Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором
Патент 660189
Авторы
Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2352859/24-07 с присоединением заявки Х по делам изобретений (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04,79 (72) Авторы изобретения
Г. С. Мьщык и А. В. Чесноков
Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ
МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ
Л- If, — у.,l
Государственный комитет (23) Приоритет
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем управления инверторами, предназначенными для частотного запуска и управления двигателями переменного тока преимущественно малой мощности (до единиц кВА) различных типов (синхронных, асинхронных и пр.).
Известны устройства управления инверторами, реализующие двухполярную широтно-импульсную модуляцию (IIINM) по треугольному закону.
Недостатком известных устройств является недостаточно высокое качество выходного напряжения и тока, выражающееся в невысоком содержании основной гармоники и в увеличенном напряжении на ключевых элементах схемы, что приводит к увеличению их установленной мощности и к ухудшению технико-энергетических показателей инвертора.
Наиболее близким по технической сущности и достигающему результату является устройство для управления трехфазным мостовым инвертором на транзисторах р — и — р и n — p — и типа:(3).
Устройство содержит два блока формирования управляющих сигналов, каждый из которых выполнен в виде двух модулей.
Каждый модуль включает в себя комплект трехфазных вторичных обмоток трансформаторов трехфазного задающего генератора частоты f», нагруженный на диодный мост. К выходам этих диодных мостов параллельно подключены цепочки из двух последовательно соединенных вспомогательных диодов и ключевые элементы, управляющие входы которых связаны с задающим генератором модулирующей ча10 стоты f„. Выходы блоков формирования управляющих сигналов образованы нулевыми точками указанных вторичных обмоток трансформаторов, соединенных с выводами для подключения к базам соответствующих
15 р — и — р и и — р — и транзисторов инвертора.
Точки соединения вспомогательных диодов в каждом из двух блоков формирования управляющих сигналов объединены между собой и соединены с выводами для подклю20 ченпя к общим эмиттерам тех же силовых транзисторов, образующих шины питания инвертора. При этом на управляющих входах транзисторов инвертора имеет место сигнал с двухполярной широтно-импульс25 ной модуляцией (ДШИМ) одноступенчатого типа. На выходе инвертора имеет место напряжение с ДШИМ и улучшенной формой кривой. Частота выходного напряжения при этом равна
3
К недостаткам акого Ilpc06pазонв! Гс;!!1> как х жс Отмс 1алос!>, 3!Ож110 ОтисcTII Ilclll lсокос содержание оснощ1ой гармо1гякн в кривой ВыходнОГО наГ!ря?14сния, !то Быз1>1вает необходимость увеличения напряжения на элементах инвертора, а так?кс недостаточно высокое качество выходного тока.
Целью изобретения является уменьшение
IIcKzI?Kcний Выходно(О на lip яжсния (1 Ок?1) и уменьшение установленной мощности элементов инвертора за счет улучшения формы и увеличения содержания основной гармоники в кривой выходного напряжснн:l ннвсртора.
ДлЯ этОГО "„ стРОЙстВО Двl!1 УIIP lв. !сннЯ трсхфазным мостовым инвертором на транзисторах р — и — р и и — р — n типа с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, содержащее два блока формирования управляющих сигналов, каждый! из которых выполнен в виде двух модулей, включающих в себя комплект трехфазных вторичных обмоток трансформаторов !.рехфазного задающего генератора, нагруженный на диодный мост с параллельно подключенными на его выходе ключсвым элементом и цепочкой из последовательных диодов, причем управляющие вход!,1 кл о ивых элементов связаны с задaloll!IIv. Генератором модулирующей частоты, выходы блоков формирования управляющих сигналов образованы нулевыми точками указанных вторичных обмоток трансформаторов, соединенных с выводами для подключения к базам транзисторов инвертора р — и — p u и — р — n тTиHп а сcоoоoтTIв3еcтTсcт zвIеcнHIнzоo, а точки соединения упомянутых вспомогательных диодов в ка?кдом из двух блоков формирования управляющих сигналов объединены между собой и соединены с выводами для подключения их к общим эмиттерам тех же транзисторов, образующих шины питания инвертора, снабжено трехканальным распределителем импульсов, в каждом блоке формирования управляющих сигналов установлен третий модуль, причем Выходы распределителя подключены к управляющим входам ключевых элементов упомянутых модулей, его вход — к выходу задающего генератора модулирующей частоты, а указанные нулевые точки образованы точками соединения одноименных концов вторичных обмоток разных фаз, принадлежащих разным модулям.
На фиг. 1 дана принципиальная схема предлагаемого устройства для управления трехфазным мостовым инвертором; на фиг.
2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства и преобразователя; на фиг. 3 — зависимость коэффициента гармоник фазного тока преобразователя от соотношения частот fI/fÄ 14 угла нагрузки гр». Кривые, обозначенные цифрами на фиг,, соответствуют углам нагрузки:
1 — (р3! = б > 2 — ср31 = 10, 3 — р3! = 20, 50
U!—
U!5, UI5, U форма напряжения на обмотках трансформаторов 15 — 17 трехфазного задающего генератора 18 с частотой fl, 1-1-.3 — - 1. 45 — форма сигнала управления, подаваемого на входы закорачивающих транзисторов 37 — 42 соответственно, с частотой 1;
U,; U4 — U5 — форма сигналов управления силовыми транзисторами 1 — 6 инвертора;
U53 U55 форм а выходного фазного напряжения инвертора (выход660189
4 — !рв! = 30, 5 — q3I —— - 45 ; б — (1,3I =- 60 ;
/ — — (р3 =- 85
11рсобразователь (фнг. 1) содержит собственно инвертор, выполненный на транзисторах 1 — б и на диодах 7 — 12, образующих мост обратного тока. Устройство для управления включает блоки 13, 14 формирования управляющих сигналов, каждый из которых выполнен в виде трех модулей, включа!Ощнх комплект трехфазных вторичIII>Ix обмоток .! рансформаторов 5 — 17 трехфазного задающего генератора 18, причем каждый комплект нагружен на один из диодных мостов 19 — 21 и 22 — 24. На выходах диодных мостов включены две параллельные цепочки из последовательно соединенных вспомогательных диодов 25, 26; 27, 28;
29, 30; 31, 32; 33, 34; 35, 36 и ключевых элементов в виде транзисторов 37 — 39 и 0 40 — 42. Управляющие входы 43 — 48 транзисторов 37 — 42 подключены к задающему генератору модулирующей частоты 3 Г f.„ через распределитель импульсов 49, Нулевые точки вторичных обмоток трансформаторов 15 — 17 образуют трехфазный выход блоков 13, 14 формирования управляющих сигналов и подключены к базам транзисторов 1 — 6 (фиг. 1). Точки соединения вышеупомянутых вспомогательных диодов 25—
00 36 объединены в ка?кдом блоке 13 и 14 между собой (50, 51) и подключены к общим эмиттсрам транзисторов инвертора. Точка
50 подключена к общему эмиттеру группы р — и — р транзисторов 1 — 3 инвертора
35 (1- шина питания инвертора), а точка 51— к общему эмиттсру группы и — р — и транзисторов 4 — б (— шина питания инвертора).
На выходе блока формирования управляюIU х импульсов имеет место сигнал от зада40 юн:.ГО инвсртора чсэез распределитель импулl>.ов 52 C, IØ1> I однвстунснчатого тина, а на выходе 53 — 55 ннвертора — напряжение с улучи енной формой кривой.
Работа преобразователя поясняется вре45 менными диаграммами (фиг. 2), где показано:
660189
Фиг.1 ная частота основной гармоники равна
f2 if« (м/) ..
Амплитуда основной гармоники фазного напряжения через напряжение питания инвертора равна у U„= 0,526U„ тР по сравнению с известным решением (3), U„„, == — U„=0,405U, содержание основной гармоники фазного напряжения увеличивается почти на ЗО о о.
На столько же уменьшается напряжение на ключевых элементах инвертора.
Анализ показывает, что предлагаемый преобразователь позволяет также улучшить форму выходного тока при тех же значениях угла нагрузки «р 1 по основной гармонике и одинаковых соотношениях частот
Ы.
Формула изобретения
Устройство для управления трехфазным мостовым инвертором на транзисторах р — "— р и и — р — и типа с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, содержащее два блока формирования управляющих сигналов, каждый из которых выполнен в виде двух модулей, включающих в себя комплект трехфазных вторичных обмоток, трансформаторов трехфазного задающего генератора, нагруженный на диодный мост с параллельно подключенными на его выходе ключевым элементом и цепочкой из последовательно соединенных вспомогательных диодов, причем управляющие входы ключевых элементов связаны с задающим генератором модул ирующей частоты, выходы блоков формирования управляющих сигналов образованы нулевыми точками указанных вторичных обмоток трансформаторов, соединенных с выводами для подключения к базам транзисторов инвертора р — и — р и и — р — и типа соответственно, а точки соединения упомянутых вспомогательных диодов в каждом из двух блоков формирования управляющих сигналов объединены между собой и соединены с выводами для подключения их к общим эмиттерам тех же транзисторов, образующих шины питания инвертора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности транзисторов инвертора и уменьшения искажений выходного напряжения, оно снабжено трехканальным распределителем импульсов, в каждом блоке
25 формирования управляющих сигналов установлен третий модуль, причем выходы распределителя подключены к управляющим входам ключевых элементов упомянутых модулей, его вход — к выходу задаю30 щего генератора модулирующей частоты, а указанные нулевые точки образованы точками соединения одноименных концов вторичных обмоток разных фаз, принадлежащих разным модулям.
660189
Vl 1
%5, Vynp1
Upnp 2
11упр 5
1к, 1 2 5
6,Ц
6ф Пб 06 10 12 1Ц 16 16 йа,3
Составитель О. Наказная
Редактор Ю. Челюканов Корректоры: Л. Орлова и P. Беркович
Заказ 1699/1 Изд, № 277 Тира>к 866 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
1 г ов
7 /2= !/2оз2 й12 2
Ц