Способ управления трехфазным мостовым инвертором

) Авторыиэобретеии В.А, Добруск чно-исследовательский инст Томском институте автомат и радиоэле(5 Й) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМИэооретение относится к преобразовательной технике иможет быть использовано в вентильных преобразователях частоты для регулированияи улучшения гармонического состававыходного напряжения путем его широтно"импульсной модуляции (ШИМ),Известны способы управления тиристорами трехфазных мостовых инверторов напряжения, состоящие в том,что в течение одной шестой части пе-риода в другой фазе осуществляют поочередное управление вентилями путемдвухполярной ШИМ управляющих сигналов, а в третьей фазе осуществляюткомбинированное управление путемдвухполярно-однополярной ШИМ управляющих сигналов .11,Недостатком известных способов является зависимость формы выходногонапряжения от параметров активноиндуктивной нагрузки, что приводитк ограничению диапазона регулирования выходного напряжения,Наиболее блиэкйм по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ управления трехфазным мостовым инвертором, состоящий в том, что в каж"дую шестую часть периода выходногонапряжения первую фазу нагрузки подключают к первому зажиму источникапитания, переключают внутри указанной шестой части периода на каждом 10тактовом интервале фазу, опережающую на 120 эл.град, непрерывно подключаему фазу, от первого зажимаисточника питания к другому в соответствии с принятым законом модуляции, задерживают на время, равноеминимальной паузе в выходном линейном напряжении, подключение фазы,отстающей на 120 эл,град. от непрерывно подключаемой Фазы, причем вкачестве непрерывно подключаемой фазы поочердно через шестую часть пе"риода используют каждую из фаз на.- грузки 21.9173004 Недостатком известного способа яв" ляется невысокая надежность, обусловленная значительным числом переключений силовых вентилей.. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей за счет снижения числа переключений силовых вентилей.Поставленная цель достигается тем, что подключают задерживаемую фазу ко 10 второму зажиму источника питания в конце второй половины указанной шестой части периода и подключают ее к первому зажиму источника питания в начале шестой части периода, отстаю щей на 60 эл,град. от указанной, причем интервал, в течение которого первую фазу нагрузки подключают к первому зажиму источника питания, формируют с опережением на 30 эл.град. щ по сравнению с интервалом, в течение которого непрерывно подклюцаемая фаза имеет экстремальное значение выходного напряжения.На фиг. 1 приведена принципиальная 25 электрическая схема устройства управления трехфазным мостовым инвертором; на Фиг, 2 - диаграммы импульсов управления вентилями; фазных и линейного напряжений.при глубине мо- З 0 дуляций, равной 1; на фиг. 3 - схемы замещения инвертора для интервалов импульса и паузы выходного напряжения,Устройство управления трехфазным мостовым инвертором (фиг. 1) содержит 35 клеммы Для подключения вентилей 1 и 2 фазы А, вентилей 3 и 4 фазы В, вентилей 5 и 6 фазы С, мост. обратного .тока на диодах 7-12, анодный 13 и катодный 14 уэлы гашения, клеммы для 40 подключения Фазных нагрузок 15- 17, соединенных в звезду, клеммы для подключения источника 18 питания.На Фиг. 2 приняты следующие обозначения: 19-2 ч - диаграммы импульсов 45 управления соответственно вентилями 1-6; 25-27 - диаграммыфазных напряжений соответственно Фаз А, В и С;28 - диаграмма линейного напряжения линии АВ; 29-38 - моменты времени на 50 одной шестой части периода выходного напряженйя, соответствующие переключению хотя бы одного вентиля.Схемы замещения соответствуют следующим моментам: 29-30, 32-33, 35-36 55 (Фиг, 3 а); 30-31, 33-31, 36-37 (Фиг, 3 б); 31-32, 31-35, 37-38 (Фиг, 3 в). При данном способе управления первую фазу подключают к первому зажиму источника питания (фиг, 2, последовательность 22, интервал 29-38). В течение этой шестой части периода выходного напряжения вторую фазу, опережающую на 120 эл.град. непрерывно подключаемую фазу, переключают на . каждом тактовом интервале от первого зажима источника питания ко второму в соответствии с принятым законом модуляции (фиг. 2, последовательности 19 и 20). Переключение этой фазы осуществляют внутри указанной шестой части периода путем двухполярной ШИН управляющих сигналов, когда на каждом тактовом интервале переключают без паузы вентили от первого зажима источника питания ко второму. Закон модуляции определяется длительностью подключения этой Фазы ко второму зажиму источника питания на каждом тактовом интервале (Фиг. 2, последовательность 19, интервалы времени 31и 32, 31 и 35, 37 и 38). В течениеэтого же интервала времени (фиг. 2,интервал 29 и 38) третью фазу, отстающую на 120 эл.град, от непрерывно подключаемой фазы, подключают сзадержкой ко второму зажиму источника питания на каждом тактовом интервале в соответствии с принятым законом модуляции. Подключение задерживаемой фазы осуществляют путем однополярной ШИН управляющих сигналов,когда на каждом тактовом интервалевключают вентиль только одной группы (анодной в рассматриваемом слуцае) этой фазы. Закон модуляции определяется длительностью подключения этой Фазы ко второму зажиму источника питания на каждом тактовом интервале. При этом в первой половине и в начале второй половины указанной шестой части периода отключают задерживаемую фазу от второго зажима источника питания в конце каждого тактового интервала (фиг. 2, последовательность 23, моменты времени 32 и 35). В конце второй половины указанной шестой части периода подключают задерживаемую фазу ко второму зажиму источника питания (фиг. 2, последовательность 23, момент времени 36), а переключают эту же фазу к первому зажиму источника питания в начале следующей шестой, части периода, отстающей на9173Фазах Р и В модуль Фазного напряжения на нагрузке равен 1/3 Е (Е - напряжение источника питания инвертора), а в фазе С равен 2/3 Е (фиг. 2, , последовательности 25-27).На интервале 31 и 32 импульсы управления падают на вентили 1, 4 и 5.В течение этого интервала токи направлены следующим образом. ток Фазы А направлен от узла нагрузки че Орез обратный диод 7 к положительномузажиму источника питания; ток фазы Вот узла нагрузки через открытый вентиль 4 к отрицательному зажиму источника питания; ток фазы С - от положи зтельного зажима источника питания Через открытый вентиль 5 к узлу на"грузки (Фиг. 3). При этом .в фазах А и С модуль Фазного напряжения на нагрузке равен +1/3 Е, а в фазе В ра о вен - 2/3 Е (фиг, 2, последовательности 25-27), На этом интервале происходит обмен реактивной энергии нагрузки между фазами А и С. В момент времени 32 оканчивается первый так- д товый интервал последовательности 19.На интервалах 32-33 и 35 36 импульсы управления подают на вентили 2 и 4 инвертора и в кривых фазных напряжений Формируется нулевая пауза зО(Фиг. За). На интервалах 33-34 и 36-37 импульсы управления подают на вентили 2, 4 и 5 инвертора. Схема замещения для этих интервалов та же, что и для рассмотренного интервала 30-31 (фиг, 38). На интервалах 34 и 35 и 37 и 38 импульсы управления подают на вентили 1, 4 и 5 инвертора. Схема замещения для этих интервалов та же, что и,для рассмотренного интервала 31 и 32 (Фиг. 36). На .интервале 37 и 38 ток фазы А перехо"дит через нуль, при этом происходит переход тока с обратного вентиля 7 на открывшийся вентиль 1. Это пеРеключение не влияет на распределение фазных напряжений и оно остается прежним до конца рассматриваемого интервала (фиг. 36). После перехода тока нет обмена реактивной энергии между фазами А и С;1 Таким образом, на интервале 29-38; что соответствует одной шестой части периода выходного напряжения, рассмотрена работа трехфазного мостового инвертора на55 активно-индуктивную нагРузку с 3 = = 55 эл.град. по предлагаемому способу управления и построены кривые фазных напряжений. 00Полная картина фазных напряженийполучается путем круговой перестановки напряжений, полученных на одной шестой части периода (фиг2,последовательности 25-27). Линейныенапряжения получают из соответствующих фазных напряжений (Фиг. 2, последовательность 28). Полученные выходные линейные напряжения трехфазного мостового инвертора представляют собой последовательность широтно-модулированных импульсов, попарносимметричных относительно друг друга,Форма выходных напряжений не зависит от лараметров активно-индуктивнойнагрузки в диапазоне изменения еекоэффициента мощности от единицы донуля. Относительная длительность импульсов линейного напряжения на каждом тактовом интервале при принятомзаконе модуляции равна .среднему значению синусоидальной кривой на этомже интервале и изменяется прямо про"порционально глубине модуляции.Следовательно, предлагаемый способ управления позволяет сформироватьна выходе инвертора как,с индивидуальной, так и с групповой коммутацией напряжение в виде последовательности импульсов, длительность которых модулирована по синусоидальномузакону.Предлагаемый способ управленияпозволяет улучшить энергетическиепоказатели трехфазного мостового инвертора путем снижения числа переключения силовых вентилей и реализовать его как в инверторах с индивидуальной коммутацией, так и в инверторах с групповой коммутацией. Описанные .выше преимущества позволяютрасширить область применения трехфазных мостовых инверторов,Формула изобретенияСпособ управления трехфазным мостовым инвертором, состоящий в том, что в каждую шестую часть периода выходного напряжения первую Фазу нагрузки подключают к первому зажиму источника питания, переключают внутри указанной шестой части периода на каждом тактовом интервале Фазу, опе" режающую на 120 эл.град. непрерывно подключаемую Фазу, от первого зажима источника питания к другому в соответствии с принятым законом модуляции, задерживают на время, равное9 917300 10 минимальной паузе в выходном линей- на 60 эл.град. от указанной, причем ном напряжении, подключение фазы, от- интервал, в течение которого первую стающей на 120 эл.град. от непрерыв- фазу нагрузки подключают к первому но подключаемой фазы, причем в ка- зажиму источника питания, формируют честве непрерывно подключаемой фазцс опережением на 30 эл.град. по поочередно через шестую часть перно- , сравнению с интервалом, в течение кода используют кажду из фаз нагруз" торого непрерывно подключаемая фаза ки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, имеет экстремальное значение выходчто, с целью улучшения энергетических ного напряжения. показателей за счет уменьшения чис Источники информации, ла переключений силовых вентилей,принятые во внимание при экспертизе подключают задерживаемую фазу к вто. Авторское свидетельство СССР рому зажиму источника питания в кон- . по заявкеТ 2632494/24-07, це второй половины указанной шестой кл. Н 02 Р 13/18, 1979. части периода и подключают ее к пер-2, Авторское свидетельство СССР вому зажиму источника питания в нача- по заявке У 2848336/24-07, ле аестой части периода, отстающей кл. Н 02 Р 13/18, 29.01.80;917300 Составитель В. Костюхинтор В. Пилипенко Техред 3, фанта Корректор,И. 19 арошие е аа ааее е еееетететтее еее е е М аааа Заказ 1900/7 е а а т Е ее е е аа е е е ае Ефилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Тираж 719ВНИИПИ Госудпо делам и13035, Москва Подписноественного комитета СССРбретений и открытийЖ, Рауакая наб., д. 4