175117. lajstromszámú szabadalom • Berendezés invertek kimenőmennyiség-felharmónikus tartalmának csökkentésére
5 175117 6 hogy a 17 alapharmonikus összetevő a zavarójelektől függetlenül a 16 alapjel által előírt értékű maradjon, másrészt kiválasztva a 14 harmonikus feszültségösszetevők eredőjét, 19 felharmonikus szűrőből és 12 szabályozó egységből álló felharmonikus szabályozó kör segítségével, az impulzus jelforrás által szolgáltatott impulzusok fázishelyzetének változtatásával a 14 harmonikus feszültségösszetevők eredőjének minimális értékére szabályozunk. Az inverter 8 vezérlőegysége az 1. ábra szerinti elrendezésnél két részből tevődik össze. A 26 szekvenciális logikai egység a 27 moduláló impulzusokat létrehozó részegység 29, 30 kimeneteihez csatlakozik. A 26 szekvenciális logikai egység és a 27 moduláló impulzusokat létrehozó részegység közötti szinkronizálást a 26 szekvenciális logikai egységből vett szinkronizáló impulzusok biztosítják. A találmány tárgyát képező vezérlőegység egyszerű és gazdaságos megoldását az teszi lehetővé, hogy sikerült olyan modulációs módszert kidolgozni, amellyel — hatodperiódusonként két impulzust alkalmazva - egyidejűleg szabályozhatjuk a kimen őfeszül tség alapharmonikusát és minimalizálhatjuk a felharmonikusok eredőjét oly módon, hogy a célszerűen megválasztott két szabályozási paraméter (az impulzusok szélessége és fázishelyzete) közül az egyik gyakorlatilag csak az alapharmonikust, míg a másik csak a felharmonikusokat befolyásolja, így az 1. ábrán bemutatott alapharmonikus és felharmonikus szabályozási kör „szétcsatolt” lesz, ami igen előnyös szabályozási tulajdonságokkal rendelkező rendszer tervezését teszi lehetővé (pl. a szabályozási körök időállandói egymástól függetlenül, optimális értékre választhatók). Ha a 17 alapharmonikus összetevő szabályozását a 2. ábra szerint a 2a inverter 1 bemenő egyenfeszültségének szabályozásával végezzük, akkor mind a szuperponált impulzusok szélességét, mind fázisszögét a 24 szabályozóval változtatjuk, annak érdekében, hogy a 14 felharmonikus feszültségösszetevők eredője minimum legyen. A 17 alapharmonikus összetevő szabályozása a 22 szabályozható kimenőfeszültségű egyenfeszültségforrás 23 bemenő jelének változtatásával, alapharmonikus szabályozókor által történik. Az impulzusszélesség modulációra alkalmas háromfázisú inverter kimenőfeszültségének Ukj vektora meghatározott abszolút értékkel hat különböző fázishelyzetet vehet fel, vagy lehet zérus is. Ha a 2a inverter és az impulzus jelforrásként alkalmazott 2b inverter feszültségvektorainak eredője olyan, amit egy inverterrel is elő lehet állítani, akkor a kívánt eredő kimenőfeszültség hullámforma létrehozásához egyetlen, megfelelően vezérelt inverter elegendő. Ilyen elrendezést láthatunk a 3. ábrán, amely alkalmas a harmonikusok eredőjének minimalizálására a 17 alapharmonikus összetevő egyidejű szabályozása mellett. Ennek a megoldásnak az a gyakorlati jelentősége, hogy ily módon a felharmonikus-minimalizálás (és alapharmonikus szabályozás) feladatát többlet erősáramú elem nélkül, egyszerűen realizálható elektronikus áramkörökkel meg lehet oldani. A találmány tárgyát képező berendezés működése azon a modulációs módszeren alapszik, amelyet részletesebben a 4. ábra alapján ismertetünk. Egy háromfázisú inverter szimmetrikus, négyszög hullámformáiú fázisfeszültségeiből alkotott Uki vektor - mint ismeretes - egy periódus alatt egy szimmetrikus hatszög csúcsain fut körbe oly módon, hogy egy-egy hatodperióduson (azaz 60 villamos fokon) belül egy csúcspontban tartózkodik. A továbbiakban azt a hatodperiódust vizsgáljuk, amelyben a modulálatlan kimenőfeszültség vektora a 4b ábra felső sorában ábrázolt helyzetben van, vagyis a koordinátarendszer valós tengelyének irányába mutat. A 4a ábrán a vektorok abszolút értékét ábrázoltuk az cot villamos szög függvényében, ahol co az alapharmonikus körfrekvencia. A szemléletesebb ábrázolás kedvéért a koordinátarendszer kezdőpontját a hatodperiódus közepén vettük fel, így a hatodperiódus kezdete tot=-7r/6-hoz, a hatodperiódus vége cot= + 7r/6-hoz esik. Az Uki vektor abszolút értéke a hatodperiódus során nem változik, így a 4a ábra felső sorában |Uki| =állandó. Az Uki vektorra a hatodperiódus során két, azonosan d szélességű impulzust szuperponálunk oly módon, hogy a p! impulzus abszolút értékének felező pontja a koordinátarendszer kezdőpontjából —^o. a P2 impulzus abszolút értékének felezőpontja a koordinátarendszer kezdőpontjától +i/>0 szögre helyezkedik el. (Ezt nevezzük a szuperponált impulzusok fázishelyzetének.) A szuperponált impulzusok vektorainak irányát a 4b ábra középső sorában láthatjuk. Jellemző, hogy a Pi impulzus vektora a valós tengelyhez képest szöggel, a p2 impulzus vektora a valós tengelyhez képest szöggel van eltolva. A 4b ábra alsó sorában láthatjuk a szuperpozíció eredményeként kapott eredő Ukl+p, és Ukl + p2 feszültségvektorokat. A 4a ábra alsó sorában az eredő feszültségvektor abszolút értékét láthatjuk. A vonalkázással jelölt szögtartományokban az eredő feszültségvektor iránya ±<#c szöggel eltér az Ukj vektor irányától. A szuperponált impulzusvektorok szögét rögzítve (pl. a 4b ábrán v’p = 2jt(3), az előbbiek szerint a moduláció mindössze két változó (az impulzusok d szélessége és v>o fázishelyzete) függvénye lesz, ami igen lényeges körülmény a gyakorlati megvalósításkor. A pi és p2 impulzusok d szélességét és <^0 fázishelyzetét az 1. ábrán bemutatott 27 moduláló impulzusokat létrehozó részegység segítségével változtatjuk. A 42 összegező egység a 9, 10 jelbemenetére adott jelek összegének és különbségének megfelelő jelszinteket ad a 71 impulzusgenerátor 76, 77,78, 79 bemenetelre. Az impulzusgenerátor 72, 73, 74, 75 kimenetein a 28a szinkronizáló impulzus jelbemenetére adott jel frekvenciájának megfelelő frekvenciájú, kétszintű logikai jeleket állít elő oly módon, hogy a jelek felvagy lefutó éleinek villamos szöge a 76, 77, 78, 79 bemenetre adott jelszintektől függ. A 72, 73, 74, 75 kimeneteken megjelenő jelalakok olyanok, mint amilyenek pl. a 9. ábrán látható Ki, K2, K3, K4 jelalakok. A 71 impulzusgenerátor kimenő jeleiből a 47 logikai egység állítja elő a kívánt impulzusokat, amelyek a 29, 30 kimeneteken jelennek meg. A 71 impulzusgenerátor az 5. ábrán látható blokkvázlat szerint 28a szinkronizáló impulzus jelbemenetű 37 függvénygenerátorból és 32 komparátor egységből áll. Az ábra szerinti elrendezés mind analóg, mind digitális áramköri eszközökkel megvalósítható. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
