專利名稱：橋路選擇過程及其實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及整流器橋路裝置中橋路或橋路部分的選擇過程及設(shè)計(jì)用以實(shí)現(xiàn)該過程的橋路選擇裝置，其中整流器橋路裝置包括向一個(gè)方向?qū)ǖ臉蚵坊驑蚵凡糠峙c向另一方向?qū)ǖ牧硪粯蚵坊驑蚵凡糠?，所述橋路或橋路部分至少由若干固態(tài)開關(guān)組成。
目前，用于閘流管整流器橋路選擇的邏輯電路都太復(fù)雜。而且它們?cè)跇蚵犯淖凕c(diǎn)周圍難免有過長(zhǎng)的暫停。
本發(fā)明的目的是克服上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的整流器橋路裝置中橋路部分的選擇過程，其特征在于選擇基于實(shí)際電流基本上為非零值時(shí)的實(shí)際電流值的方向，基于實(shí)際電流基本為零而基準(zhǔn)電流值基本不為零時(shí)的基準(zhǔn)電流值，或在實(shí)際電流值與基準(zhǔn)電流值兩者基本上均為零時(shí)，則基于零電流期間控制橋路或橋路部分選擇的信號(hào)，該信號(hào)引導(dǎo)橋路控制信號(hào)交替地接到橋路或橋路部分。
本發(fā)明的選擇邏輯使得有關(guān)橋路變動(dòng)的操作延遲能夠顯著減少。
下面參考附圖，借助實(shí)例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1表示四象限整流器橋路裝置。
圖2表示電流調(diào)整電路中的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
圖3說明橋路選擇原理。
圖4說明調(diào)制器電路原理。
圖5所示為橋路選擇裝置。
圖1表示四象限整流器裝置的主電路，它使用全門控的開關(guān)元件(GTO，晶體管，場(chǎng)效應(yīng)管，IGBT，SIT等等)。相電壓為UR、US和UT的三相干線電源接到整流器的兩個(gè)橋路S1和S2。線圈L1-L3和L及電容器C1′-C3′和C為濾波元件。從干線到直流電路V+和V-并到負(fù)載的方向?qū)ǖ牡谝粯蚵稴1，由晶體管T1-T6、與晶體管反向并聯(lián)連接的二極管D1′-D6′，以及與晶體管-二極管模塊串聯(lián)連接的輔助二極管D1″-D6″組成。這些輔助二極管保證橋路運(yùn)行不受模塊內(nèi)部二極管的影響。類似地，第二橋路由晶體管T7-T12、二極管D7′-D12′和輔助二極管D7″-D12″組成，并以自直流電路到干線的方向?qū)?。四象限結(jié)構(gòu)在這里上下文意指適于直流的兩個(gè)方向，直流電路的電壓可為正或負(fù)，即，電源可從干線流到負(fù)載或從負(fù)載流到干線。
假定橋路所屬的驅(qū)動(dòng)級(jí)中有一常規(guī)電流調(diào)整系統(tǒng)，例如，如圖2所示的類似系統(tǒng)。該系統(tǒng)最內(nèi)部控制回路包含對(duì)電動(dòng)機(jī)電流及與該電流成正比的轉(zhuǎn)矩的控制。用雙向霍爾傳感器H測(cè)量電動(dòng)機(jī)電流Id。用差分電路1對(duì)所測(cè)電流Ia與由速度控制器給定的設(shè)置電流值Ir進(jìn)行比較，因此差分信號(hào)通至PI型電流調(diào)整器2。電流調(diào)整器的輸出由限流電路3限制，并確定調(diào)制電路4的調(diào)制指數(shù)Ur即，橋路的直流輸出電壓。
在考慮速度控制器作用時(shí)，假定電流調(diào)整器已正確調(diào)諧并且電機(jī)M有一大的慣性質(zhì)量。在這種情況下，可認(rèn)為能用單個(gè)集成裝置替代電流調(diào)整回路和電機(jī)M。這樣，可把它當(dāng)作一個(gè)帶有單一時(shí)間常數(shù)并能夠更容易由通過差分電路9的第一速度反饋信號(hào)和P控制器6進(jìn)行控制的裝置。
PI型速度控制器是如此調(diào)諧的，即它取消上述的時(shí)間常數(shù)，并由(裝置8中)時(shí)間常數(shù)T構(gòu)成的其余閉式裝置濾去臨界調(diào)諧的測(cè)速儀Tm的電壓。該裝置剩余的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)可用加重基準(zhǔn)值nr的電路(D2)10予以消除。由差分電路11產(chǎn)生實(shí)際值na和基準(zhǔn)值nr之差。
橋路選擇裝置12利用實(shí)際電流值Ia和從該裝置獲得的基準(zhǔn)值Ir。圖3表示選擇邏輯的原理。根據(jù)直流Id實(shí)際值和基準(zhǔn)值的大小，該邏輯把從脈沖寬度調(diào)制器15獲取的開關(guān)元件控制脈沖R+、R-、S+、S-，T+和T-(結(jié)構(gòu)如圖4所示)，或者引導(dǎo)到橋路S1的晶體管T1-T6，或者引導(dǎo)到橋路S2的晶體管T7-T12。
當(dāng)通過負(fù)載的直流電流其大小低于某確定值時(shí)就變?yōu)槊}動(dòng)的。這就減小了裝置的增益，并使基準(zhǔn)電壓下降到負(fù)載平衡所需電壓之下。該不平衡狀況會(huì)在橋路變化瞬間引起大的電流脈沖。為此，在橋路變化時(shí)，差分電路13通過施加一個(gè)經(jīng)由開關(guān)14獲得的另外的基準(zhǔn)電壓Ut，以安全的方向和漸進(jìn)方式來(lái)改變基準(zhǔn)電壓。
橋路選擇裝置包括對(duì)實(shí)際和基準(zhǔn)值Ia及Ir進(jìn)行比較的比較電路16和17及振蕩電路18。此外，該裝置有“與”門19和20，“或”門21和用于對(duì)放大控制脈沖的放大裝置23和24進(jìn)行選擇的選擇開關(guān)22。
如圖4所示的調(diào)制器電路有兩個(gè)含有正弦波上升與下降邊組成的120°區(qū)間的EPROM28a和28b。用60°相位移讀取這些EPROM內(nèi)容。用電壓控制振蕩器(VCO)25確定讀取調(diào)制基準(zhǔn)的頻率，因此也可確定相電流頻率。用D/A變換器29a和29b將調(diào)制基準(zhǔn)變換為可提供幅度調(diào)節(jié)A的模擬量形式，用于將基準(zhǔn)值與裝置30獲得的相應(yīng)載波作比較的比較器31產(chǎn)生前發(fā)調(diào)制脈沖。6除法器27提供表明6個(gè)60°調(diào)制區(qū)間中哪一個(gè)正在進(jìn)行處理的信息。這三位信息與比較31的輸出一起用作EPROM32的地址數(shù)據(jù)，它包含與橋路開關(guān)元件控制的所有組合狀態(tài)對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)。
在圖3中，控制調(diào)制脈沖到和橋路S1對(duì)應(yīng)的晶體管，如果a)所測(cè)直流方向?yàn)檎?Ia＝+)或者如果b)實(shí)際電流值為零但基準(zhǔn)值為正，(Ia＝0andIr＝+);或者如果c)電流的實(shí)際和基準(zhǔn)值均為零，但振蕩器電路18的輸出有效(Ia＝0andIr＝0andOsc＝1)。
在其它所有情況下，調(diào)制脈沖導(dǎo)向和橋路S2對(duì)應(yīng)的晶體管。橋路選擇以如下條件為基礎(chǔ)。
a)在橋路S1中，電流只能以正向(開關(guān)正向)流動(dòng)，即從正的干線V+到負(fù)載并以相反方向通過橋路S2返回。換言之，所選橋路必須是一個(gè)瞬間電流流動(dòng)方向?yàn)檎臉蚵贰?br> b)如果實(shí)際電流值為零，橋路變化不會(huì)產(chǎn)生任何主電壓瞬變時(shí)，兩橋路可任選其一。所以在零電流情況下，邏輯總是在那些和電流基準(zhǔn)值瞬時(shí)方向，即電流調(diào)整器將引導(dǎo)緊接電流的方向一致的那些橋路中選擇一個(gè)。
c)當(dāng)實(shí)際和基準(zhǔn)電流值都為零時(shí)，振蕩電路18交替選擇橋路S1和S2之一。為避免電流調(diào)整器的積分器的輸出有任何方向的漂移，在零電流情況下反復(fù)改變橋路。如有漂移出現(xiàn)，電流調(diào)整裝置將積分器輸出送回到橋路改變瞬間零電流所需的值。不斷地改變橋路還保證有小電流在直流電路中流動(dòng)，有可能保證主電路中電流通路是關(guān)閉的。所需振蕩器頻率取于調(diào)整器及其漂移速率的調(diào)節(jié)。
橋路選擇邏輯可用如圖5所示的類似電路予以實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)電路中和實(shí)際電流值成正比的電壓UIa與對(duì)應(yīng)于正、負(fù)零電流電平的電壓進(jìn)行比較，后面的電壓由比較器A1和A2及電阻器R1-R4產(chǎn)生。如實(shí)際電流值在這些基準(zhǔn)電平(Ia＝0)之間，“或非”門N1的輸出為高。如實(shí)際電流值為正(Ia＝+)，即高于正基準(zhǔn)電壓，那么比較器A1的輸出也處于高狀態(tài)。用完全相同的方法，和電流基準(zhǔn)值成正比的電壓UIr與由比較器A3和A4及電阻器R7-R10產(chǎn)生的零電流電平進(jìn)行比較。如果設(shè)置值在零電流電平(Ir＝0)之間，那么“或非”門N2的輸出為高，如果電流的設(shè)置值為正(Ir＝+)，那么比較器A3的輸出為高。該邏輯所需振蕩器由放大器A5，電阻器R13-R15及電容器C1組成。電阻器-二極管對(duì)R5-D1，R6-D2，R11-D3，R12-D4和R16-D5用于使電壓適宜于門電路可接受的電平。即，停止負(fù)電壓通道。
如實(shí)際電流值為零而基準(zhǔn)值為正，則“與非”門N3的輸出為高。如果電流實(shí)際值和設(shè)置值兩者都為零而振蕩器電器輸出為高，則門N4的輸出為高?！盎蚍恰遍TN5組合，橋路激活的條件如果設(shè)置電流值為正，(A1的輸出為高)或者門N3或者門N4的輸出為高，那么門N5的輸出為低。在其它情況下，門N5的輸出為高。
如果門N5的輸出變低，那么在由RC電路R17-C2和斯密特(Schmit)觸發(fā)器N6確定的延遲之后，“與非”門N9的相應(yīng)輸入變高。相反情況下，由于二極管與電阻器R17并聯(lián)連接，信號(hào)以幾乎無(wú)延遲通過。如果外部控制線ON/OFF為高，“與非”門N9的輸出變低，于是調(diào)制脈沖便導(dǎo)向橋路S1的開關(guān)元件。
當(dāng)門N5的輸出變高，反相器N7的輸出為低，如前所述，連接在電阻器R18、二極管D7、電容器C3和斯密特觸發(fā)器N8之后的門10的輸出，只在很少延遲之后變低，如果外部控制線為高，則調(diào)制脈沖便導(dǎo)向與橋路S2對(duì)應(yīng)的開關(guān)元件。
換言之，當(dāng)門N5輸出為低時(shí)，調(diào)制脈沖被導(dǎo)向橋路S1;而當(dāng)門N5輸出為高時(shí)，如外部控制線允許則調(diào)制脈沖被導(dǎo)向橋路S2。在橋路變化時(shí)，在由延遲電路確定的期間內(nèi)制止調(diào)制脈沖導(dǎo)向任一橋路，以保證在其它橋路激活前，本橋路關(guān)閉變化前其開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)。
對(duì)熟悉本專業(yè)的人顯而易見的是，本發(fā)明的不同實(shí)施方案并不局限于以上所說明的各實(shí)例，而是可在下面權(quán)利要求范圍內(nèi)加以取代變化的。
權(quán)利要求
1.整流器橋路裝置中橋路和橋路部分的選擇過程，整流器橋路裝置包括向一方向?qū)ǖ臉蚵坊驑蚵凡糠峙c向另一方向?qū)ǖ臉蚵坊驑蚵凡糠郑鰳蚵坊驑蚵凡糠种辽儆扇舾晒虘B(tài)開關(guān)組成，選擇過程的特征在于選擇基于實(shí)際電流基本上為非零值時(shí)的實(shí)際電流值(Ia)的方向，基于實(shí)際電流基本為零而基準(zhǔn)電流值基本不為零時(shí)的基準(zhǔn)電流值(Ir)，或在實(shí)際電流值與基準(zhǔn)電流值兩者基本上均為零時(shí)，則基于零電流期間控制橋路或橋路部分選擇的控制信號(hào)，該信號(hào)引導(dǎo)橋路控制信號(hào)交替地接到橋路或橋路部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的過程，其特征在于在零電流期間，控制橋路或橋路部分變換的信號(hào)是恒定頻率的脈沖形信號(hào)，該信號(hào)的一個(gè)電平引導(dǎo)控制脈沖到第一橋路(S1)或橋路部分，而另一電平則引導(dǎo)控制脈沖到另一橋路(S2)或橋路部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的過程，其特征在于當(dāng)實(shí)際或基準(zhǔn)電流值的方向?yàn)閺闹绷麟娐返恼?V+)到達(dá)負(fù)載(M)就選擇第一橋路(S1)或橋路部分，在相反情形下就選擇第二橋路(S2)或橋路部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的過程，其特征在于由電流的實(shí)際值與基準(zhǔn)值之差形成的并為產(chǎn)生固態(tài)開關(guān)控制信號(hào)所需要的基準(zhǔn)電壓，是通過在橋路變化時(shí)，以漸進(jìn)方式施加-外加基準(zhǔn)信號(hào)(Ut)來(lái)改變的。
5.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的過程的、供在整流器橋路裝置中選擇橋路或橋路部分用的橋路選擇裝置，其中整流器橋路裝置包括向一方向?qū)ǖ臉蚵坊驑蚵凡糠峙c向另一方向?qū)ǖ臉蚵坊驑蚵凡糠?，所述的橋路或橋路部分至少由若干固態(tài)開關(guān)組成，該橋路選擇裝置的特征在于該裝置裝有根據(jù)以下條件選擇橋路或橋路部分的電路(16-21)，即在實(shí)際電流基本為非零值時(shí)，選擇基于實(shí)際電流值(Ia)的方向，在實(shí)際電流基本為零而基準(zhǔn)電流值基本不為零時(shí)，選擇基于基準(zhǔn)電流值(Ir)，或者在電流的實(shí)際值與基準(zhǔn)值兩者基本上均為零時(shí)，則選擇基于零電流期間控制橋路或橋路部分選擇的控制信號(hào)，該信號(hào)引導(dǎo)橋路控制信號(hào)交替地接到橋路或橋路部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的橋路選擇裝置，其特征在于該裝置有一個(gè)產(chǎn)生恒定頻率的脈沖形信號(hào)的振蕩器(18)，用以在零電流期間控制橋路或橋路部分的變化，所述信號(hào)的一種電平將控制脈沖引導(dǎo)到第一橋路(S1)或橋路部分，而另一種電平則將控制脈沖引導(dǎo)到另一橋路(S2)或橋路部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的橋路選擇裝置，其特征在于該裝置有比較器電路(A1-A4)，用于將和電流的實(shí)際值和基準(zhǔn)值成正比的量(UIa，UIr)與對(duì)應(yīng)于正、負(fù)零電流電平的量進(jìn)行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)的橋路選擇裝置，其特征在于該裝置含有用于產(chǎn)生指示零電流條件成立的邏輯信號(hào)的第一門電路對(duì)(N1，N2)，另一門電路對(duì)(N3，N4)，前者根據(jù)電流的實(shí)際值和基準(zhǔn)值產(chǎn)生邏輯信號(hào)而后者根據(jù)電流的實(shí)際值和基準(zhǔn)及振蕩器信號(hào)產(chǎn)生邏輯信號(hào);以及用于產(chǎn)生橋路選擇信號(hào)的第三門電路(N5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)的橋路選擇裝置，其特征在于該裝置含有延遲元件(R17，C2，N6，R18，C3，N8)用于產(chǎn)生與橋路或橋路部分相關(guān)的延遲以推遲開關(guān)的接通，以及元件(D6，D7)用來(lái)禁止和開關(guān)關(guān)閉有關(guān)的所述延遲元件的作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)的橋路選擇裝置，其特征在于于該裝置和門電路(N9，N10)結(jié)合，允許對(duì)控制信號(hào)到橋路(S1，S2)或橋路部分的傳遞采用外部的控制。
全文摘要
整流器橋路裝置中的橋路或橋路部分的選擇過程及實(shí)現(xiàn)該過程的橋路選擇裝置。橋路或橋路部分的選擇基于實(shí)際電流基本為非零值時(shí)的實(shí)際電流值(Ia)的方向，基于實(shí)際電流基本為零而基準(zhǔn)電流不為零時(shí)電流的基準(zhǔn)值或電流的實(shí)際值與基準(zhǔn)值兩者均基本為零時(shí)，則基于零電流期間控制橋路或橋路部分選擇的信號(hào)，該信號(hào)引導(dǎo)橋路控制信號(hào)交替地接到橋路或橋路部分。
文檔編號(hào)H02MGK1045492SQ89106250
公開日1990年9月19日 申請(qǐng)日期1989年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月6日
發(fā)明者?；D沙 申請(qǐng)人:科恩升降機(jī)股份有限公司