Устройство управления двухфазным инвертором
Иллюстрации
Реферат
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЬМ ИНВЕРТОРОМ, содержащее делитель частоты на счетных триггерах, в каждой фазе тактируетлый 5К-триггер и два логических элемента ИЛИ-НЕ, причем прямой выход тактируемого ЗК триггера первой фазы соединен с первым входом :, инверсный - с первым входом К тактируемого ЭК -триггера второй фазы, прямо выход тактируемого ЗК -триггера второй фазы соеди-. нен с первым входом 1, а инверсный выход е с первым входом тактируемого К -триггера первой фазы, вторые входы и К тактируемого tJK -триггера первой фазы соединены с инверсным выходом триггера старшего разряда делителя частоты, тактовый вход ЗК-триггера первой фазы соединен с инверсным выходом триггера среднего разряда делителя частоты, каждый тактируемый ЭК -триггер и элемент ИЛИ-НЕ через усилитель подсоединены к первичным обмоткам соответствующих выходных фазных трансформаторов, во вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры,.о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повытиения тачности фазового сдвига выходных напряжений и повышения КПД, в него дополнительно введены элемент 2-2И-ИЛИ-НЕ в каждой фазе, два синхронизирующих триггера, измеритель-. ный преобразователь неортогонаяьности фаз выходных напряжений, дифференциальный усилитель и блок регулиру- . емой задержки, причем тактовый вход. тактируемого ЗК -триггера второй фазы соединен с инверсным выходом второго триггера среднего раз.ряда Делителя частоты, тактовый вход которого через блок регулируемой задержки соединен .с инверсным выходом триггера млгщшего разряда делителя частоты, входы 3 триггеров: среднего разряда делкт:еля частоты соединены с прямым выходом первого синхронизирующего триггера, тактовый вход которого соединен с прямым выходом тригг гера младшего разряда делителя частоты , вторые входы 3 и k тактируемого 1 -триггера второй фазы соединены .с прямым выходом второго триггера старшего разряда, тактовый вход которого соединен с прямым выходом .второго триггера среднего разряда делителя частоты, входы Э триггеров старшего разряда соединены с прямым выходом второго синхронизирующего триггера, тактовый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера среднего разряда делителя частоты, первые входы 2И первого элемента 2-2И-ИЛИ-НЁ каждой фазы соединены соответственно с инверсным выходом триггера старшего разряда делителя частоты и прямым а выходом тактируемого3k -триггера, а оо вторые входы 2И - с прямым выходом триггера старшего разряда делителя частоты и инверсным выходом тактируемого 1 -триггера, первые входы 2И I второго элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ соеди- i |Нены соответственно с прямым, а вторые - с инверсными выходами триггера старшего разряда и тактируемого j Kтриггера , вторичные, обмотки выходных трансформаторов в каждой фазе соединены последовательно, а управляющий вход блока регулируемой задержки через дифференциальный усилитель, и измерительный преобразователь неортогональности фаз соединен с выходами фильтров.
„„SU„„1 4 А
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(5 ) Н-02 М 7/537; Н М 1/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3432941/24-07 (22) 05. 05. 82 ((46) . 07. 10.83. Бюл. 9 37 (72) А.A. Черепов (53) 621.314.58(088.8) (56) 1. Константинов В.Г. Мйогофазные преобразователи на транзисторах. Энергия, 1972, с. 9, рис ° 1-1.
2. Авторское свидетельство СССР
М 760328, кл. Н.02 М 1/08, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ, содержащее делитель частоты на счетных триггерах, в каждой фазе тактируемый Зк -триггер и два логических элемента ИЛИ-НЕ, причем прямой выход тактируемого3К = триггера первой фазы соединен с первым входом 3 инверсный — с первым входом K тактируемого 3К -триггера второй фазы, прямой выход тактируемогоЭК -триггера второй фазы соеди-, нен с первым входом К, а инверсный выход е с первым входом 3 тактируемого ЗК -триггера первой фазы, вторые входы и K тактируемого К -триггера первой фазы соединены с инверсным выходом триггера старшего разряда делителя частоты, тактовый вход. К-триггера первой фазы соединен с инверсным выходом триггера среднего разряда делителя частоты, каждый тактируемый3К -триггер и элемент
ИЛИ-НЕ через усилитель подсоединены к первичным обмоткам соответствующих выходных фазных трансформаторов, во вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры,.о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения тачности фазового сдвига выходных напряжений и повышения КПД, в него дополнительно введены элемент
2-2И-ИЛИ-HE в каждой фазе, два синхрониэирующих триггера, измеритель-. ный преобразователь неортогоналънос-
"ти фаэ выходных напряжений, дифферей". циальный усилитель и блок регулируемой задержки, причем тактовый вход.; тактируемого ЭК -триггера второй фазы соединен с инверсным выходом второго триггера среднего разряда делителя частоты, тактовый вход которого через блок регулируемой задержки соединен с инверсным выходом триггера младшего разряда делителя частоты, входы3 триггеров среднего разряда делителя частоты соединены с прямым выходом первого синхронизиру-. ющего триггера, тактовый вход которого соединен с прямым выходом триг1. гера младшего разряда делителя частоты, вторые входы 3 и К тактируемого- К -триггера второй фазы соединены .с прямым выходом второго триггера старшего разряда, тактовый вход ко торого соединен с прямым выходом второго триггера среднего разряда делителя частоты, входы 3 триггеров старшего разряда соединены с прямым выходом второго синхронизирующего триггера, тактовый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера среднего разряда делителя частоты, первые входы 2И первого элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ каждой фазы соединены соответстценно с инверсным выходом триггера старшего разряда делителя частоты и прямым выХодом тактируемого 3К -триггера, а вторые входы 2И вЂ” с прямым выходом триггера старшего разряда делителя частоты и инверсным выходом тактиру-, емого К-триггера, первые входы 2И второго элемента 2-2И-ИЛИ-HE соеди,нены соответственно с прямым, а вто рые — с инверсными выходами триггера старшего разряда и тактируемого)К— триггера, вторичные, обмотки выходных трансформаторов в каждой фазе соединены последовательно, а управляющий вход блока регулируемой задержки через дифференциальный усилитель, и измерительный преобразователь неортогональности фаз соединен с выходами фильтров.
1046879
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и следящего электродринода для преобразования постоянного напряжения в двухфазное переменное напряжение.
Известны .схемы управления двухфаз. ным инвертором, выполненные на основе магнитных мультивибраторов $1)»
Недостаток схем состоит в перегрузке силовых транзисторов при насыщении сердечников трансформаторов в конце полупериода.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее делитель частоты .на счетнык триггерах, н каждой фазе тактируемый 3К -триггер и два элемента ИЛИ-НЕ, причем первые вхо-. ды элементов ИЛИ-HE первой фазы соединены с инверсным, а .первые входы элементов ИЛИ-HE второй фазы - с прямьм выходом триггера среднего разряда делителя частоты, каждый так. тируемый 3К-триггер и элемент ИЛИ вЂ через усилитель подсоединены к соот,ветствующим первичным обмоткам, расположенным на общем магнитопроводе, выходных трансформаторов, во вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры, тактовые входы тактируемых 3К -триггеров соединены с инверсным выходом триггера младше-. го разряда делителя частоты, прямой ныход тактируемого ЭК -триггера первой фазы соединен с первым входом 3, а инверсный выход — с первым входом З5
К тактируемого 7К -триггера второй фазы, прямой выход тактируемого 7К— триггера второй фазы соединен с первым входом К, инверсный выход — с
I первым входом Э.тактируемого тригге- 46 ра первой фазы, вторые входы Э и К обоих триггеров соединены пофазно соответственно с инверсным и прямым выходами триггера среднего разряда делителя частоты, а вторые входы ло- 45 гических элементов ИЛИ- IF. соединены п»фазно с прямым и инверсным выходам соответствующего так тируемого 3ti— триггера (2).
Недостатком известного устройства о является отсутствие компенсации фазового сдвига выходных напряжений, возникающего из-за неидентичности параметров элементов формирования фаэных напряжений, а также низкий
КПД из-за возникновения уравнительных токов при одновременной работе двух первичных обмоток на общем магнитопроводе.
Цель изобретения — понышение точности фазовых сдвигов и повышение
КПД.
Поставленная цель достигается тем что н устройстве управления двухфазным инвертором, содержащем делитель частоты на счетных триггерах, н каж- 6g дой фазе тактируемый 3К -триггер и дна логических элемента ИЛИ-HE npu чем прямой выход тактируемого JK— триггера первой фазы соединен с первым выходом З, инверсный - с первым выходом K тактируемого3!< -триггера второй фазы, прямой выход тактируемого 7К -триггера второй фазы соединен с первым входом К, а инверсный выход †..с первым. входом тактируемого7К-триггера первой фазы, вторые входы 3 и К тактируемого 7К -триггера первой фазы соединены с инверс.ным выходом триггера старшего разряда делителя частоты, тактовый вход
ЭК-триггера первой фазы соединен с инверсным выходом триггера среднего разряда делителя частоты, каждый тактируемый 7К -триггер и элемент
ИЛИ вЂ” HE через усилитель подсоединены
K первичным обмоткам соответствующих выходных фаэных трансформаторов,. во вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры, дополнительно введены элемент 2-2И-ИЛИ-НЕ в каждой фазе, два синхронизирующих триггера, измерительный преобразователь неортогональности фаз выходных напряжений, дифференциальный усилитель и блок регулируемой задержки, причем тактовый вход тактируемого
3К-триггера второй фазы соединен с инверсным выходом второго триггера среднего разряда делителя частоты, тактовый вход которого через блок регулируемой задержки соединен с иннерсным выходом триггера младшего разряда делителя частоты, входы 7, триггеров среднего разряда делителя частоты соединены с прямым выхо,дом первого синхрониэирующего триг-! гера, тактовый вход которого соединен с прямым выходом триггера младше го разряда делителя частоты, вторые нходы З и К тактируемого 7К -триггера второй фазы соединены с прямым выходом второго триггера старшего разряда, тактовый вход которого соединен с прямым выходом второго триггера среднего разряда делителя частоты, входы
7 триггеров старшего разряда соединены с прямым выходом второго синхрониэирующего триггера, тактовый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера среднего разряда делителя частоты, первые входы
2И первого элемента 2-2И-ИЛИ-HE каждой фазы соединены соответственно с инверсным выходом триггера старшего разряда делителя частоты и прямь1м выходом тактируемого ЭК вЂ”.триггера, а вторые входы 2И вЂ” с прямым выходом триггера старшего разряда делителя частоты и инверсным выходом тактируемого 3К -триггера, первые входы 2И второго элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ соединены соответственно с йрямыми, а вторые — с инверсными выходами триггера
1046879 старшего разряда и тактируемого ЗК— триггера, вторичные обмотки выходных трансформаторов в каждой фазе соединены последовательно, а управляющий вход блока регулируемой задержки через дифференциальный усилитель и измерительный преобразователь неортогональности фаз соединен с выходами фильтров.
На фиг. 1 изображена принципиаль - ная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы выходных напряжений элементов.
Устройство управления двухфазным инвертором содержит делитель частоты на счетных триггерах .1-5, .соеди-- 15 ненных по схеме сдвоенного двоичного счетчика, из которых триггер 1 является младшим, триггеры 2 и 3 средними, а триггеры 4 и 5 — старшими разрядными триггерами. Триггеры среднего разряда 3 и старшего разряда 5 составляют второй канал де,,ления частоты и соединены с триггером Младшего разряда через блок 6 регулируемой задержки. Синхронизиру ющий триггер 7 среднего разряда coe"" динен,тактовым входом с прямым выходом триггера 1, а прямым выходом — с входами 3 триггеров 2 и З.Синхрониэирующий триггер 8 старшего раз ряда делителя частоты соединен тактовым входом с инверсным выходом триггера 2, а прямым выходом — с входами J триггеров 4 и 5. Узел формирования прямоугольных напряжений, соответствующих функциям Уолша 6QL? 1,. состоит иэ тактируемых 3К -триггеров
9 и 10, причем первый вход триггера 9 первой фазы соединен с инверсным выходом, а первый вход К вЂ” с прямым выходом триггера..10 второй 40 фазы, первый вход Э триггера 10 второй,фазы соединен с прямым, а первый вход 1(— с инверсным выходом триггера 9. Тактовый вход триггера 9 сое« динен с инверсным выходом триггера 2 45 а тактовый вход триггера 10 — с инверсным выходом триггера 3 делителя частоты. Вторые входы 3 и К тригге-. ра 9 соединены с инверсным выходом триггера 4, а вторые входы и K триг-а() гера 10 — с прямым выходом триггера 5.
Узел формирования напряжения прямоугольной формы соответствующих функций УолшаМоР 5 состоит из элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 11 и 12 в первой. фа1, зе и 13 и 14 во второй фазе. Первые
5 входы 2И первого элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ соединены с инверсными выходами триггеров 4 и 5 и прямыми выходами триг- . геров 9 и 10 соответственно фазами, вторые входы 2И в первой фазе соединены с прямым выходом триггера 4 и инверсньж выходом триггера 9, а во второй фазе — с прямым выходом триг;гера 5 и инверсным выходом триггера 4 ,10. Первые входы 2И второгс . элемента 65
2-2И-ИЛИ-НЕ соединены с прямым, а вторые — с инверсными выходами триггеров 4 и 9 в первой фазе и 5 и 10 во второй.
Выходы элементов 11 и 12 через инвертирующие усилители 15 и 16 и транзисторы 17 и 18, прямой и инверсный выходы триггера 9 через усилители
19 и 20 и транзисторы 21 и 22, выходы триггера 10 через усилители 23 и 24 и транзисторы 25 и 26, выходы элементов 13 и 14 через усилители 27 и
28 и транзисторы 29 и 30 подсоединены соответственно к первичным обмоткам выходных фазных трансформаторов, 31, 32, и 33,34.
Один пассивный резонансный фильтр подключен к соединенным последовательно вторичным обмоткам трансформаторов 31 и 32. Он состоит из дросселя 35, конденсаторов 36 и 37 и дросселя 38. Другой пассивный резонансный фильтр, состоящий из дросселя 39, конденсаторов 40 и 41 и дросселя 42, подключен к соединенньм последова-. тельно вторичным обмоткам трансформаторов 33 и 34.
Выходные фазные напряжения подсое<динены к измерительному преобразователю 43 неортогональности фаэ, выходы которого через дифференциальный усилитель 44 соединены с управляющим входом. устройства 6 регулируемой задержки.
Устройство работает следующим образом.
На счетный вход триггера 1 пОдают непрерывную по ледовательность импульсов частоты 16, где Х вЂ” выходная частота инвертора. На выходах этого триггера формируются последовательности импульсов 45 (фиг. 2) частоты 81, на прямом выходе триггера 2 делителя формируется последовательность импульсов 46 частоты 4т,.
Синхронизацию триггеров 2 и 3 среднего разряда делителя частоты осуществляют подачей на входы указанных триггеров последовательно сти импульсов 47 с прямого выхода триггера 7.
Триггер старшего разряда делителя частоты первого канала формирует по-, следовательность 48 импульсов частоты 2т (фиг. 2).
На выходах триггера 9 формируется последовательность импульсов 49 частоты 1, соответствующая двоичному предсТавлению функции Уолша %fag 1 (фиг. 2) .
С помощью элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ
1l и 12 из выходных импульсов триггеров 4 и 9. формируются последовательйости импульсов 50, оответствующие двоичному представлению функции Уолша йз 5, На выходе устройства 6 регулируемой задержки формируется последова104 тельность импульсов 51 частоты 8т с регулируемым положением заднего фронта. Выходные импульсы устройства регулируемой задержки поступают на тактовый вход триггера 3 среднего разряда второго канала делителя частоты, на прямом выходе которого формируется последовательность импульсов
52 частоты 4 .
Триггер 5 старшего разряда второго канала формирует последовательность импульсов 53 частоты 21-, которая может быть сдвинута по фазе относительно выходных импульсов 48 триггера 4 на угол i 2 P где Ф угол неоднозначности Фазовых передаточных характеристик фильтров.
На выходах триггера 10 Формируется последовательность импульсов 54 частоты 1, соответствующая двоичному представлению функции Уолша%/с 8 1 второй фазы (фиг. 2), причем фаза импульсов на выходе триггера 9 опережает фазу импульсов на выходе триггера 10 на одну четвертую периода частоты 1Ц (или 90Ъ ).
С помощью элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ
1.3 и;14 из выходных импульсов триггера 5 делителя частоты и триггера
9 формируются последовательности импульсов 55, соответствующие двоичному представлению функции Уолша ФаЯ 5.
При этом напряжения, формируемые элементами 2-2И-ИЛИ-НЕ 11 и 12, совпадают.по фазе с выходными напряжени. ями триггера 9 и являются составля.ющими напряжения первой фазы, а напряжения, формируемые элементами
2-2И-ИЛИ-НЕ 13 и 14, совпадают по фазе с выходными .напряжениями триггера 10 и являются составляющими напряжения второй фазы.
° Составляющие напряжения первой фазы после усиления усилителями 15, 16 19, 20, транзисторами 17, 18 и.
21, 22 подаются на первичные обмотки трансформаторов 31 и 32, на которых формируются напряжения, соотв=.тстнующие функции Уолша %01 5 и
ЪцВ 1 (56 и 57 на Фиг. 2) .
Для Формирования составляющих напряжений второй Фазы, соответствующих функциям УолшаФаР 1 и Жак (58 и 59 на фиг. 2), аналогично на первичные обмотки трансформаторов
33 и 34 подаются усилителями 19,20 и 15, 16 и транзисторами 21, 22 и,/
17, 18 соответственно.
На соединенных последов атель но вторичных обмотках трансформаторов
31, 32 и 33, 34 формируются ступенчатые квазисинусоидальные напряжения соответственно первой 60. и второй 61 фаз, которые преобразуются в синусоидальные с помощью резонансных филь" тров, образованных 35-38 и 39-42.
Формирование составляющих фаэных напряжений, соответствующих функциям Уолша, индивидуальными трансформаторами обеспечивает высокий КПД устройства.
При коэффициентах трансформации, пропорциональных коэффициентам при соответствующих функциях Уолша, разложения синусоидальной функции в ряд
Уолша - Фурье обеспечивается условие наилучшей аппроксимации, при котором амплитуда каждой ступени квазисинусоидального выходного напряжения удовлетворяет выражению в и=t-81%вес 4И361N т И )
20 где,п — чйсло формируемых ступеней.
В качестве дросселей параллельных; резонансных контуров фильтров могут, использоваться индуктивности рассеяния обмоток устройства, питаемого
25,сформированным двухфазным напряжением, например индуктивности рассея ния обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора (38 и 42 на фиг. 1).
Выходные фазные напряжения резо". нансных фильтров поступают на векторомерный измерительный преобразова:тель 43 неортогональности фаз,выпол" ненный, например, на основе фазочувствительного выпрямителя с сумма-разностными цепями,. выходное напряжение которого пропорционально отклонению от ортогональности выходных фазных напряжений.
Выходное напряжение измерительно"
40 го преобразователя подается на входы дифференциального усилителя 44, выход которого подключен к управляющему входу блока 6 регулируемой задержки, изменяя скважность выходных
45 импульсов пропорционально величине и полярности управляющего напряжения причем нулевое значение управляющего напряжения соответствует скважности выходных импульсов, равной
50 два.
При этом сформированные составляю. щие напряжения второй фазы смещены по отношению четверти периода на ве/ личину угла сдвига Фаз выходных напряжений 9 за счет неидентичности параметров резонансных фильтров с обратным знаком (60 и 61 на фиг. 2) .
Таким образом предлагаемое устрой-: ство обеспечивает повышенную точ . ность Формирования и однозначность сдвига фаз синусоидального двухфазного напряжения.
1046879
М
М
41 .48 .ВНИИПИ Заказ 7748/54 Тираж 687 Подписное
Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4