Способ управления многофазным инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия. Достигается это за счет замены процесса расчета фазных токов перед каждой коммутацией ключей инвертора логическими операциями, что позволяет увеличить быстродействие, а использование логических устройств взамен устройств, выполняющих операции вычисления , позволяет упростить в целом устройство, реализующее предлагаемый способ. Работа устройства по предлагаемому способу не зависит от параметров схемы замещения, их величины и способа соединения нагрузки, что позволяет расширить функциональ ные возможности. 3 ил. с « (Л 00 00 со СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (11 4 Н 02 М 7/515

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3977373/24-07 (22) 22.11. 85 (46) 30.10.87. Бюл. Р 40 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Е.П.Поспелов, А,Н.Пискарев и В.А.Синицын (53) 621.316.727 (088.8) (56) Бродовский В.Н., Иванов Е.С.

Приводы с частотно-токовым управлением. М.: Энергия, 1974, с. 75-77, 82-84.

Патент ФРГ h» 2510302, кл. Н 02 Р 13/24, 1976. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫИ

ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использова„„SU„„1348975 А1 но в частотно-регулируемом электроприводе. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повьппение быстродействия. Достигается это за счет замены процесса расчета фазных токов перед каждой коммутацией ключей инвертора логическими операциями, что позволяет увеличить быстродействие, а использование логических устройств взамен устройств, выполняющих операции вычисления, позволяет упростить в целом устройство, реализующее предлагаемый способ. Работа устройства по предлагаемому способу не зависит от параметров схемы замещения, их величины и способа соединения нагрузки, что позволяет расширить функциональ ° ные возможности, 3 нл.

1348975

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных инверторах напряжения, предназначенных для частотно-регу5 лируемого электропривода.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, понышение быстродействия и упрощение устройства, реализующего предлагаемый способ. !0

На фиг. 1 представлена функциональная схема иннертора, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 схема упранления инвертором,на фиг.3— схема устройства определения момен- !5 тов переключения ключей инвертора.

Устройство (фиг. 1), реализующее предлагаемый способ, содержит трехфазный мостовой инвертор напряжения, выполненный на шести ключах 1.1-1.6, шунтированных обратными диодами, трехфазную нагрузку 2, блок 3 управления инвертором напряжения и датчики 4-6 фазных токов.

Нагрузка 2 питается от инвертора, ключи 1.1 — 1.6 которого управляются от блока 3 управления, на входы которого поступают сигналы U --U оп)i . 5z ределяющие форму тока нагрузки и сигналы U -U,, вырабатываемые дат- ЗО ос, ос чиками 4-6 ток . Пары ключей 1.1 и

1.2, 1.3 и 1 ° 4, 1.5 и 1.6 переключаются в противофазах.

Блок 3 управления (фиг. 2) содержит аналоговые сумматоры 7 — 9, компараторы 10 — 12, блоки 13 — 15 определения знаков сигналов рассогласонания, блок 16 определения моментов переключения ключей инвертора, постоянное запоминающее устройство 17 и 40 блок 18 D-триггеров.

Выходы сумматоров 7 — 9 подключены к входам компараторов 10 — 12, к входам блоков 13 — 15 определения знаков сигналов рассогласования и к 45 входам блока 16 определения моментов переключения ключей. Выходы блоков

13-15 определения знаков сигналов рассогласования и компараторов 10-12 подключены к входам блока 18 D-триг50 герон, общий счетный вход которого подключен к выходу блока 16 определения моментов переключения ключей

1.1-1.6 инвертора напряжения. Выходы блока 18 О-триггеров подключены к упранляющим входам ключей 1.1-1.6 инвертора напряжения. Блок 16 определения моментов переключения ключей (фиг. 3) содержит реле 19-21 с симметричной относительно оси абсцисс гистерезисной характеристикой. Ширина петли определяет заданную максимальную ошибку регулирования выходных токов инвертора. С выходов реле

19-21 сигналы поступают на однонибраторы 22-24. С выходов блоков 2224 сигналы подаются на шестивходовой элемент 1!-НЕ 25, с выхода которого сигнал U поступает на вход блока 18

D-триггеров (фиг. 2).

Устройство, реализующее предлагаемый способ пофаэного регулирования входного тока трехфазного иннертора напряжения, работает следующим образом.

Задающие сигналы U -U, опредеФЗ ляющие форму токов н йагруэке, вычитаются в аналоговых сумматорах 7-Ч из сигналов U, -U, пропорцио 1 3 нальных мгновенным значениям токов в фазах нагрузки. Полученные при этом выходные сигналы рассогласования л1)1, -oU> поступают на компараторы 10-12, где сравниваются между собой. На выходе компаратора 10 появляется значение логической "1" (Аэ=

=1), если АU ) ЬU и логического "О" (Аз=О), если AU, "hU . Аналогично компаратору 10 работают компараторы

11 и 12: А =1, если Ц, AU и А =

=О, если аЦ, и U, А =1, если лЦ > Л о и А =О, если А 0 6 ЦЗ

Одновременно сигналы рассогласования h U, й!), поступают на блоки

13-15 определения знака, на входах

А -А которых появляются сигналы эна. с 2 чения логической 1, если поступившие на их входы сигналы положительные, и логического "0", если эти сигналы отрицательные. Таким образом, на входе постоянного запоминающего устройства 17 имеется шестиразрядный код, который несет информацию о знаке и сравнительной относительно друг друга величине сигналов Ы, dU рассогласования. Первые три разряда кода определяют знаки сигналов рассогласования в каждой из трех фаз, а три последующие — результаты их попарного сравнения, Например, код 101100 означает,что сигналы рассогласования первой и третьей фазы положительные, а второй фазы сигнал отрицательный, единица н четвертом разряде означает, что сигналы рассогласования в первой фазе больше, чем во второй, нуль н пятом

1348975

35 разряде означает, что сигнал рассогласования в первой фазе меньше, чем в третьей, а нуль в шестом разряде означает, что сигнал рассогласования

5 во второй фазе меньше, чем в третьей.

Число возможных значений кода комбинации переключения ключей в трехфазном инверторе равно 24 и они характеризуют все возможные варианты рас- 10 положения сигналов рассогласования всех фаз относительно нуля.

Выбор нужной комбинации переключения по сформированному коду происходит так, чтобы удержать в за- 15 данных границах ошибки регулирования во всех фазах. Для этого, в отличии от прототипа, переключение может происходить не только в одной фазе, но и в двух или трех фазах од- 20 новременно. Для определения схемы соединения нагрузки ("треугольник", звезда ) сформированному коду ставится в соответствие комбинация переключения ключей, определяемая сле- 25 дующим образом. К фазе сигнала рассогласования, которой имеет наибольшую в алгебраическом сигнале величину, необходимо приложить отрицательное напряжение, а к фазе, сигнал рас- g0 согласования которой имеет наименьшую в укаэанном смысле величину, необходимо приложить положительное напряжение.

Тогда в случае трехфаэной нагрузки по схеме треугольник третья фаза эакорачивается, так как в этом случае все возможные комбинации приложения напряжения к фазам нагрузки определяется как сочетания из +U; О, где U — напряжение источника питания. Иэ этого следует, что тогда, когда все три сигнала рассогласования отрицательные (это возможно при шести значениях кода комбинации переключения), возможны переключения ключей, которые вызывают уменьшение сигнала рассогласования лишь в одной фазе — в той, в которой он имеет максимальную по модулю величину.

Однако, если сигналы рассогласования в двух фазах положительные, а в третьей фазе сигнал отрицательный (шесть значений кодов комбинации переключения), возможны переключения, при которых будут уменьшаться сигналы рассогласования в двух фазах.

Если нагрузка трехфазная по схеме !! l! звезда, все возможные комбинации приложения напряжения к фазам нагрузки определяются сочетаниями из следующих значений фазных напряжений:

2 U U

3 3 3

+ +— U + — + — . В этом случае выбор комбинации переключения ключей по сформированному коду в соответствии с изложенным правилом осуществляется так, чтобы вызвать уменьшение сигналов рассогласования в двух или трех фазах. Последнее возможно, если сигналы рассогласования не одного знака (12 значений кода комбинации переключения). Если знаки сигналов рассогласования одинаковые, возможны переключения, уменьшающие сигналы рассогласования в двух фазах (12 значений кода).

Организованная таким образом таблица состбяний ключей в зависимости от значений кода комбинации переключения предварительно записывается в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) схемы управления инвертором.

При работе схемы на вход ПЗУ поступает код комбинации переключения, зна чение которого меняется в соответствии с текущими значениями сигналов рассогласования. Каждому значению кода на выходе ПЗУ соответствует определенная комбинация переключения ключей.

Например, если на выходе появилась комбинация 101, то ключи 1. 1,1.5;

1.4 включены, а ключи 1.3; 1.2, 1.6 выключены. Для расСматриваемого случая трехфаэной нагрузки, соединенной по схеме треугольник, информация о знаке сигналов рассогласования является избыточной. Поэтому блоКи 1315, изображенные на фиг. 2 пунктиром, отсутствуют. При этом код комбинации переключения — трехразрядный. В этом случае ПЗУ программируется в соответствии с таблицей.

В.таблице приведены состояния ПЗУ и ключей инвертора для нагрузки по схеме треугольник".!

348975

Состояние ключей

Входы ПЗУ Выходы ПЗУ

ТТ I Г

К1 К2 КЗ К4 К5 Кб

А3 А4 А5 В! В3 В5

0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0

1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0

0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1

1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0

0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1

1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1

30

40

55

Состояние выходов ПЗУ меняется в соответствии с текущими состояниями компараторов 10-12. Чтобы обеспечить переключение ключей на границах допустимой области сигналов рассогласования, сигналы с выходов ПЗУ подаются на выходы блока 18 D-триггеров с общим счетным входом, на который с блока 16 определения моментов переключения ключей поступает сигнал U и разрешает запись новой комбинации лишь тогда, когда хотя бы один из сигналов аБ, — hU выходит за пределы допустимой области, Такий образом, в противоположность прототипу, в котором для определения необходимой комбинации переключения ключей инвертора на основании данных о параметрах схемы замещения нагрузки предварительно производят расчет выходных фазных токов нагрузки для четырех случаев переключения в одной фазе в моменты, когда отклонения выходных токов от заданных превышает допустимую величинулю предлагаемому способу регулирования выходного тока инвертора для определения необходимой комбинации переключения ключей инвертора отклонения выходных токов от заданных (сигналы рассогласования) попарно сравнивают между собой и на основании знаков сигналов рассогласования и их относительной друг друга алгебраической величины формируют цифровой сигнал, преобразуют его в предварительно программируемом логическом устройстве в другой цифровой сигнал, который в моменты, когда сигнал рассогласования в одной из фаз достигает величины опорного сигнала, формирует сигнал управления ключами инвертора, осуществляющий их переключения, уменьшающие сигналы рассогласования в максимально возможном числе фаз. Это позволяет расширить функциональные воэможности предлагаемого способа за счет того, что работа устройства, его реализующего, не зависит от параметров схемы замещения, их величины и способа соединения нагрузки. Замена процесса расчета фазных токов перед каждой коммутацией ключей инвертора логическими операциями для определения требуемой комбинации переключения ключей инвертора позволяет увеличить быстродействие, а использование логических устройств взамен устройств, выполняющих операции вычисления,позволяет упростить в целом устройство, реализующее предлагаемый способ.

Ф о Р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ управления многофаэным инвертором, выполненным на шести ключах, соединяющих фазы нагрузки с полюсами источника питания с нагрузкой, включенной в треугольник, заключающийся в том, что формируют пофазно сигналы задания выходного тока, измеряют мгновенные значения тока фаз

8975

Рие 1 кю

7 1З4 нагрузки, формируют пофазно сигналы рассогласования путем вычитания из сигналов задания выходного тока измеренных мгновенных значений тока фаз нагрузки, задают опорный сигнал, в моменты достижения сигналами рассогласования уровня опорного сигнала формируют и подают сигналы управления на ключи инвертора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей путем управления нагрузкой с переменными параметрами, сравнивают между собой погарно сигналы рассогласования всех фаз, определяют фазы, для которых сигнал рассогласования наибольший и наименьший по алгебраической величине, для фазы с наибольшим сигналом рассогласования подают сигнал управления на ключ, соединяющий данную фа ð зу с отрицательным полюсом источника питания инвертора, а для фазы с наименьшим — на ключ, соединяющий данную фазу с положительным полюсом источника питания.

Составитель С.Луэанов

Редактор Т,Парфенова Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Заказ 5197/55 Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4