Способ управления инвертором тока преобразователя частоты и устройство для его осуществления

 

1« Способ управления инвертором тока преоб эазователя частоты, заключающийся в том, что задают двухуровневый модулирующий сигнал переменной частотьа и скважности, каждый уровень которого соответствует .определенной частоте выходного тока инвертора, и формируют последовательность импульсов управления , которую затем распределяют по цепям управления Силовых тиристоров инвертора, о т л и ч а. ю щ и и -с я тем, что,.с целью повышения надежности и устойчивости работы преобразователя , задают частоту последовательности импульсов управления больше частоты выходного тока инвертора в число раз, кратное четырем, a при изменении уровня модулирующего сигнала формируют первый временной интервал между импульсами управления , равный полупериоду частоты выходного тока инвертора до изменения уровня модулирующего сигнала, временной интервал - равный сумме четвертей периодов частот, ; соответствую1аих уровням, модулирующего сигнала, a последующие временные интервалы формируют равньвди полупериоду частоты выходного тока инвертора после изменения уровня модулирующего сигнала, в результате чего формируют вышеуказанную последовательность импульсов управления. 2. Устройство для управления инвертором тока преобразователя частоты , содержащее задатчики частоты, подключенные через переключатель, управляющие входы которого соединены с выходами первого асинхронного RS-триггера, к выходу генератора импульсов , распределитель импульсов,. управляющими входами подключенный к противофазным выходам управляемого По частоте и скважности модулятора, отличающееся тем, что, с ш целью повыщения нгщежности и устойчивости работы преобразователя,оно .снабжено блоком запуска, последовательно соединенными Т -триггером и первым формирователем коротких импульсов , вторым асинхронным RS-триггером, двумя синхронными ЭЦ -триггерами, четырьмя элементами И, вторым формирователем коротких импуль сов, элементом ИЛИ, причем вход R .второго асинхронногоRS -триггера сое динен с выходом блока запуска, входы которого подключены к выходам модуляо :AD тора, вход S второго асинхронного PS-триггера через второй формирователь коротких импульсов и первый элемент И соединен с прямыми выходами обоих синхронных 7 -григгеров, инверсный выход первого синхронного CJK-триггера подключён к К-входу второго синхронного JK -триггера и первому входу второго элемента и, второй .,вход которого соединен с инверсным выходом второго синхронного эк-триггера , выход вышеуказаН)Ного элемента И подключен к первым входам третьего и .четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с противофазными выходами модулятора, a - с R

(19 (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(S9 Н 02 P 13/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- " за! т

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I . ° 1.вход которого соединен с инверсным выходом второго синхронного 3К -триггера, выход вышеуказанного элемента И подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с противофазными выходами модулятора, а выходы — с 9

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTHA (21) 3413015/24-07 . (22) 29. 03. 82 (46) 07. 01. 84. Бюл. 9 1 (72) В.И.Агеев, В;В.Барашев и..К.А.Палагута (71) Завод-ВТУЗ при Московском автомобильном заводе им.И.A.Ëèõà÷åâà (53) 621.316.717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.

В 601790, кл. Н. 02 M 7/515, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 580618, кл. H 02 М 7/515, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

9 907756, кл. Н. 02 P 13/16, 1980. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ

ТОКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ управления инвертором тока преобразователя частоты, заключающийся в том, что задают двухуровневый модулирующий сигнал переменной частоты и скважности, каждый уровень которого соответствует определенной частоте выходного тока инвертора, и формируют последовательность импульсов управления, которую затем распределяют по цепям управления силовых тиристоров инвертора, о т л и ч а ю щ и и — . с я тем, что,.с целью повышения надежности и устойчивости работы пре.образователя, задают частоту последовательности импульсов управления больше частоты выходного тока инвертора в число раз, кратное четырем, а при изменении уровня модулирующего сигнала формируют первый временной интервал между импульсами управ-. ления, равный полупериоду частоты выходного тока инвертора до изменения уровня модулирующего сигнала, второй временной интервал — равный сумме четвертей периодов частот, соответствующих уровням,модулирующего сигнала, а последующие временные интервалы формируют равными полупе/ риоду частоты выходного тока инвертора после изменения уровня модулирующего сигнала, в результате чеГо формируют вышеуказанную последовательность импульсов управления.

2. Устройство для управления инвертором тока преобразователя часто- . ты, содержащее задатчики частоты, подключенные через переключатель, управляющие входы которого соединены с выходами первого асинхронного

Р5-триггера, к выходу генератора импульсов, распределитель импульсов, управляющими входами подключенный к противофазным выходам управляемого по частоте и скважности модулятора, g о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости работы преобразователя,оно снабжено блоком запуска, последовательно соединенными Т -триггером и первым формирователем коротких им- Я пульсов, вторым асинхронным

RS-триггером, двумя синхронными

Ж -триггерами, четырьмя элементами И вторым формирователем коротких импульсов, элементом ИЛИ, причем вход R второго асинхронного R5 -триггера сое динен с выходом блока запуска, входы которого подключены к выходам модулятора,- вход S второго асинхронного

RS-òðèããåðà через второй формирователь коротких импульсов и первый эле мент И соединен с прямыми выходами обоих синхронных 7К-триггеров, инверсный выход первого синхронного

3<-триггера .подключен к К -входу вто рого синхронного,7К -триггера и первому входу второго элемента И,. второй

1066030 и б -входами первого асинхронного

RS-триггера, выходы распределителя импульсов через элемент ИЛИ подключены к входу синхронизации первого синхронного 3К-триггера, вход которого соединен с инверсным выходоь|. чторого асинхронного RS -триггера, Изобретение относится к электротехнике в частности к системам управl ления преобразователями частоты, работающими на несколько нагруэ ок в режиме широтно-импульсной модуляции. 5

Известны способ и устройство, его реализующее, при котором для ограничения перенапряжений на тиристорах инвертора аноды анодной группы тиристоров и катоды катодной группы подключены к отпайкам дросселей фильтра (1) .

Недостатком данных способа и устройства является невозможность эффективного ограничения перенапряжений при ступенчатых изменениях частоты инвертора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления преобразователем, в котором обеспечивается централизованное питание нескольких 20 нагрузок в режиме широтно-импульсной модуляции мощности. $27 .

Й указанном способе ступенчатое изменение частоты инвертора при коммутации тока с одной нагрузки на 25 другую является режимным. Поэтому в нем особенно важно обеспечить снижение перенапряжений, которые могут иметь место при ступенчатом изменении частоты вследствие паявления :3p ереходной апериодической или колебаельной низкочастотной составляющей напряжения на последовательном кон; денсаторе. Кроме того, такие колеба-. ния напРяжения на последовательном,:35 конденсаторе приводят к колебаниям угла запирания инвертора, в результате чего .инвертор, вполне устойчивый в статическом режиме, в переход.ном режиме может оказаться неустойчи 40 вым. Причем, если в статическом режиме постоянную составляющую напряжения на последовательном конденсаторе можно устранить с помощью шунтирующего дросселя, то в переходных режимах возникающую низкочастотную составляющую таким образом устранить не удается.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления д преобразователем, содержащее генеравыход генератора импульсов соединен с входом Ф -триггера и входом синхронизации второго синхронного

3К -триггера, а выход первого формирователя коротких импульсов подключен к информационным входам распределителя импульсов. тор импульсов, источник управляющего сигнала, элемент сравнения, усилители и распределители импульсов, а . также модулятор импульсов управления распределители импульсов по полумос.— там и задатчики частоты и скважности.

Причем вход модулятора соединен с выходом задатчика частоты модулятора, а выход — c входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом эадатчика скважности, а выходы схемы сравнения через триггер соединены с соответствующими входами распределителя импульсов по полумостам (3) .

Цель изобретения., — повышение надежности и устойчивости работы преобразователя за счет устранения перенапряжений и колебаний угла запирания инвертора в переходном режиме при ступенчатом переходе тока с одной нагрузки на другую, если нагрузки работают на разных частотах, или при ступенчатом изменении частоты инвертора при его работе на одну нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что в слособе управления инвертором тока преобразователя частоты, заключающемся в том, что задают двухуровневый модулирующий сигнал переменной частоты и скважности, каждый уровень которого соответствует определенной частоте выходного тока инвертора, и формируют последовательность импульсов управления, которую затем распределяют по цепям. Управления силовых тиристоров инвертора, задают частоту последовательности импульсов управления больше частоты выходного тока инвертора в число раэ, кратное четырем, а при изменении уровня .модулирующего сигнала формируют.первый временной интервал между импульсами управления, равный полупериоду .частоты выходного тбка инвертора до изменения уровня моду- лирующего сигнала, второй временной интервал — равный сумме четвертей периодов частот, соответствующих уровням модулирующего сигнала, а последующие временные интервалы форщи1066030 с руют равными полупериоду частоты выходного тока инвертора после изменения уровня модулирующего сигнала, в результате чего .формируют вышеуказанную последовательность импульсов управления.

Устройство для управления инвер- тором тока преобразователя частоты, содержащее задатчики частоты, подключенные через переключатель, управляющие входам которого подключены с вы- ходами первого асинхронного RS -триггера, к выходу генератора импульсов, распределитель импульсов, управляющими входами подключенный к противофазным выходам управляемого по частоте 15 и скважности модулятора, снабжено блоком запуска, последовательно соединенными Т-триггером и первым формирователем коротких импульсов, вторым асинхронным RS -триггером, двумя синхронными 3К -триггерами, четырьмя элементами И, вторым формирователем коротких импульсов, элементом ИЛИ, причем вход R второго асинхронного RS -триггера соединен с выходом блока запуска, входы которого подключены к выходам модулятора, вход

5 второго асинхронного RS -триггера . через второй формирователь коротких импульсов и первый элемент И соединен с прямыми выходами обоих синхронных Ж -триггеров, инверсный выход первого 7К -триггера подключен к

К-входу второго синхронного 7К- триггера и первому входу второго элемента Й, второй вход которого соединен с инверсным выходом. второго синхрон- ного 7К -триггера, выход вышеука..занного элемента И подключен к первым входам третьего и четвертого элемен° тов И вторые входы которых . соедине-40 ны с противофазными выходами модулятора, а выходы — c К и S -входами первого асинхронного RS -триггера, выходы распределителя импульсов через элемент ИЛИ подключены к вхо- 45 ду синхронизации первого синхронного

3К -триггера, вход К которого соединен с инверсным выходом второго асинхронного RS -триггера, выход генератора импульсов соединен с- входом

Т-триггера и входом синхронизации второго синхронного 3К -григгера, а выход первого формирователя коротких импульсов подключен к информационным входам распределителя импульсов.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства,реализующего способ;на фиг.2 — схема счетного блока; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие работу счетного блока. устройство для управления состоит 60 из двух (или более) задатчиков 1 и 2 частоты, определяющих частоту инвертора при его работе на первую и вто- . рую нарузку, переключателя 3 сигнала, задающего частоту, который в с ою 65 бчередь.состоит из двух ключей 4 и 5 и суммирующего элемента 6, генератора 7 импульсов, триггера 8, формирователя 9 коротких импульсов, распределителя 10 импульсов по олумостам, который состоит из двух элементов И

1 11 и 12, распределителей 13 и 14 импульсов по. группам тиристоров, триггера 15, блока 16 запуска, блока 17 счета ймпульсов и модулятора 18, которыи. в свою очередь состоит из источника 19 сигнала, задающего частоту генератора 20 напряжения пилообразной формы,,источника 21 сигнала управления скважностью, блока 22 сравнения и триггера 23, а также вентилей 24 и 25 на элементах .И.

Блок счета импульсов выполнен на

RS-триггере 26, синхронных эК тригге- . рах 27 и 28, элементах И 29 и 30, формирователе 31 коротких импульсов по переднему фронту, элементе ИЛИ 32.

Схема работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии включены те полумосты инвертора, которые осуществляют питание первой нагрузки. При этом сигнал задатчика 1 частоты поступает через переключатель 3 на генератор 7 импульсов и генератор вырабатывает импульсы с частотой, вчетверо превышающей частоту первой нагрузки. Далее частота делится на два триггером 8 и из выходного сигнала триггера 8 формируются короткие импульсы той же частоты с помощью формирователя 9. Далее импульсы проходят через распределитель 10 импульсов по полумостам и распределитель .13 импульсов по группам тиристоров и подаются на те полумосты инвертора,которые соединены с первой нагрузкой.

Переход от одной нагрузки к другой происходит при изменении сигнала модулятора 18. Модулятор 18 работает следующим образом. Источник 19 сигнала управления;частотой модуляции задает частоту работы генератора 20 напряжения пилообразной формы. Сигналы с выходов генератора 20 и.источника

21 сигнала управления скважностью по-.ступают на входы блока 22 сравнения, которая при .равенстве входных сигналов вырабатывает сигналы, переключающие триггер 23.

В первом устойчивом состоянии триггера 23 сигнал "1" с его,прямого выхода поступает на элемент И 11

Распределителя по полумостам, при этом на элемент И 12 поступает сигнал

",0", блокируя прохождение сигналов на его выход. Во втором устойчивом состоянии триггера 23 сигнал "1" поступает на элемент И 12, а "0" — на элемент И 11,.что обеспечивает работу второй нагрузки.

В общем случае оптимальные рабочие частоты первой и второй нагрузок могут быть различными. Поэтому для

1066030 обеспечения работы инвертора на каждую из нагрузок с оптимальной .для нее частотой в схеме предусмотрено два задатчика 1 и 2 частоты работы инвертора.

Блок 16 запуска вырабатывает сигнал разрешения начала счета для блока

17 счета импульсов при каждом изменении состояния триггера 23., Блок 17 начинает работать после каждого срабатывания модулятора и обеспечивает при изменении алгоритма раздачи импульсов управления по тиристорным группам сохранение временного интервала между последним импульсом управления тиристорами по-.15 лумоста, .подключенного к нагрузке, прекращающей работу, и первым импульсом управления тиристорами полумоста,поцключенного к нагрузке, вступающей в работу, равным полупериоду часто- 20 ты - нагрузки, прекращающей работу, а следующий временной интервал между импульсами управления формирует равным (переходный цикл) и, наконец, последующие интервалы 25 (до следующего срабатывания модулятора} формирует равными, . Для выполнения этого алгоритма блок 17 фиг.З) воспринимает первый после переключения модулятора (момент или 12 ) иМпульс управления тиристорами (момент t3) вступающего в работу полумоста и в момент поступления очередного импульса генерато-. ра 7 (момент 1ц 1 через интервал времени Т /4 выдает сигнал на ключи

4.

24 и 25, no* e чего происходит практически мгновенное изменение частотй генератора 7 импульсов с частоты 4ф., иа 4 f>. При этом длительность пере одно о цикла оказывается равной 40

S ° т1 2

Ау

На вход и триггера 26 сигнал подается с блока запуска, а его инверсный выход подключен к К -входу триггера 27, на вход С которого поступа- 45 ют короткие импульсы с выхода элемента ИЛИ 32 с частотой 2 f (— частота .работы инвертора). Инверсный

:выход Q триггера 27 соединен с одним входом первого элемента И 29 5g и с входом К триггера 28, а прямой выход триггера 27 — c одним из двух входов второго, элемента И 30, втоой вход которой подключен к прямовыходу триггера 28 ° Инверсный з:=. вход триггера 28 соединен .с вторым входом первого элемента И 29, à его выход связан с триггером 15. На входы 7 триггеров 27 и 28 блока 17 подается сигнал "1", для чего они через резистор не показан) подключаются к выходу блока питания цифро-. вых микросхем. Выход элемента И 30 подключается к входу формирователя

31, выход которого связан с S-входом триггера 26.

Блок 17 работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии инвертор работает на первую нагрузку с частотой f и задающий генератор 7 вырабатывает импульсы с час тотой 4 „. При этом на прямых выходах триггеров 26-.28 присутствует сигнал "1".. При переходе модулятора из исходного состояния в противоположное (момент 1„ или fg) блок запуска выдает импульс на и -вход триггера 26, в результате чего на инверсном выходе этого триггера по- яйляется сигнаЛ "1". Этот сигнал поступает: на К-вход триггера 27 и на его прямом выходе после поступления первого же импульса удвоенной частоты 2 f ft ) сигнал изменяется с "1"

- а

Гна О,а на инверсном выходе - с "О"

° i на "1". В результате этого на вход триггера 28 поступает сигнал "1" и после прихода следующего импульса. задающего генератора 7 (момент 11,) на его инверсном выходе вместо "О" появляется "1". Вместе с .тем состояние выходов триггера 27 в этот момент не изменяется и поэтому в момент t на выходе элемента И 30 вместо "0". появляется "1" и происходит изменение состояния триггера 15 °

С приходом следующего импульса генератора в момент tg триггеры 27 и::28 вновь меняют свое состояние и на их прямых выходах появляется "1".

Такой же сйгнал появляется на выходе элемента И 5. На выходе формирователя 31 возникает короткий импульс, который поступает на 8 -вход триггера 26 и на его прямом выходе вновь появляется сигнал "1". В результате этого блок 17 возвращается в исходное состояние и будет находиться в ием до поступления очередного импульса с блока запуска.

Таким образом, изобретение.позволяет повысить надежность и устойчивость работы устройства.

Люка люуска и 4 ЩЬ5

Я()

Составитель О.Парфенова

Редактор Н Ковалева ТехредЛ Микеш Корректор,К Ференц

Заказ 11057/58 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4