Цифровое устройство для управления инвертором

 

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ, содержащее последовательно соединённые задающий генератор и распределитель, аналого-цифровой преобразователь и И каналов управления,- каждый из которых содержит два D -триггера, Р -вход первого из которых соединен с входом первого формирователя -коротких импульсов, с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ и с соответствующим первь1м выходом распределителя, соответствующий второй выход распределителя , сигнал на котором .сдвинут на 90° по отношению к первому, соединен с вторьм входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с .вторым выходом задающего генератора , их вытсодьг подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя , и второй элемент НЕ, отличающееся тем, .JITO, с целью повьш1ения надежности, каждый канал управления снабжен элементом ИПИ вто рым формирователем коротких импульсов , четырьмя элементами ЗИ-НЕ, элементом 2И-НЕ, а D-триггеры снабжены 5- и R -входами, причем счетный вход первого D -триггера соединен с вьпсодом элемента ИЛИ, 5 - и 1 -входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соединены с выходом первого форг мирователя короткчх импульсов, вторые входы подключены к первым входам элемента ИЛИ и элемента 2И-НЕ и к выходу блока сравнения кодов, первый вход элемента ИСКЛОТАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с. третьим, входом первого элемента ЗИ-НЕ и через второй элемент НЕ - с третьим, входом второго элемента ЗИ-НЕ, счетный вход второго 3) -триггера соединен с выходом элемента 2И-НЕ,D -входс вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 5- и R-входы - соответственно с выходами третьего и четвертого элеменТО9 ЗИ-НЕ, первые входы которых соеди нены с выходами первого 3)-триггера, вторые входы соединены с вторьми входами элементов ИЛИ и 2И-НЕ и с выхо

. СОЮЗ СООЕТСНИХ

В

РЕСПУБЛИН

O% m) З(51) Н 02 Р 13/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО СНОМУ СВИДЕтЕЛЬСтВУ

МСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3635112/24-07 (22) 19.03.83 (46) 30. 11. 84 Вюл. N- 44 (,72) А.Г.Азаров, С.И.Королев, В.В.Полонский и Г.И.Цветков (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизирован ных систем управления и радиоэлектроники (53) 621. 314. 27 (088. 8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

М 813669, кл. Н 02 P 13/18, 1978.

2.- Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3439482/24-07, кл. Н 02 P 13/18, 1982. (54) (57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель, аналого-цифровой преобразователь и и каналов управления,.каждый из которых содержит два Р -триггера, 3 -вход первого из которых соединен с входом первого формирователя коротких имп, льсов, с нервым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с соответствунмцим первым выходом распределителя, соответствующий второй выход распределителя, сигнал на котором двинут на 90 по отношению к первому, соединен с вторым входом элемента

ИСКЛЮЧАНМЦЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и через первый элемент ЦЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с вторым выходом задающего генерато- ра, их вы.соды подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, и второй элемент НЕ, о т л ич а ю щ е е с я тем, -.нто, с целью повышения надежности, каждый канал управления снабжен элементом ИЛИ, вто рым формирователем коротких импульсов, четырьмя элементами ЗИ-НЕ, элементом 2И-НЕ, а Э-триггеры снабжены 5 — и R -входами, причем счетный вход первого 2 -триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, 5 — и g --входы подключены соответ- ую ственно к выходам первого и второго ,элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соединены с выходом первого форФ мирователя короткчх импульсов, вторые входы подключены к первым входам элемента ИЛИ и элемента 2И-НЕ и к выходу блока сравнения кодов, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с третьим. входом первого элемента ЗИ-НЕ и через второй элемент

НŠ— с третьим входом второго эле-. мента ЗИ-НЕ, счетный вход второго

3 --триггера соединен с выходом элемента 2И-НЕ, 1) -вход - с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 5— и R -входы — соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соедн иены с выходами первого З-триггера, вторые входы соединены с вторыми входами элементов ИЛИ и 2И-НЕ и с выхоФ дом первого элемента НЕ, третьи входы через второй формирователь корот1127067 ких импульсов соединены с прямым вы ходом первого 3 -триггера.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления многофазныии автоноиными ннверторами.

Известно многоканальное. устройство 5 для управления инвертором, содержащее и каждом канале фазосдвигающий блок, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов, элемент ИЛИ-НЕ, тактируемый Рб -триггер и формирователь счетных импульсов. Каждый канал управления формирует две последовательности управляющих импульсов, одна из которых сдвинута относительно синхронизирующего сигнала на угол К, в сторону отставания, а другая— на тот же угол в сторону опережения Я. Недостатком устройства является невысокое. быстродействие и несимметрия между каналами, что приводит к

, низкому качеству выходного напряжения инвертора s установившихся и переходных режимах.

Наиболее близкии к предлагаемому является цифровое устройство для управления инвертором, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель аналого-;

Ф ЗО цифровой преобразователь и и каналов управления, каждый из которых содержит два D -триггера, 3 -вход первого из которых соединен с входом . первого формироватепя коротких импульсов, с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЭЩЕЕ ИЛИ и с соответствующим ,первым выходом распределителя, соот-, ветствующий второй выход распределителя, сигнал на котором сдвинут на .

90 но отношению к первому, соединен 4©

0 с вторым входои элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого соединен с пер« вы@ входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с STopblH выходом задающего генератора, их выходы подключены соответственно к сум! иирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки которого соединен-с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены:с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналогоцифрового преобразователя, и второй элемент НЕ (2) .

Недостатком устройства является невысокая надежность, так Как нормальная работа устройства возможна только в том случае, когда код на выходе аналого-цифрового преобразователя отличен от нуля и не превьпвает максимального кода на выходах реверсивного. счетчика.. В противном случае сигнал на выходе блока сравнения ко дов остается неизменным, что приводит к аварии и инверторе.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем исключения аварийных режимов.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровом устройстве для управления инвертором, содержащем последовательно соединенные задающий генератор и распределитель, аналогоцифровой преобразователь и и каналов управления, каждый из которых содержит два Р -триггера, З -вход первого из которык соединен с входом первого формирователя коротких импульсов е первым входом элемента

ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ и с соответствующим первым выходом распределителя, соответствующий второй выход распредели.) теля, сигнал на котором сдвинут на

90 по отнаиеиию к первому, соединен о с вторым входои элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первйм входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входои .второго элемента И, вторые вхо. ды элементов И соединены с вторым выходом. задамщего генератора, их выходы подключены соответственно к сумми1127067 рующему и вычитающему входам ревер.сивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, и второй элемент НЕ, каждый канал управ ления снабжен элементом ИЛИ, вторым 10 формирователем коротких импульсов, четырьмя элементами ЗИ-НЕ, элементом 2И-НЕ, а П -триггеры снабжены

g — - и Я -входами, причем счетный вход первого З -триггера соединен . с выходом элемента ИЛИ, 5 — и

Ц -входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов.

ЗИ-НЕ, первые входы которых соедцнены с выходом первого формирователя коротких импульсов, вторые входы подключены к первым входам элемента

ИЛИ и элемента 2И-НЕ и к выходу блока сравнения кодов, первый вход эле мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ И соединен-с третьим входом первого элемента

ЗИ-НЕ.,и через второй элемент НЕ-с третьим входом второго элемента

ЗИ-НЕ, счетный выход второгоЗ -триг гера соединен с выходом элемента

2И-НЕ, D-вход — с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 5— и К -входы — соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соединень с выходами первого -триг

35 гера, вторые входы соединены с вторыми входами элементов ИЛИ и 2И-НЕ и с выходом первого элемента НЕ,. третьи входы через второй формирова- 4, тель коротких импульсов, соединены с прямым выкодом первого 3 -триггера.

На фиг.1 представлена схема устройства (изображен только один канал управления); на фиг. 2 — временные 4S диаграммы„ поясняющие его работу.

Устройство содержит задающий гене ратор 1 с встроенным делителем частоты, распределитель 2, аналого-циф- ровой преобразователь 3 и один ка- 50 нал 4. управления. Канал 4 содержит первый формирователь 5 коротких импульсов, реверсивный счетчик 6, блок 7 сравнения кодов, элемент 8

ИСКЛЮЧАКМЦЕЕ ИЛИ, первый элемент 9 НЕу двухвходовые элементы 10 и 11 И, :второй элемент 12 НЕ, первый 13 и второй 14 элементы И-НЕ, элемент

15 ИЛИ, первый 2 -триггер 16, второй формирователь 17 коротких импуль- . сов, третий 18 и .четвертый 19 элементы И-НЕ, пятый элемент 20 И-HE второй Р-триггер 2 1.

На фиг.2 приведены диаграммы, поясняющие работу устройства.На фиг.2 обозначены сигнал 22 на высокочастотном выходе генератора 1, сигналы 23 и 24 на первом и втором выходах распределителя 2, сигнал 25 на выходе элемента 8, сигнал 26 на выходе ,элемента .9, сигналы 27 и 28 на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 6 соответственно, сигнал 29 на выходе первого формирователя 5 коротких импульсов. Сигнал 3С изображает код А на выходах реверсивного счетчика 6, а сигнал 31 — код В на выходах аналого-цифрового преобразователя 3. Кроме того, обозначены сигнал 32 на:выходе блока .7, сигнал 33 на выходе элемента 15, сигнал 34 на прямом выходе триггера 16, сигналы 35 и 36 Hà его 6— и К -входах соответственно, сигнал 37 на входе синхронизации триггера 21, сигнал 38 на его инверсном выходе, сигнал 39 на выходе второго формирователя 17, сигналы 40 и 41 на (g-и Я -входах триггера 21 соответственно, выходное напряжение

42 инвертора.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 формирует высокочастотный сигнал 22, который поступает на входы элементов 10 и 11, и импульсы с частотой в 2 и pas выше выходной частоты инвертора, которые поступают на вход распределителя 2. На первом выходе распределителя 2 формируется сигнал 23, на втором его выходе сигнал 24, сдвинуд тый относительно сигнала 23 на 90.

Эти сигналы поступают на входы элемента 8, на выходе которого формируется сигнал 25. Этот сигнал поступает на входы элементов 9 и 10. Сигнал 26 с выхода элемента 9 поступает на вход элемента 11. В результате на выходе элемента 10 формируется сигнал

27, поступающий на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, а на выхо-. де элемента 11 формируется сигнал 28, поступающий на вычитающий вхрд счет" чика 6. В результате число А на выходах счетчика 6 возрастает в пер1127067

5 вой половине и уменьшается во второй половине каждого полупериода синхронизирующего сигнала 23, т.е. реверсивный счетчик 6 в данном случае выпол. няет роль формирователя треугольного сигнала 30. На вход установки счетчи; ка 6 поступает сигнал 29 с выхода формирователя 5, который сбрасывает счетчик 6 в нулевое состояние в конце каждого полупериода, тем самым начало работы счетчика 6 жестко привязывается к началу каждого полупериода, что повышает надежность работы уст-, ройства, путем исключения сбоев, ttosникших в предыдущем полупериде.

Число А (сигнал 30) с выходов счетчика 6 поступает.на одни входы блока 7 сравнения кодов, на другие входы входы поступает число В (сигнал 31) с аналого-цифрового преобразова.теля 3..

Возможны три режима работы устройства.

Ос В с А (0-, на фиг.2 ).

В этом случае, как только число А, 25 возрастая, станет равно числу В, на выходе блока 7 сигнал 32 будет. равен логической единице, которая посту:пает на один вход элемента 15. В ре. зультате сигнал 33 на выходе этого Ж элемента также принимает значение .логической единицы, что.приводит к переключению триггера 16, и на его прямом выходе появляется сигнал, 34, сдвинутый на угол еС в сторону от- 35 . ставания относительно синхрониэирующего сигнала .23, поступающего на управляющий вход этого триггера. Затем число А (сигнал 30) продолжает возрастать, а во второй половине.по- 40 лупериода начнет уменьшаться.и, как только число А станет меньше числа В на выходе блока 7 сигнал 32 станет равен логическому нулю, который поступает на вход элемента 20. В ре- 45 эультате сигнал 37, поступающий с выхода элемента 20 на тактовый вход второго триггера 21, принимает зна-, чение логической единицы, триггер 21 переключается, и на его инверсном ЪО выходе формируется сигнал 38, сдвинутый относительно синхронизирующего сигнала 23 на тот же угол, но в сторону опережения. Таким образом, формируются две последовательности 55 управляющих импульсов со. скважностью два, строго симметричных относительно синхронизирующего сигнала. Ко личество разрядов счетчика определя ет точность и плавность регулирования выходного напряжения инвертора.

В то же время для нормального функ-, ционирования устройства управления необходимо, чтобы число высокочастотных импульсов за четверть периода выходной частоты не превышало емкости счетчика.

2. В > А„„,„ (,-1 на фиг.2).

В этом случае сигнал 32 на выходе блока 7 постоянно имеет значение логического "О". Он поступает на один из входов элемента 15, следовательно сигнал 33,. поступающий с выхода этого элемента на тактовый вход пере вого 3 -триггера 16, повторяеч сигнал 26 на втором входе элемента 15.

Таким образом, триггер 16 переключается по окончании первой половины каждого полупериода синхронизирующего сигнала 23. Сигнал 34 на прямом выходе триггера 16 получается сдвинутым относительно синхронизирующего сигнала 23 на угол а(90 в сторону о отставания. Короткие импульсы (сиг нал 39) получаемые с выхода второго формирователя 17, попадают в этом случае во вторую половину каждого полупериода, и следовательно, на вы ходах элементов 18.и 19 появляются сигналы 40 и 41, равные логическому нулю, которые, поступая на входы 6 и Ц, переключают триггер

21 сразу же после переключения триггера 16 таким образом, что сигнал 38 на инверсном выходе триггера 21 оказывается сдвинутым на угол К 90 о в сторону опережения относительно синхроиизирующего сигнала 23. Таким образом, сигналы 34 и 38 находятся . в противофазе., и выходное напряжение 42 инвертора равно нулю.

3. В О (4 -ty на фиг.2).

В этом случае сигнал 32 на выходе блоха.7 постоянно имеет значение логической единицы. В результате на выходах элементов 13 s 14 появляются сйгналы 35 и 36, равные логическому нулю, которые, поступая на входы

5 и Й триггера 16, переключают

его вслед за изменением синхронизирующего сигнала 23, т.е. угол К = О.

Так как на одном из входов элемента 20 постоянно присутствует сигнал логической единицы, то сигнал 37 на его выходе является инверсией сигнала 26, поступающего на другой его

1!27067 вход. Таким образом, в начале каждого полупериода происходит изменение сигнала.37 на тактовом входе второго 2 -триггера 21 с "0" на ".1", следовательно, этот триггер переключается, и сигнал 38 на его инверсном выходе- также повторяет синхронизирующий сигнал 23. Сигналы 34 и 38 синфазны, следовательно выходное напряжение 42 инвертора.максимальн6.

Для управления щ -фазным преобразователем необходимо иметь и каналов управления, подобных каналу 4.

Распределитель должен иметь четное количество выходов 2 и . Сдвиг по фазе между выходными сигналами двух соседних выходов в таком распределителе равен 180/2 и эл.град. В общем случае входы любого канала управления .подключаются к ; -му и -му выходам распределителя, причем

j t + и, так как именно эта пара выходов формирует две однофазные последовательности импульсов, сдвинутые относительно друг друга на 90.

Предлагаемое устройство обеспечивает предельно возможную степень симметрии управляющих импульсов как в каждом канале управления, так и между каналами; высокое быстродействие, так как в основу положен вер тикальный принцип управления максимально возможный диапазон регулирования угла управления, составляющий 0-180 высокую помехоустойчивость канала передачи управляющего напряжения, так как аналоговый сигнал управления преобразуется в код и может передаваться в каналы уп10 равления по высокопотенциальным, гальванически развязанным цепям! высокую стабильность параметров управляющих импульсов при воздействии дестабилизирующих факторов, так как вся информация передается, обрабатывается и хранится в цифровой форме, высокую надежность, так как устройство сохраняет работоспособность при любых значениях управляющего кода.

20 Устройство может быть использовано для управления многофазными преобразователями постоянного тока в по-. стоянный, выпрямителями с принудительной коммутацией вентилей, авто2S номными инверторами напряжения, предназначенными для систем гарантирован-.. ного электропитания, где требуются малые колебания модуля и фазы выходного напряжения инвертора как в устаЗ0 новившихся, так и переходных режимах.

1127067

Составитель В.Миронов

Редактор Л.Веселовская Техред Т.Иаточка", Корректор В.Гирняк

Заказ 8753/43 Тирам 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113Î35, Москва, Ж-35, Рау)иская наб., д. 4/5

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