Устройство для управления @ -фазным автономным инвертором напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ т-ФАЗНЬМ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее задающий генератор, одним выходом соединенный с первьм Р-разрядным счетчиком на триггерах, который 2п логическими выходами подключен к одним входам основного дешифратора , прямым выходом (п-1|-го триггера - с вцходным каскадом несдвигаемой последовательности, выходной каскад сдвигаемой последовательности импульсов, второй счетчик 2п логическими выходами соединенный с другими входами основного дешифратора , фазосдвигающий блок/ содержащий элементы И-НЕ, ИЛИ, два элемента И, причем первый выход основного дешифратора подключен к одному входу элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления , второй выход которого соединен с одним входом первого элемента И, к другим входам которого подключены второй выход задающего генератора, второй вход основного дешифратора, выход элемента И-НЕ, соединенный с одним входом второго элемента И, другой вход которого подключен к перво му выходу задающего генератора, вы±Г :± ходы упомянутых элементов И соединены с входсьми элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу второго счетчика ,отличающееся тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения tn -фазного автономного инвертора напряжения, оно снабжено кольцевым распределителем несдвигаемых последовательностей m распределителями сдвигаемых после довательностей на элементах И и элементе ИЛИ, триггером, дополнительным дешифратором на элементах И, причем кольцевой распределитель несдвигаемых последовательностей, содержащий i триггеров, входом соединен с прямым выходом п-го триггера первого С 9 счетчика и своими i-логическими выходалш подключен к одним входам (Л i элементов И m распределителей сдан гаемой последовательности, а другие входы упомянутых элементов И соединены попарно и подключены к выходам элементов И дополнительного дешифратора , причем входы первого элемен- { та И дополнительного дешифратора под ключены к прямому выходу (n-l)-ro | триггера и инверсным выходам ( го и (п-З)-го триггеров второго счет чика, а входы второго элемента И со к инверснь выходам (h -1 1-го и (п-2) го триггеров и прямому выходу (п-3)го триггера второго счетчика, выходы О упомянутых j элементов И каждого из СО распределителей сдвигаемой последовательности подключены к входу элемента ИЛИ, который соединен с первыми входами двух элементов И, выходы которых подключены к выходному каскаду сдвигаемой последовательности импульсов, вторые входы элементов И подключены к прямому и инверсному вы ходам триггера, счетный вход которого соединен с первым логическим выходом кольцевого распределителя несдвигаемой последовательности.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 02 P 13 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550360/24-07 (22) 08.02.83 (46) 30.04.84 Бюл. М 16 (72) Ю.Н.Кияшко, Г.М.Чиликин, С.У.Гафаров и В.Н.Веснин (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта им. М.И.Калинина (53) $21 316.727(088.8) (56) 1. Калашников Б.Е. и др. Системы управления автономными инверторами. М., "Энергия", 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 714619, кл. Н 02 P 13j16, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

В-ФАЗНЫМ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее задающий генератор, одним выходом соединенный с первым п -разрядным счетчиком на триггерах, который 2п логическими выходами подключен к одним входам основного дешифратора, прямым выходом (n-1) -го триггера — с выходным каскадом несдвигаемой последовательности, выходной каскад сдвигаемой последовательности импульсов, второй счетчик 2п логическими выходами соединенный с другими входами основного дешифратора, фазосдвигающий блок, содержащий элементы И-НЕ, ИЛИ, два элемента И, причем первый выход основного дешифратора подключен к одному входу элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с одним входом первого элемента И, к другим входам которого подключены второй выход задающего генератора, второй вход основного дешифратора, выход элемента И-НЕ, соединенный с одним входом второго элемента И, другой вход которого подключен к первому выходу задающего генератора, вы„„SU„„1089753 д ходы упомянутых элементов И соединены с входами элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу второго счетчика„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения в -фазного автономного инвертора напряжения, оно снабжено кольцевым распределителем несдвигаемых последовательностей, 11 распределителями сдвигаемых последовательностей на элементах И и элементе ИЛИ, триггером, дополнительным дешифратором на элементах И, причем кольцевой распределитель несдвигаемых последовательностей, содержащий триггеров, входом соединен с прямым выходом n-rc триггера первого счетчнка и своими 1-логическими Е выходаьж подключен к одним входам элементов И т распределителей сдви Ц ф гаемой последовательности, а другие входы упомянутых элементов И соединены попарно и подключены к выходам элементов И дополнительного дешифратора, причем входы первого элемента И дополнительного дешнфратора под >„, ключены к прямому выходу (n 1) -го триггера и ннверсным выходам {ь-2) — маю го я (n -31-го триггеров второго счет Q) чика, а входы второго элемента И к инверсным выходам (n -1)-го и(n-2) — го триггеров и прямому выходу (n-3) — го триггера второго счетчика, выходы (а -1 упомянутых 1 элементов И каждого из распределителей сдвигаемой последо- (А,) вательности подключены к входу элемента ИЛИ, который соединен с первыми входами двух элементов И, выходы которых подключены к выходному кас- ф» каду сдвигаемой последовательности импульсов, вторые входы элементов И подключены к прямому и инверсному вы ходам триггера, счетный вход которого соединен с первым логическим выходом кольцевого распределителя несдвигаемой последовательности.

1О89753

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления многофаэным автономным инвертором напряжения.

Известно устройство для управления автономными инверторами, содер- 5 жащее задающий генератор, делитель частоты, пересчетное кольцо, одновибратор, омический делитель напряжения,, полупроводниковые реле, дешифратор, полупроводниковые ключи. устройство 10 позволяет формировать выходное напря жение автономного инвертора, состоящее из импульсов равной длительности, и осуществлять его широтное регулирование путем изменения длитель- g ноатей импульсов на равные интервалы 11 ».

Недостатком устройства является значительное искажение формы выходного напряжения автономного инвертора, что вызывает необходимость установки на его выходе фильтр-устройств значительной мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство управления тиристорным преобразователем, содержащее задающий генератор, сдвигающее устройство,,дешифратор, выходные каскады сдвигаемой и несдвигаемой последовательности импульсов,два счетчика, причем с целью-З<» управления и»-фазным преобразователем каждый последующий триггер в счетчиках после первого соединены соответственно с прямым или инверсным выходом триггеров предыдущего разряда. Выход-35 ное фазное напряжение преобразователя представляет собой последовательность одноуровневых импульсов равной длительности. Регулирование выходного напряжения инвертора осуществляет-go ся широтным способом путем изменения длительностей формирующих выходные кривые импульсов на равные интервалы».2 J.

Недостатком указанного устройства рс; является плохой гармонический состав выходного напряжения инвертора, которое содержит интенсивные гармоники низко о порядка, что приводит к росту мощности выходных фильтров и к ухудшению технико-экономических показателей преобразователя.

Цель изобретения — улучшение гармонического состава выходного регулируемого напряжения m -фазного авто-,. номного инвертора напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее задающий генератор, одним выходом соединенный с первым и -разрядным счетчиком на триггерах, который 2п логическими вы-6О ходами подключен к одним входам основного дешифратора, а прямым выходом (и-1) -го триггера — с выходным каскадом несдвигаемой последовательности, выходной каскад сдвигаемой последова- 65 тельности импульсов, второй счетчик, 2н логическими выходами соединенный с другими входами основного дешифратора, фаэосдвигающий блок, содержащий элементы И-НЕ, ИЛИ, два элемента

И, причем первый выход основного дешифратора подключен к одному входу элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с одним входом первого элемента И, к другим входам которого подключены второй выход задающего генератора, второй вход основного дешифратора, выход элемента И-НЕ, соединенный с одним входом второго элемента И, другой вход которого подключен к первому-выходу задающего генератора, а выходы упомянутых элементов И соединены с входами элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу второго счетчика, снабжено кольцевым распределителем несдвигаемых последовательностей,rn распределителями сдвигаемых последовательностей на элементах И и элементе ИЛИ, триггером, дополнительным дешифратором на элементах И, причем кольцевой распределитель несдвигаемых последовательностей„ содержащий i триггеров, входом соединен с прямым выходом П -го триггера первого счетчика и своими i -ло- . гнческими выходами подключен к одним входам i элементов И п распр делителей сдвигаемой последовательности, а другие входы упомянутых элементов

И соединены попарно и подключены к выходам элементов И дополнительного дешифратора, причем входы первого элемента И дополнительного дешифратора подключены к прямому выходу(п-1)—

ro триггера и инверсным выходам(ь-2)— го и (h -3}-го триггеров второго счетчика, а входы второго элемента И к инверсным выходам (и -1»-го и(п-2»го триггеров и прямому выходу(ь-3!— го триггера второго счетчика, кроме того, выходы упомянутых » элементов

И каждого из распределителей сдвигаемой последовательности подключены к входу логического элемента ИЛИ, который соединен с первыми входами двух дополнительных элементов И, выходы которых подключены к выходному каскаду сдвигаемой последовательности импульсов, вторые входы элементов И подключены к прямому и инверсному выходам триггера, счетный вход которого соединен с первым логическим выходом кольцевого распределителя несдвигаемой последовательности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — времен ные диаграммы, характеризующие работу отдельных узлов устройства при

I--6; на фиг. 3 — структурная схема устройства с конкретной реализацией фазосдвигающего блока б.

1089753

Структурная схема устройства (фиг. 1) содержит задающий генератор

1, соединенный первым выходом с входом первого двоичного и -разрядного счетчика 2, имеющего 2 и логических выходов (n прямых и п инверсных ), с 5 помощью которых он подсоединен к пер. вому дешифратору 4. Кроме того, второй выход задающего генератора 1 соединен с фазосдвигающим блоком 6, причем каскады несдвигаемой последо- <0 вательности и сдвигаемой последовательностей 7 и 8, распределитель несдвигаемой последовательности 9, дополнительный дешифратор 10 подключены к распределителю сдвигаемой последовательности 11. Распределитель несдвигаемой последовательности 9состоит из триггеров 12-15 и подключен к дополнительному триггеру 16.Дополнительный дешифратор 10 состоит из эле- О ментов И 17 и 18. Распределитель 11 состоит из элементов И 19-22, подключенных через элемент ИЛИ 23 к одним входам элементов И 24 и 25, к другим входам которых подключен распределитель сдвигаемой последовательности

26. Фазосдвигающий блок 6 состоит из элементов И-HE 27, элементов И 28 и 29, элемента ИЛИ 30.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 подает им пульсы на вход счетчика 2, который понижает частоту следования его импульсов в 2, где п — количество триггеров счетчика. 2. С выхода(п-1) — 35

ro триггера счетчика 2 сигналы подаются на выходной каскад 7 несдвигаемой последовательности, а с выхода

П-го триггера — на кольцевой распределитель 9 несдвигаемой последователь- 4р ности. С прямых выходов триггеров

12-15 распределителя 9 поступают импульсы, сдвинутые относительно друг друга на интервал времени, равный

Те к /2, где Тбь!х период выходного 45 найряжения автономного инвертора, управляемого предлагаемым устройством. Для случая, когда =6, выходные сигналы триггеров распределителя представлены на фиг. 2, а -ъ. Частоту выходного напряжения инвертора задает триггер 16, переключающийся по ререднему фронту сигналов, снимаемых с прямого выхода первого триггера 12 распределителя 9. Передние фронты выходных импульсов К элементов И 17 и 18 дешифратора 10 сдвинуты относительно заднего фронта каждого иэ выходных импульсов распределителя 9 на временные интервалы t,-с„.В общем лучае дешифратор 10 имеет К элемен- ео тов И,передние фронты выходных импульсов которых сдвинуты относительно заднего фронта каждого из выходных импульсов распределителя 9 на временные интервалыФ„-С .Для случая, когда К3 65 и i=á, выходные импульсы дешифратора

10 показаны на фиг. 2, д -ж, à временные сдвиги передних фронтов этих импульсов относительно задних фрон-.îâ импульсов распределителя 9 обозначены; Ь„, 4>, t> . устройство содержит tn распределителей 11 и 26, сдвигаемых сигналов, где tv â число фаэ автономного инвертора, каждый иэ которых на основании информации с распределителя 9 распределяет сигналы дешифратора 10 по двум каналам. Причем сигналы первого канала, снимаемые с элемента И 24 каждого из распределителей сдвигаемой последовательности, позволяют формировать положительную полуволну выходного напряжения инвертора, а сигналы, снимаемые с элемента И 25 — отрицательную полуволну. Выходные сигналы распределителя 11 для случая К=З, 1 =б представлены на фиг. 2, з,и, а форма выходного фазного напряжения— на фиг. 2, K . В предлагаемом устройстве минимальные временные интервалы „-4 соответствуют случаю, когда, -е триггеры счетчиков 2 и 3 переключаются одновременно. Минимальные временные интервалы Ь,-t задаются способом подключения элементов И дешифратора 10 к выходам триггеров счетчика 3. Причем указанные минимальные интервалы выбираются такими, чтобы длительности импульсов, формирующих выходную кривую автономного кнвертора (фиг. 2, к1, модулировались по синусоидальному закону. Увеличение фазового сдвига между импульсами и-ых триггеров счетчиков 2 и 3, осуществляемое блоком б по разрешающему сигналу на первом выходе управляющего блока 5, приводит к увеличению временных интервалов 1 -t на равные временные отрезки. Фиксация яулевого фазового сдвига между моментами переключения и-ых триггеров счетчиков

2 и 3, соответствующего минимальному уровню выходного напряжения автономного инвертора, и максимально допустимого сдвига, когда tк =,„ =Т ь,„/2, а уровень выходного напряжения макси- мальный., осуществляется дешифратором

4 путем подачи запрещающего сигнала на сдвигающий. блок 6. Уменьшение фазового сдвига между импульсами и --ых триггеров счетчиков 2 и 3 осуществляется по разрешающему сигналу на втором выходе управляющего устройства.

Количество ступеней регулирования выходного напряжения зависит от числа разрядов ь счетчиков и определяется требованиями, предъявляемыми потребителем к преобразователю и его устройству управления.

Число триггеров i в распределителе несдвигаемых сигналов определяется требуемым качеством выходного напряжения инвертора. С увеличением

1089153 числа указанных триггеров гармонический состав выходного напряжения улучшается, Для формирования сдвига между фазными напряжениями преобразователя, равного T lm,, число ь должно быть кратно числу т.

Число элементов И s дешифраторе

10 { К 1 равно . /2, если 1 число четное и равно { f2l+1, если число нечетное.

Использование предлагаемого устройства для управления щ-фазным автономным инвертором позволяет улучшить гармонический состав выходного регулируемого напряжения, что позволяет уменьшить мощность выходных фильтров, а в случае использования инвертора без выходного фильтра уменьшить потери и неравномерность вращения ротора асинхронных двигате10 лей, вызванные наличием высших паразитных гармоник.

10S9753

ИР.З

Составитель О.Парфенова

Редактор М.Ткач Техред В.Далекорей Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2951/54 Тираж 667 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектная, 4