Устройство для управления трехфазным автономным инвертором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬИ ABTOHOMffiJM ИНВЕРТОРОМ, содержащее формирователь длительности импульсов, включающий счетчик 1В4пульсов и элементы совпадения по числу фаз, первые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенные та1оке с первьм входом блокировки основного выхода синхронизирующего блока, вторые - с первьм выходом счетчика интервалов , третьи - с выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединен с основные выходо1 синхронизирующего блока, второй - с выходом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блоки1 ующий вход которого соединен с выходом блока вьщеления максимального выходного сигнала, а установочный - с основные выходом сипхроннэируюцего блока, первый уета 1рвочный вькод которого соед1шен с входом делггеля частоты, nepKiA выход котораго соедиг нен с входом фо1 нрователи1 ч юхфазного прямоуго.пьного напряхения часто ты модуляция, второй -,с вторым входом блокировки основного выхода синхроняэкруицего блока, третий вход блокировки основного вьосода которого соед«1нен с вторив выходом счетчика 1В1тервалов, вход которого соединен с BTOpiM Установочным вы ходом синхронизирующего блока, основной вход которого подклочен к выходу задающего генератора тактовой частоты , отличающееся тем, что, с цетм его упрощения и повыпения надежности, формирователь длительности ютульсов триггерами по числу фаз, первые входа кото1 1Х соедниега 1 с основньм выходом N1 синхронизирующего блока, вторые .- с выходами соответствукщих элементов, совпадения, а и вторые выходы триггеров предназначены для подСО ключения к управляющим переходам вентилей анодной и катодаой групп соответствующей фазы инвертора, причем первые вьвЕоды триггеров подключены , к входам блЫса выделения максимального выходного сигнала.

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11)

4Р1)Н 02М 7 51 г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Д 9 (21) 3535167/24-07 (22) 06.01. 83 (46) 07.03.85. Бюл. Ф 9 (72) Л.П.Александрова. и Н.А.Рассадина (71) Истринское отделение Всесоюзного злектротехническбго института

ыи. В.И.Ленина (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 542323, кл. Н 02 P 13/16, 1977.

2.. Электронная техника и автома-. тика. Под ред. Ю.И.Конева, вып. 6.

М., "Советское радио", с. 85=88.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 809470, кл. Н 02 Р 13/18 ° 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛКНИЯ

ТРКХФАЗНЦИ АВТОНОМНЫМ - ИНВКРТОРОМ содержащее формирователь длительности импульсов, включающий счетчик импульсов и элементы совпадения по числу фаз, первые входы которых сое» динены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенньм таике с первьм входом блокировки основного выхода сккхронизирующего блока, вто.. рые - с первьм вьасодом счетчика интервалов, третьи — с выходок счетчика импульсов, первый вход которого соединен с осковкьи выходом сикхронизирующего блока, второй — с выходом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующий вход которого соединен с sanoдом блока выделения максимального выходного сигнала, а установочиьйс основньм выходом синхронизирующего блока, первый установочный выход которого соединен с входом делителя частоты, кервьй выход которого соединен с входои формирователя трехфазного прямоугольного капряаекия часто= ты модуляции, второй -с вторым входом блокировки основного выхода снкхронизирующего блока, третий вход блокировки основного выхода которого соединен с вторьи выходом счетчика интервалов, вход когорого соедикен с втори установочньз4 выходом сикхрокизирующего блока, основной вход которого подклочен к выходу < задающего генератора тактовой частоты„ о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью его упрощения и nosaareния надежности, формирователь длительности импульсов скабаен триггерами по числу фаз, nepswå входы которых соединены с основкьм выходом синхрониэирующего блока, вторые — с выходами соответствующих элементов совпадения, а первые и вторые высо- . ды триггеров предназначены для под" ключения к укравляющии переходам вентилей анодной и катодной групп соответствующей фазы инвертора, причем первые выходи триггеров подключены к входам бло)са выделения максимально го выходного сигнала.

1144179 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления asтономными инверторами напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ЗИМ).

Известен способ цифрового формироI вания синусоидального тока нагрузки и устройство для его осуществления, содержащее тактовый генератор с заторможенными мультивибраторами, вы- ходы которых соединены со схемой коммутации, генератор опорной частоты, выход которого также соединен с входом схемы коммутации, выход которой соединен с мостовьи инвертором.15

Заторможенные мультивибраторы преобразуют импульсы тактовой частоты в последовательность импульсов заданной скважности для ступенчатой аппроксимации синусоиды. Иипульсы гене- 20 ратора опорной частоты поступают на схему коммутации, которая пропускает соответствующие последовательности импульсов но мостовоя инвертор (1) .

Недостатки данного способа - зави-25 симость закона модуляции от параметрических измерений в системе, а также то, что регулирование выходного напряжения связано с регулированием ряда заторможенных мультивибраторов. ЗО

Известно также устройство для уп-,. равления инвертором с ШИК на интегральных схемах, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с входами счетчика интервалов и счет- З5 чика длительности импульсов, схемы совпадения, входы которых соединены е с выходами счетчиксв, а выходы — с. входами схемы собирания, формирователь трехфазного прямоугольного нап- 49

: ряжения частоты модуляции, преобразователь аналогового управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход через схему запрета - с входами счет- 5 чиков длительности импульсов, выход схемы собирания — с вторьи входом схемы запрета, а также с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими 50 выходами формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции,, а выходы — с анодньи и катоднеьи группами мостового инвертора. С помощью счетчика интервалов период выходного напряжения разделяют на равные интервалы, число которых равно числу импульсов управления, а

1 длительнооть импульсов на каждом интервале счетчик длительности предс--тавляет рядом последовательных натуральных чисел, величина которых промодулирована по синусоидальному закону; Заданные числа фиксируют схемамн совпадения (2) .

Недостатками указанного устройства являются невысокая надежность, так как возможны сбои в работе счетчика длительности импульсов на каждом интервале иэ-за некратности частот выходного напряжения задающего генератора и преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, и невысокая точность, так как не обеспечивается точная фиксация момента начала формирования трехфазного широтно-модулированного выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является yñò ройство для управления трехфаэиьвю автономным инерторои,содержащее формирователь длительности импульсов, включающий счетчик импульсов и элементы совпадения по числу фаз, первые входы которых соединены с выходом фор. мирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенным также с первьи входам блокировки основного выхода синхронизирующего блока, вторые — с первьи выходом счетчика интервалов, третьи — с выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединен с основньи . выходом синхронизирующего блока, а второй - с выходом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующий вход которого соединен с выходом блока выделения максюиального выходного сигнала, а установочный — с основным вькодом сиихронизирующего блока, первый установочный выход которого соединен с входом делителя частоты, первьи выходом соединенно1 о с вмодом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а вторым — с вторьи входом блокировки основного выхода синхроиизирующего блока, третий вход которого соединен с вторым выходом счетчика интервалов, входом соединенного с вторьи установочным выходом сннхроннзирующего блока, основной вход которого подключен к выходу задающего генератора тактовой частоты (31, предназначены для подключения к управляющим переходам вентилей анодной и катодиой групп соответствующей фазы инвертора, причем первые выходы триггеров подключены к входам блока вцделения максимального выходного

/ сигнала.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства, на фиг ° 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства при формирования длительности широтно-модулированных импульсов управления. !

Устройство для управления трехфазный автономньм инвертором содержит формирователь 1 длительности импульсов, состоящий из общего для всех фаз счетчика 2 импульсов, трех элементов 3-5 совпадения и трех триг. геров 6-8;

Входами формирователя 1 являются первый вход счетчика 2 импульсов, соединенный с выходом преобразователя 9 аналогового управляющего напряжения в частоту, второй вход счетчи- ка 2,импульсов и первые входы триггеров 6-8, соединенные с основньм выходом синхронизирующего блока 10, первые входы элементов 3-5 совпадения, соединенные с выходом формирователя 11 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, и вторые входы элементов 3-5 совпадения, соединенные с перзьм выходом счетчика 12 интервалов. Выходами формирователя 1 являются первый и второй выходы триггеров 6-8, п ичем первые выходы триггеров 6-8 подключены к входам блока 13 выделения максимального выходного сигнала.

Внутри формирователя 1 выход блока 2 счета цифры подключен к третьим входам элементов 3-5 совпадения, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих триггеров 6-8.

Основной выход синхронизирувщего блока 10 соединен также с установочным входом лреобра= ователя 9 аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующий вход которого соединен с выходсм блока 13. Второй установочный выход синхронизирующего блока IO соединен с входом счетчика 12 интервалов, первый установочный выход — с входом делителя 14 частоты, перьый вход блокировки основного выхода — с выходом формирователя 11 трехфазного прямоугольного

3 1144179

Однако известное устройство не поз. воляет повысить точность соответствия выходиых напряжений закону преобразования без снижения надежности устройства, так как это связано с увеличением емкости трех (по числу фаз) счегчиков длительности импульсов, входящих в блок счета цифры, что приводит к снижению надежности.

Цель изобретения — упрощение уст- 1О ройства и повышение его надежности при высокой точности формирования широтно-модулированного выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, 15 что в устройстве для управления трехфазный автономньм инвертором, содержащим формирователь длительности импульсов, включающий счетчик импульсов и элементы совпадения по числу 20 фаз, первые входы которых соединены с выходсм формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенньм также с первьм входом блокировки основного выхода синхронизирующего блока, вторые — с первьм выходом счетчика интервалов, третьи — с выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединен с основньм выходом синхронизнрующего ЗО блока, а второй — с выходом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующим входом соединенного с выходом блока выделения максюгального выходного 35 сигнала, а установочным — с основным выходом синхронизирующего блока, первь|г установочный выход которого соединен с входом делителя частоты, первьм выходом соединенного с входом 40 формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а вторьм — с вторым входом блокировки основного выхода синхронизирующего блока, третий вход блокировки основ- 45 ного выхода которсго соединен с вто- рьм выходом счетчика интервалов, входом соединенного с вторьм установочным выходом синхронизирующего блока, основной вход которого подключен к выходу задающего генератора тактовой частоты, формирователь длительности импульсов снабжен триггерами по числу фаз, первые входы которых соединены с основньм выходом синхрониэирующего блока, вторые — с выходами соответствующих элементов совпадения, а первые и вторые выходы триггеров

1144 напряжения, второй:вход блокировки основного выхода — с вторым выходом, делителя 14 частоты, первый выход которого соединен с входом формирователя 11 трехфазного прямоугольного 5 напряжения, третий. вход блокировки основного выхода синхронизирующего блока 10 — с вторым выходом счетчика 12 интервалов, а основной вход— с выходом задающего генератора 15 10 тактовой частоты.

Принцип формирования устройством трехфаэногЬ широтно-модулированного управляющего сигнала основан на преу ставлении: полупериод частоты выход- 15 ного напряжения инвертора делится на равные интервалы, число которых равно силу импульсов в выходном напряжении инвертора. Начала отгирающих импульсов для вентилей всех фаз ин- . 20 вертора совпадают с началом интервала разбиения, задний фронт промодули, роваи по закону синуса для данной фазь . Длительность импульса в каждом интервале разбиения соответствует 25 значению синусоидального напряжения в конце (или в начале) интервала и задается заранее в виде цифры Ц;., значение которой соответствует целой и части числа 10 (1+ s in@ ), где i: — щ порядковый номер интервала разбиения (= 1,2, .; .. Cj 1., д — угловая координата конца (или начала) интервала разбиения с порядковым номером, 1 П вЂ” целочисленный показатель, опреде ляющий точность соответствия выходных напряжений закону преобразования.

Длительность импульсов для одной из фаз инзертора при значениях Q = 12 приведены в таблице. 40

Устройство для управления трехфазным автономным инвертором, работающим в режиме ШИМ, работает следующим образом.

При включении устройства импуль- 4 сы 015 задающего генератора 15 через синхронизирующий блок 1.0 поступают на входы преобразователя 9 аналогового управляющего напряжения в частоту. счетчика .12 интервалов, счетчика 2, триггеров 6-8 и через делитель 14 частоты на вход формирователя 11 трех. фазного прямоугольного напряжения.

При этом в схеме фиксируется начало формирования сигналов управления для М ключевых элементов трехфазного инвертора. Выходные импульсы преобразователя аналогового управляющего напряже179 . Ь

Ф ния в частоту 0 поступают на вход счетчика 2 импульсов, выходные сигналы которого несут информацию о текущей цифре кодирования длительности импульсов управления.,Выходные сигналы счетчика 2 поступают на третьи входы элементов 3-5 совпадения, на первые входы которых поступают выходные напряжения 0«(1...0<< > формирователя 11 трехфазного прячоугольного напряжения частоты модуляции, производящие распределение сигналов по вентилям инвертора, а на вторые входы — выходные напряжения 0<,... О ц. счетчика 12 интервалов, неся информацию о порядковом номере .интервала.

С выходов элементов 3-5 совладения сигналы 0 > — 0, отмечающие моменты времени, соответствующие задним фрон-

/ там формируемого широтно-модулированного трехфазного сигнала управления, поступают на вторые входы триггеров

6-8, с выходов которых снимаются широкие импульсы 0 — 08 управления вентилями инвертора, передние фронты которых определяются сигналом 3< с ос новнего выхода синхронизирующего блока 10, а задние — сигналами 0 — Uj с выходов соответствующих элементов 3-5 совпадения. Сигналы 0< — 08 поступают также на входы блока 13 выделения максимального выходного сигнала, на выходе которого сигнал Uqq. изменяется при сфорировании самого широкого на данном интервале разбиения импульса управления (по трем фазам) и подается на блокирующий вход преобразователя 9 аналогового управляющего напряжения в частоту, останавливая его. После этого устройство готово к формированию следующего импульса управления.

Таким образом, предлагаемое изобретение упрощает схему формирования длительности широтно-модулированным импугьсов управления вентилями трехфазного автономного инвертора за счет использования одного. счетчика блока счета цифры для всех фаз, что повышает надежность устройства в целом. Надежность повышается как за счет уменьшения количества типовых элементов схемы, так и за счет облегчения работы отдельных блоков: блок счета цифры не останавливается после отсчета определенного числа импульсов, и его состояние после этого не влияет на формирование длительности импульса на интервале разбиения.

7 1144179 8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 ф;, град 0 15 30

45 60 75 90 105 120 135 150 165

0,7071 0,866,0,9659 1 0,9659 0,8660 0,7071 0,5 0,258е

sin оСе 0 0 25880,5

Ц (a=1) 10 13 15 17 19 20 20 20 19 17 15 13

0„ (12) 100 126 150 171 187 197 100 197 187 171 150 126

1144179

Со ст ав ит ель В . Жмур ов

ТехредС.Легеза Корректор M.Ðîçìàí

Редактор В.Данко

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

Заказ 943/44 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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