Устройство для управления тиристорным регулируемым автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией

Устройство для управления тиристорным регулируемым автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пфтеи-и:. те.a ; тесиаи б- о. о;е,я Ь Ер 4.

Союз Советских

Социалистических

Республик (692062

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.03. 76 (21) 2344061/2407 (51)М. Кл.

Н 02 Р 13/18 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР оо делам изооретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.79. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 18. 10.79 (53) УДК 621.314..27(088. 8) Э. H. Гречко, О. П. Апымов и А. А. Гоповатток (72) Авторы изобретения

Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

РЕГУЛИРУЕМЬ1М АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ

C ШИРОТНО--ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к преобразоватепьной технике и может быть испопьзовано дпя управления автономными тиристорными инверторами, осуществлявшими регулирование выходного напряжения и частоты наряду с приближением формы кривой выходного напряжения к синусоидапьной за счет применения широтно-импульсной модуляции (ШИМ) .

Известен принцип формирования ШИМ трехфазным мостовым инвертором путем формирования в течение попупериода Й одинаковых по длительности прямоугопьных импульсов, длительность которых равна длительности импупьсов управпения(1). Дпя случаев широкодиапазонного регупирования выходной частоты известно устройство, реапизуюшее вышеуказанный принцип ШИМ на основе трехфазного мостового инвертора при экономичном регулировании напряжения и частоты в широких пределах за счет увепичения числа формируемых импульсов в кривой выходного напряжения в обпа2 сти нижних частот инвертора по сравнению с верхними (2).

К недостаткам этих схем управления относятся большие весо-габаритные показатели и невозможность их испопьзо5 вания дпя управления однофазным мостовым инвертором.

Наиболее близким техническим ..решением к данному устройству является устройство дпя управления тиристорным то ..регулируемым автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией, содержащее задающий генератор, подключенный к делителю частоты, к непосредственному выходу которого подключено пересчетное т5 кольцо, каждый из промежуточных выходов делителя частоты подключен к одному из двух входов логических элементов

И, выходы этих элементов через логи26 ческий эпемент ИЛИ подключены к триггеру и через пинтпо задержки к первому входу одновибратора, формирователи широких и коротких импульсов запуска тиоисторов, на входы каждого из котиных

6920

15

35

3 подключеньг вьтходьг одновибратора, триг-гера, датчиков тока и пересчетного кольца(3).

Основным недостатком этого устройства управления является погрешность определения выходной частоты инвертора с помощью полупроводниковых реле и, соответственно, неточности в определении граничных точек изменения несущей частоты модуляции.

Цель, настоящего изобретения — повышение точности контроля выходной час гонг инвертора.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления регулируемым автономным инвертором с широтно-импульсной модуляцией, снабжено преобразователем "частота — код", содержащим выходной счетчик с шиной сброса, генератор опорной частоты, схему запрета, линию задержки и схему совпадения, блоком выработки сигналов сопровождения, содержащим два прямых и два инверсных выхода, наборником кодов, дополнительным логическим эле25 ментом И, двумя формирователями переднего фронта и второй схемой запрета, причем вход преобразователя " частотакод подключен к выходу задающего генератора через первый формирователь пе30 реднего фронта, а его выходной счетчик подключен к блоку выработки сигналов сопровождения, на вход которого подключены также наборники кодов и через второй формирователь переднего фронта выход делителя частоты, каждый иэ двух прямых выходов блока выработки сигналов сопровождения подключеньг соответственно ко второму входу двух вышеупомянутых логических элементов И, и ко второму входу одновибратора, а два инверсных выхода блока выработки сигналов сопровождения, а также выход делителя частоты подключены ко входам

45 дополнительного логического элемента И,, вы(ьд которого соединен со входом логического элемента ИЛИ, выходы схемы совпадения и второй схемы запрета подсоединены соответственно к шинам сбро50 са счетчика и блока выработки сигналов сопрдиождения, а их первые входы подключены к выходу первого формирователя переднего фронта непосредственно, а вторые входы — через линию задержки.

Схема устройства для управления тиристорным регулируемым автономным инвертором приведена на фиг. 1. На фиг. 2 показана функциональная схема

62 блока выработки сигналов сопровождения частот определенного диапазона. На фиг. 3 представлены сигналы аналйза и сигналы сброса счетчика.

Схема устройства для управления тиристорным регулируемым автономным инвертором (см. фиг. 1) содержит задающий генератор 1, делитель частоты 2, формирователи переднего фронта 3 и 4, преобразователь "частота — код" 5, схему запрета 6, наборник кода граничных частот 7, блок выработки сигналов сопровождения частот определенного диапазона 8, логические элементы И 9, 10,,11, логический элемент ИЛИ 12 и одновибратор 13, с включенными между ними линией задержки 14, триггер 15, пересчетное кольцо 16, на вход которого поступают сигналы 6 f с выхода делителя частоты, датчики тока, представпенные блоком 17, а также формирователи широких и коротких импульсов 18.

Принцип работы устройства для управления состоит в следующем.

На вход делителя частоты поступает частота 48 f. На выходе делителя получает набор частот 24, 12 1 и 6 7

Делитель представляет собой, например, суммирующий счетчик. Импульсы частоты 48 поступают на формирователь переднего фронта 3, на выходе которого формируются узкие импульсы, длительность которых достаточная для анализа содержимог о счетчика и его сброса в выходное состояние. Эти импульсы поступают на преобразователь "частота — код"

5 и на схему запрета 6, Преобразователь

"частота - код" состоит из генератора опорной частоты 19, линии задержки 20 с временем Ф, чо,, достаточным для анализа содержимого счетчика, схемы запрета 21, схемы совпадения 22 и счетчика импульсов 23.

При отсутствии сигнала на выходе формирователя 3 через схему запрета 21 от генератора опорной частоты на вход счетчика 23 поступают импульсы, которые им подсчитываются. Появившийся сигнал на выходе формирователя передhего фронта 3 запрещает прохождение опорной частоты на вход счетчика 23, а гакже проходя через схему запрета.6 на вход блока выработки сигналов сопровождения частот определенного диапазона 8 разрешает проводить анализ кода, записан- ного в счетчике 23. Через время, оппеделяемое линией задержки 20 (см.. фиг.3а) анализ кода оканчивается и осушествляет5 692 ся сброс счетчика в исходное состояние

tcepoca 1 атэс,* (см фиг. Зг). Частота опорного генератора, а также разрядность счетчика и наборника определяются заданной точностью преобразования частоты в код;

Блок выработки сигналов сопровождения частот определенного диапазона, приведенный на фиг. 2, состоит из схем сравнения 24, дешифратора 25, логических элементов И 26 и 27, схемы запрета 29, двух триггеров 29 и 30, а также формирователей переднего фрон« та 31 и 32. Схемы сравнения сравнивают код записанный в счетчике с кодами, храняшимися в наборниках. Если частота, код которой записан в счетчика, меньше, больше или равна частотам, коды которых записаны в наборниках, то схемы сравнения вырабатывают сигнал

"меньше", "больше" или "равны" соответственно. Со схем сравнения эти сигналы поступают на дешифратор 25, который их анализирует и вырабатывает или не вырабатывает промежуточные сигналы Р1 ч Ð2.

Условие выработки этих сигналов:

062 6

10 !

20

25 .30

55 Для °

Эг код 1 для

pl

КОД1 ЭГ КОД2.

С выхода дешифратора сигналы подаются на логические элементы И 26 и 27, а также на схему запрета 28.

На другие входы этих схем приходят со стороны схемы запрета 6 (см.фиг. 1) импульс разрешения анализа и со стороны формирователя переднего фронта 4 импульс синхронизации по переднему фронту частоты 6 х . При их совместном появлении на выходе элемента И 26 или на выходе элемента И 27 или на выходе схемы запрета 28 появляется соответствуюший выходной сигнал. При появлении импульса на выходе элемента И 26 триггер 29 переходит в единичное состояние, т.е. формируется сигнал Р„, при этом формирователь переднего фронта 31 сбрасывает триггер 30 в нулевое состояние. Аналогичный процесс происходит при появлении сигнала на выходе элемента И 27. При этом переводится в единичное состояние тра гер30, т.е. формируется сигнал Р2,и сб асывеется триггер 29. При появлении сигна ла на выходе схемы запрета 28, т.е. при отсутствии промежуточных сигналов на выходах дешифратора, оба триггера сбрасываются в нулевое состояние. Таким образом, на выходе блока выработки сигналов сопровождения частот возможны три комбинации выходных сигналов, а именно: верхнему диапазону частоты задаюшего генератора соответствуют единичные сигналы на инверсных выхода- 6 и 4 триггеров 29 и 30 и нулевые сигналы на выходах 5 и 7; среднему диапазону частот f c f (ICOA< Э1 КОД 2 соответствуют единичные сигналы на, зажимах 5 и 4 и нулевые сигналы - на зажимах 6 и 7; нижнему диапазону частот Ы, „,, „соответствуют единичные с.у сигналы на вйходах 7 и 6 и нулевыена5и4, Согласно фиг. 1 сигналы 4, 5, 6, 7 поступают на элементы И 9, 10, 11.

Соответственно этим трем комбинациям частот сигналы на вход элемента ИЛИ 12 поступают либо с элемента 11 с частотой 6 f, либо элемента 9 с частотой

12 f, либо элемента 10 с частотой

24 х. В дальнейшем сигналы с выхода элемента ИЛИ 12 поступают на триггер 15, а также через линию задержки

14 на первый вход одновибратора 13.

Кроме того, сигналы с выходов 5 и 7 блока выработки сигналов сопровождения 8 (см. фиг. 1) поступают на второй вход одновибратора 13. Длительность выходного импульса одновибратора 13 обратно пропорциональна величине управляюшего сигнала по второму входу.

При непосредственной реализации изменения входного сигнала одновибратора 13 на его втором входе используется омический делитель, на который поступают синхронизированные частотой 6 сигналы с блока выработки сигналов сопровождения 8. Блок 18 содержит формирователи широких и коротких импульсов, на которые поступают сигналы с выхода опновибратора 13, триггера 15, пересчетного кольца 16, синхронизированные частотой 6, а также сигналы с датчиков тока 17. В результате формирует. ся необходимая последовательность импульсов, поступаюших на запуск тирис торов инвертора.

7 6920

Исходя из вышеизложенного описания работы схемы инвертора можно сказать, что точность контроля выходной частоты инвертора в моменты перехода от одной структуры кривой выходного напряжения к другой определяется непосредственно частотой следования импульсов с задающего генератора на инвертор, а не входным сигналом задающего генератора, а также зависит от частоты заполнения 10 периода ЗГ импульсами опорного генера-. тора преобразователя частота — код", в зависимости от чего выбирается разрядность счетчика и разрядность наборника, а также блока выработки сигналов сопровождения.

Кроме того, контроль частоты задающего генератора осуществляется в течении каждого периода, что также сушественно повышает точность контроля.

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорным . 5 регулируемым автономным инвертором с широтно-импульсной .модуляцией, содержащее задаюший генератор, подключенный к делителю частоты, к непосредст30 венному выходу которого подключено пересчетное кольцо, каждый из промежу точных выходов делителя частоты подключен к одному из двух входов двух логических элементов И, выходы этих элементов через логический элемент ИЛИ

35 подключеиы к триггеру и через линию задержки к первому входу одновибратора, формирователи широких и коротких им- . пульсОВ запуска THpHGTopoB HB входы . 4 каждого из которых подключены выходы одновибРатора, -триггера, датчиков тока и пересчетного кольца, о т л и ч а юm е е с я тем, что, с целью повышения .. точности контроля выходной частоты инвертора, оно снабжено преобразователем частота - код", содержащим выходной счетчик с шиной сброса, генератор опор62 8 ной частоты, схему запрета, линию задержки и схему совпадения, блоком выработки сигналов сопровождения, содержащим два прямых и два инверсных выхода, наборником кодов, дополнительным логическим элементом И, двумя формирователями переднего фронта и второй схемой запрета, причем вход преобразователя "частота - код" подключен к выходу задающего генератора через первый формирователь переднего фронта, а его выходной счетчик подключен к блоку выработки сигналов сопровождения, на вход которого подключены также наборники кодов и через второй формирователь переднего фронта выход делителя частоты, каждый из двух прямых выходов блока выработки сигналов сопровождения подключены соответственно ко второму входу двух вышеупомянутых логических элементов И и ко второму входу одновибратора, а два инверсных выхода блока выработки сигналов сопровождения, а также выход делителя частоты подключены ко входам дополнительного логического элемента И, выход которого соединен со входом логического элемента ИЛИ, выходы схемы совпадения и второй схемы запрета подсоединены соответственно к шинам сброса счетчика и блока выработки. сигналов сопровождения, а их первые входы подключены к выходу первого формирователя переднего фронта непосредственно, а вторые входы - через линию задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Калашников Б. Е. и др. Системы управления автономными инверторами.—

М., "Энергия", 1974, с, 23-25.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 318127, кл. Н 02 М 1108, 1971, 3. Заявка ¹ 2134417 кл. Н 0.2 P 13/18, 1976,,по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства (прототип).

692062

Pua.

Составитель О, Наказная

Редактор Q. Мепуришвили Техред H. Бабурка Корректор Г. Решетник

Заказ 6238/49 Тираж 857 Подписное

Е1НИИПИ Государственного комитета СССР

Tio делам изобретений H открытий

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

Филиал Г1Г(Г1 Г1атент, Р. Ужгород ул, Проектная