В соответствии с включеннымитриггерами 14.1 ц 14.2 замыкаютсяключи 17,1 и 17,2 блока 10 управлениягенератором тактовых импульсов, чтодискретно изменяет величину сигналауправления на входе генератора 1 тактовых импульсов. Кода выходах20,120,щ задает число ступенейв кривых 24 и 25 формирователя 8(сигнал 46, фиг,2),После третьего такта происходитвозврат в исходное состояние регистра 15 импульсом с выхода 22 и тактируется регистр 5. Кратность модуляции на выходе ицнертора определяетсякодом на выходах 20.120,щ.На выходах 26 и 27 компараторов 3 и 7 при этом образуются сигналы 47 и 48, поступающие ца входы Формировэтелл 11 ца выходах 3 1 и 32 кото 5 рого Формируются сигналы ч 9 и 50, а цэ выхода:. 33, 34 и 35, 36 Формируются аналогичцые сигналы, сдвинутые ца +120 эл,град, Сигналы с выходов 31-36 Формирователя 11 поступают ца управляющие входы трехфазного мостового ицверторэ, выходное линейное цапряжецие которого имеет вид напряжения 51, Фиг, 2,Устройство обеспечивает цезависи мость Формы выходных напряжений инвертора от параметров нагрузки в диапазоне изменения ее коэффициентасдвига Фазы от 1 до 0 при уменьшенном числе переключений силовых венти Олей ицвертора, Независимость Формыдостигается за счет включения трехвецтипей разных групп цэ интервалеимпул.,еа выходного напряжения и трехвентилей одцой группы ца интервале 25пауз; выходного напряжения. Уменьшение чиедз переключений силовых вентилей дс .тигается за счет испольэоции осуществляется по закону сицусоидэльцой широтно-импульсной модуляции,Применение Ш 1 Ж приводит к снижению амплитуд низших из высших гармоник при регулировании выходного напряжения. 45 50 Кроме того, при снижении выходной частоты ицвертора в устройстве применяется многоступенчатое изменение кратности модуляции, обеспечивающее Формирование выходных напряжений инвертора по прицятому закону во всем дцап,.зоне изь 1 г цеция выходной частоты обеспечивающей улучшенный гармонация вентилей в качестве нулевых, каждые 60 зл,град, - поочередно для 30 каждой Фазы и при переходе из одного полупериода последовательности импульсов управления в другой - поочередно для каждого вентиля, В устройстве возможно реализовать любой закон ППР 1, который определяется требуемыми уровнями напряжений Формирователя модулирующих сигналов, при этом величина кратности модуляции це влияет ца работу Формирователя импуль сов управчеция.Улучшение гармонического состава выходного напряжения при регулировацический состав линейных напряженийтрехфазного мостового инвертора.ФормулаизобретецияУстройство для управления трехФазным мостовым инвертором, содержащее генератор тактовых импульсов, генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, источник управляющего сигнала, счетчик, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава при регулировании, оно снабжено переключателем кратности модуляции, вторым компаратором, Формирователем модулирующих сигналов, счетчиком импульсов, блоком управления генератором тактовых импульсов, блоком Формирования импульсов управления, источником управляющего сигнала по частоте и источником сигнала реверса Фаз, причем переключатель кратности выполнен на триггерах Шмитта, число ш которых равно числу ступеней кратности модуляции выходного напряжения ицвертора, входы триггеров Шмитта объединены и являются входом переключателя кратности модуляции, который соединен с выходом источника управляющего сигнала по частоте и входом блока управления генератором тактовых импульсов, который выполнен в виде управляемого делителя напряжения, выход которого подключен к входу генератора тактовых импульсов, управляющие входы управляемого делителя напряжения соединены с выходами переключателя кратности модуляции, в качестве которых использованы выходы триггеров Шмитта, выход источника управляемого сигнала соединен с входом Формирователя модулирующих сигналов, который выполнен на двух включенных параллельно управляемых делителях напряжения, управляющие входы которых соединены с первыми выходами счетчика импульсов, который выполнен на регистре Джонсона с ш выходами и логическом блоке, тактовый вход регистра Джонсона соединен с входом генератора пилообразного напряжения и выходом генератора тактовых импульсов, выходы регистра Джонсона соединены с первыми входами логического блока, вторые входы которого подключены к выходам переключателя кратнос15012 ЗЗ 12 ти модуляции, структура логическогоблока определяется логическими уравнениями первых п выходов к вахт 9410 для 1 = О 15 Ч хдххцх Ч х дххх ь Ч х ххх Ь Ч ЧХ 1 ххх,где х - сигналы с выходов переключателя кратности модуляции;у - с выходов регистра Джонсона; 20ди 1 - индексы первых сигналов с инверсией в последовательномряду сигналов х и у,и уравнением второго выхода Г;- Г , К = О, второй выход логическо 25го блока соединен с К-входом регистраДжонсона и входом счетчика, выходгенератора пилообразного напряжениясоединен с первым входом второго компаратора, вторые входы обоих компараторов соединены с соответствующимивыходами Формирователя модулирующихсигналов, выходы первого и второгокомпараторов подключены соответственно к второму и первому входам блокаФормирования импульсов управления,где Г, -Г 6 х -х, -р;: х,х х;, х; ххе У УУ 1 -У) У+Ую 10 = УУ 0У,-1Ъф%и =(К+1),к.-О третий, четвертый и пятый входы которого соединены с первым, вторым итретьим выходами счетчика, шестойвход соединен с выходом источникасигнала реверса Фаз, а структура блока Формирования импульсов управления определена уравнениями Х 4 ХХ, Ч ХХЧ ХХХр Ч Ххюхф ххух ч х,х х ч х хрхд х 5 Ч хх х ч х, х,х д Ч хх х 4 х 6 ч Ч ххххьЧ хххх, Ч ххкх ххх ф сигналы на выходах блока Формирования импульсов управления, которые являются выходами устройства;сигналы на соответствуюю щих входах блока,авитель В.М едактор М,Товт орректор И.Муск М,Ходанич ех Подп роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,Гагарина, 101 аказ 4887/54 Тираж 64 ИИПИ Государстве т нного коми 3035, Моск а по изобретениям и Ж, Раушская наб крытиям при ГКНТ СССРд. 4/5