Hardvérový priestorový-vektorový ŠIM modulátor

PRIEMYSVELNÉHO VLASTNICTVA SLOVENSKEJ REPUBLIKYDátum podania prihlášky 12. 8. 2013 Číslo priorítnej prihláškyDátum podania prioritnej prihlášky Krajina alebo regionálnaDátum zverejnenia prihlášky 3. 6. 2014 Vestník UPV SR č. 06/2014Dátum oznámenia o zápise úžitkového vzoru 4. 12. 2014 Vestník UPV SR č. 12/2014úžitkového vzoru verejnosti 15. 10. 2014 Číslo pôvodnej prihláškyČíslo pôvodnej patentovej prihláškyČíslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCTČíslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCTČíslo podania európskej patentovej prihláškyMajiteľ Žilinská univerzita v Žiline, Žilina, SKNázov Hardvérový priestorový-vektorový ŠIM modulátor Anotácia Hardvérový priestorový-vektorový šírkovo impulzový (ď lej ŠIM) modulátor pre dvojfázový (Zł) motor pozostáva z generátora (l) priestorového vektora, ktorý vytvára vstupný signál pre komparátor (2). Komparátor (2) vytvára riadiace impulzy - ŠIM na riadenie výkonového meniča(3), ktorý napája dvojfázový elektromotor (4). Referenčné signály pre generátor (l) priestorového vektora a komparátor (2) dodáva riadiaci systém (5).Predmetom úžitkového vzoru je hardvérový priestorový-vektorový ŠIM modulátor, určený na riadenie dvojfázového motora s cieľom dosiahnutia vyššej účinnostL- Uvedený systém je možné využiť v pohonoch malého výkonu a v pohonoch pre domáce spotrebiče.V súčasnosti sa najčastejšie na riadenie meničov striedavých pohonov používa technika šírkovej impulznej modulácie ~ ŠIM, ktorá predstavuje jednoduchší spôsob riadenia meničov.Novým trendom pri vývoji nových elektronických zariadení sa v súčasnosti stáva znižovanie strát a zvyšovanie účinnosti elektronických zariadení. Jednou z možností, ako zvyšovať účinnosť elektronických zariadení, je znížiť spínacie straty v meničoch. Spinacie straty tvoria nezanedbateľnú časť strát v meničoch. Eliminovať spínacie straty môžeme viacerými spôsobmi, či už spínaním v nule napätia alebo prúdu, alebo snahou o obmedzenie počtu splnani pri porovnateľnej kvalite elektrickej energie na výstupe spínaného meníča.Kvôli obmedzeniu počtu splnaní vznikla technika riadenia meničov nazývaná priestorová vektorovú modulácia alebo space Vector pulse width modulation (SVPWM). Jej aplikácia na trojfázové systémy je známa už mnoho rokov. Neskôr bola odvodená SVPWM aj pre dvoj fázové systémy s pravouhlým výstupom.Na generovanie riadiacich signálov pre príestorovú vektorovú moduláciu sa používajú výhradne digitálne riadiace systémy (míkmprocesory, digitálne signálne procesory a pod), avšak použitie hardvérového priestorového-vektorového ŠIM modulátora znižuje nároky na výkon nadriadeného riadiaceho systému.Hardvérový priestorový-vektorový ŠIM modulátor sa skladá z troch časti. Prvú časť tvorí generátor priestorového vektora a komparátor, ktoré vytvoria z referenčných signálov riadiace signály pre výkonový menič. Druhú časť tvorí výkonový menič, ktorý napája dvojfázový motor. Treťou časťou systému je nadradený riadiaci systém, ktorý vytvára referenčné signály pre generátor priestorového vektora a komparátor na základe meraného prúdu motora.Prehľad obrázkov na výkresochNa obrázku l je uvedená zjednodušená bloková schéma hardvérového priestorového-vektorového ŠIMmodulátora, na obrázku 2 je uvedená podrobná bloková schéma hardvérového priestorového-vektorového ŠIM modulátora.Hardvérový priestorový-vektorový šírkovo impulzový modulátor sa skladá z generátora 1 priestorového vektora pozostávajúceho zo zdroja maximálnych a minimálnych obálok, ktorý usmemením referenčných signálov pomocou diódového usmerňovača vytvorí obálku maximálneho napätia (umx - kladná maximálna hodnota), minimálneho napätia (um - zápomá maximálna hodnota) a tiež ich súčet (u, - stredná hodnota) a z tvarovača priestorového vektora, ktorý spočítaním referenčných signálov um, um a 0 s u, vytvorí referenčné signály pre jednotlivé vetvy striedača (ua, ub, uc). Porovnaním signálov ua, ub, uc s pílovým priebehom v komparátore g dostaneme riadiace signály na riadenie výkonového meniča 3, ktorý napája dvoj fázový motor i. Riadiaci systém i vytvára referenčné signály pre generátor l priestorového vektora na základe meraného prúdu tečúceho z výkonového meniča ě do motora i (obrázok 2).Úžitkový vzor hardvérový priestorový-vektorový šírkovo impulzový modulátor je možné aplikovať do pohonov malého výkonu, domácej techniky (práčky, umývačky, klimatizačné jednotky) a pod.Použitie priestorovej vektorovej modulácie zvyšuje účinnosť celého pohonu vďaka menšiemu počtu zopnutí polovodičových spínačov a rovnako umožňuje dosiahnuť vyšší moment pohonu.Použitie hardvérového priestorového-vektorového šírkovo impulzového modulátora znižuje nároky nariadiaci systém, nakoľko generovanie riadiacich signálov pre výkonový menič už nezaobstaráva riadiaci systém, ale prebieha v hardvérovom priestorovom-vektorovom šírkovo ímpulzovom modulátore.Hardvérový priestorový-vektorový šírkovo impulzový modulátor pozostávajúci z generátora (l) priestorového vektora, komparátora (2) a výkonového meniča (3), dvojfázového elektromotora (4) a riadiaceho systému (5), v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že k riadiacemu systému (5) je pripojený generátor (l) priestorového vektora, ktorý je pripojený ku komparátoru (2), ďalej, že komparátor (2) je prípoj ený k výkonovému meniču (3) a riadiacemu systému (5), ďalej, že výkonový menič (3) je pripojený k dvojfázovému motoru