Устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ, содержащее задающий генератор, подключенный к входу первого счетчика, высокочастотный генератор, подключенный к входу второго счетчика, распределитель импульсов и RS-триггер, выходы которых через выходной формиро-ватель соединены с выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности оборудования, оно снабжено блоком сравнения кодов и элементом ИЛИ, первый счетчик выполнен суммирующим и снабжен выходом переполнения , второй счетчик выполнен вычитающим и снабжен выходом обнуления , причем выходы обоих счетчиков соединены с входами блока сравнения кодов, выход переполнения первого счетчика соединен с входом распределителя импульсов и с первым йходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу обнуле (П ния . второго счетчика, а выходы блока сравнения кодов и элемента ИЛИ соединены соответственно с S- и R-BXOдами RS-триггера.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) Н 02 Р 13/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3630982/24-07 (22) 09.08.83 (46) 30.11.84.Бюл.Ф 44 (?2) Б.Е.Пьяных, В.П.Мордач и Э.М.Чехет (71) Институт электродинамики

АН УССР (53) 621.314.27 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 920992, кл. Н 02 Р 13/30, 1980, 2. Авторское свидетельство СССР

У 997227, кл. Н 02 P 13/20, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ, содержащее задающий генератор, подключенный к входу первого счетчика, высокочастотный генератор, подключенный к входу второго счетчика, распределитель импульсов и RS-триггер, выходы которых через выходной формирователь соединены с выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности оборудования, оно снабжено блоком сравнения кодов и элементом ИЛИ, первый счетчик выполнен суммирующим и снабжен выходом переполнения, второй счетчик выполнен вычитающим и снабжен выходом обнуления, причем выходы обоих счетчиков соединены с входами . блока сравнения кодов, выход переполнения первого счетчика соединен с входом распределителя импульсов и с первым

Входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу обнуления . второго счетчика, а выходы блока сравнения кодов и элемента ИЛИ соединены соответственно с S- u R-вхо. дами RS-триггера.

1127070 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении непосредственных преобразователей частоты, предназначенных, например, для частотного управления электропрйводами, и для автономных систем электроснабжения.

Известно устройство для управления непосредственным преобразователем частоты, осуществляющее циклический алгоритм работы ключей переменного тока,.и состоящее из генератора импульсов регулируемой частоты, выход которого соединен с распределителем импульсов, выходы которого !5 соединены с логическим блоком формирования импульсов управления силовой частью преобразователя (l) .

Недостатком этого устройства является неудовлетворительный состав 20 кривой выходного напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления .преобразователем частоты с непосредственной связью, содержащее задаю- 25 щий генератор, лодключенный к входу первого счетчика, высокочастотный генератор, подключенный к входу второго счетчика, "распределитель импульсов и RS-триггер,, выходы ЗО которых через выходной формирователь соединены с выходами устройства (2)

Недостатком известного устройст ва является возрастание потерь на переключение ключей переменного тока при повышении выходной частоты преобразователя и, следовательно, неравномерный тепловой режим при глубоком регулировании выходной частоты.

Цель изобретения — уменьшение установленной мощности оборудова ния.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления преобразователем частоты с непос.редственной связью, содержащее задающий генератор, подключенный к входу первого счетчика, высокочас- 50 тотный генератор, подключенный к входу второго счетчика, распределитель импульсов и RS-триггер, выходы которых через выходной формирователь соединены с выходами устройст 55 ва, снабжено блоком сравнения кодов и элементом ИЛИ, первый счетчик выполнен суммиРУющим и снабжен выходом переполнения, второй счетчик выполнен вычитающим и снабжен выходом обнуления, причем выходы обоих счетчиков соединены с входами блока сравнения кодов, выход переполнения первого счетчиКа соединен с входом распределителя импульсов и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу обнуления второго счетчика, а выходы блока сравнения кодов и элемента ИЛИ соединены соответственно с S- u R-вхо" дами RS-триггера.

На фиг.! представлена силовая схема преобразователя мостового типа на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью; на фиг.2 " структурная схема устроиства управления; на фиг. 3 — пример выполнения одного из каналов выходного формирователя импульсов; на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие .работу устройства управления.

Преобразователь частоты (фиг,1) содержит ключи 1-6, образующие мостовую схему преобразователя частоты, па вход которого подключены фазы

А, В и С трехфазной питающей сети, а на выход — нагрузка 7. устройство. для управления преобразователем содержит задающий генератор 8, вырабатывающий на выходе 9 последовательности импульсов с регулируемой частотой. Выход 9 соединен с суммирующим входом 10 суммирующего счетчика ll разрядные выходы 12 которого соединены с входами 13 блока 14 сравнения кодов, а выход !5 переполнения соединен с одним из входов 16 элемента 17 ИЛИ и с входом

18. распределителя: 19 импульсов. Вы- сокочастотный генератор 20 вырабатывает на выходе 21 импульсы стабильной частоты,.поступающие на вход 22 вычитающего счетчика 23, разрядные выходы 24 которого соединены с входами 25, блока 14 сравнения кодов, а выход обнуления 26 соединен с,входом 27 элемента 17.

Выход 28 блока 14 подключен к S-входу 29 триггера 30, R-вход

31 которого соединен с выходом 32

>элемента 17. Шесть последовательностей импульсов с выходов распределителя 19 поступают на входы

33-38 выходного формирователя 39 иьлульсов, другие входы 40 и 41 которого подсоединены к прямому и инверс1127070 ному выходам триггера 30, а выхо ды 42-47 подключены к управляющим входам полностью управляемых ключей 1-6 преобразователя.

Схема фиг.3 реализует,логическую 5 функцию 2И -2ИЛИ и представляет собой канал выхода 42 выходного форми" рователя 39. Логические функции остальных каналов аналогичны.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с выхода 9 задающего генератора 8, поступая на сумми" рующий вход 10, изменяют значение кода на выходах 12 счетчика 11 !5 от О до 15. Каждый шестнадцатый импульс вызывает переполнение счетчика 11 и импульс с выхода 15 переполнения поступает на вход 18 распределителя 19, который формиру- 20 ет шесть последовательностей импульсов на выходах 33-38 (фиг.4) длио тельностью 120, сдвинутых на 60 друг относительно друга. Импульс переполнения поступает также на 25 вход 16 элемента 17. Импульсы с выхода 21 высокочастотного генерато- . ра 20, .поступая на вычитающий вход 22, изменяют значение кода на выходах 24 счетчика 23 от 15 да О. Каждое обну- 30 ление счетчика 23 вызывает появление на его выходе 26 импульса обнуления, поступающего на вход 27 элемента 17. Импульсы равенства кодов в счетчиках 11 и 23 с выхода 28 з5 блока 14 и импульсы с выхода 32 элемента 17, поступая соответственно иа входы 29 и 31 триггера 30, формируют на. его выходах 40 и 41 парафаз.иые последовательности импульсов, 40 длительнрсть которых изменяется по закону линейной широтно-импульсной модуляции. На выходах 42-47 выходного формирователя 39 появляются импульсы управления ключами 1-6 45 преобразователя. Обозначения диаг-:. рамм на фиг. 4 соответствует нумерации выходов на фиг.2 и 3.

1.ассмотрим подробнее формирование сигналов с линейной широтно-импульс- 50 ной модуляцией на выходах. триггера 30.

На входы 13 и 25 блока 14 непрерывно поступают четырехразрядные

" двоичные коды, значения которых ли- 55 бо увеличиваются. с приходом оче-редного импульса (для счетчика 11), либо уменьшаются (для счетчика 23).

Дискретное изменение значений двоичных кодов .. на выходах 12 счетчика II в зависимости от периода следования импульсов задающего генератора 8 и на выходах 24 счетчика 23 представлено на фиг.4 (диаграммы 12 и 24). В момент времени йа значение двоичного кода на выходах 12 счетчи,ка 11 равно О, а на выходах 24 счетчика 23 — !5. В интервале времени t - t на выходах 42 и 46 установлейы уровни логической единицы, на выходах 43-45,47 ":уровни логического нуля и соответственно замкнуты ключи 1 и 5, ключи 2,3, 4 и 6 разомкнуты; к нагрузка 7 прикладывается.линейное напряжение фаз А и В.

В момент времени и на выходах 12 счетчика 11 .устанавливается код со значением 3. На выходах 24 счетчика 23 также устанавливается код со значением 3. Блок 14 в момент времени t> равенства кодов формирует импульс установки триггера 30 в единичное состояние, что вызывает из менение состояния выходов 46.и 47 выходного формирователя 39, и нагрузка 7 подключается к линейному напряжению между фазами С и А, так как замыкаются ключи 1 и 6. В момент времени импульс с выхода 26 счегчика 23 через элемент 17 устанавливает триггер 30 опять в единичное состояние и к нагрузке 7 в интерва-, ле времени t<- ty вновь прикладывается напряжение фаз А и В..Затем в интервале времени t — - t на нагЭ 4 рузке 7 появляется напряжение фаз С и А и т.д. Таким образом, до момента времени t происходит попе8 ременное чередование на нагрузке 7 напряжений фаз А,В и С,А, причем длительности подключений изменяются линейно.во времени. В момрнт вре мени йв происходит переполнение счетчика 11 и с выхода 15 импульс поступает на вход 18 распределителя 19, изменяя состояние его выходов 32-37; импульс с выхода 15 поступает также через вход 16 элемента 17 на вход 31 триггера 30. С момента времени й0 на нагрузке 7 происходит чередование напряжений фаз С,А и В,С, так как работают ключи 1,2 и 6 преобразователя. Длительность чередований также линейно изменяется в зависимости от времени.

Таким образом, в .течение шести цик,1127070 лов периодических попарных чередований линейных напряжений питающей сети на нагрузке 7 формируется выходное напряжение, промодулированное по закону линейной широтно-импульсной модуляции. Частота основной гармоники выходного напряжения преобразователя равна разности частот импульсов управления ключами 1-,6 и частоты питающей сети.

Частота следования импульсов высокочастотного генератора 20 остается постоянной, а частота генератора 8 изменяется в за.висимости от требуемой выходной частоты преобразователя так, как потери на,переключения зависят от числа переключений в единицу времени, а это число практически определяется частотой высо5 кочастотного генератора 20, которая не меняется, то потери на ключах остаются неизменными, а следовательно, во всем диапазоне регулирования выходной частоты тепловой режим

10 преобразователя будет равномерным.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить равномерный тепло- вой режим силовых ключей преобразователя, т.е. исключается необходимость применения дополнительных мер для охлаждения ключей, 1127070 составитель В.Миронов

Техред Т.Маточка

Редактор Л. Веселовская

Корректор В.Гирняк

Закаэ 8753/43 Тираж 666

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Подписное

/фз

Ф) (И

l3

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