Регулируемый инвертор

 

1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий m инверторных ячеек, первичная обмотка выходного трансформа . тора каждой из которых имеет промежуточные отводы, к которым подключены через защитные диоды силовые ключи , а выходные обмотки всех ячеек соединены последовательно между собой и выходными вьшодами инвертора, и цифровой блок управления, состоящий из задающего генератора, делителя частоты и программируемого блока памяти, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности регулирования путем программного управления амплитудой выходного напряжения , в цифровой блок управления введены входной регистр, преобразователь кодов, логические схемы И и усилитель-дешифратор, причем выходы регистра подключены к адресным входам преобразователя кодов, выход которого подключен к первым входам схем И, выходы которых подключены к входам усилителя-дешифратора, к выходу которого подключены цепи баз транзисторов и инверторных ячеек, а к вторым входам схем И - выход делителя частоты. 2. Инвертор ПОП.1, отличающийся тем, что выходные обмот€ ки инверторных ячеек выполнены в ви (Л де двух групп и соединены последоваС тельно между собой, образуя промежуточные отводы, к которым подключены первые силовые вьшоды ключей переменного тока, вторые силовые выводы которых объединены, а к управляющим выводам ключей подключены выходы указанного блока памяти, к адресным входам которого подключены выходы делителя частоты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (»)4 Н 02 М 7/5395

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ (21) 3727885/24 — 07 (22) 13.04.84 (46) 30.09.85. Бюл. ¹ 36 (72) A.M.Семиглазов (53) 621.314.058(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 972650, кл. Н 02 М 7/48, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1024942, кл. G 06 С 7/26, 1983. (54) (5 7) 1 . РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИНВЕРТОР, содержащий и инверторных ячеек, первичная обмотка выходного трансформа.тора каждой из которых имеет промежуточные отводы, к которым подключены через защитные диоды силовые ключи, а выходные обмотки всех ячеек соединены последовательно между собой и выходными выводами инвертора, и цифровой блок управления, состоящий из задающего генератора, делителя частоты и программируемого блока памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования путем программного управления амплитудой выходного напряже„„Я0„„ 1182617 А ния, в цифровой блок управления введены входной регистр, преобразователь кодов, логические схемы И и усилитель-дешифратор, причем выходы регистра подключены к адресным входам преобразователя кодов, выход которого подключен к первым входам схем И, выходы которых подключены к входам усилителя-дешифратора, к выходу которого подключены цепи баз транзисторов и инверторных ячеек, а к вторым входам схем И вЂ” выход делителя частоты.

2. Инвертор по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что выходные обмотки инверторных ячеек выполнены в виде двух групп и соединены последовательно между собой, образуя промежуточные отводы, к которым подключены первые силовые выводы ключей переменного тока, вторые силовые выводы ко торых объединены, а к управляющим выводам ключей подключены выходы указанного блока памяти, к адресным входам которого подключены выходы делителя частоты.

1 11826

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения в переменное. 5

Цель изобретения — повышение точности регулирования путем программного управления амплитудой выходного напряжения.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Схема содержит входной регистр 1 с многоразрядным двоичным входом.

С выхода регистра сигнал в параллель15 ном двоичном коде поступает на вход преобразователя 2 кодов, в котором входной код преобразуется и другую группу двоичных сигналов для управления логическими схемами И (3„ -3„).

На н горой вход схем И подается од20 на иэ фаз прямоугольных импульсов.Выходные сигналы схем И усиливаются и деш»»фр»»руются (распределяются) посредством усилителя-дешифратора 4 и

25 поступают»»а упранлякяцие входы и»»нерторных ячеек 5 -5 . Иннерторные ячейI»» ки содержат выходные трансформаторы

6 с s-отвода»п» первичной обмотки и

»и -парами вторичных обмоток, транзисторы 7.» -7; одного такта и транзис- 0 торы 8., — 8; другого такта, защитные диоды 9.»-9;, диоды 10„ — 10 пропуска обратного тока. Ключ 11 постоянного тока через ныпрямительный мост 12 подключен к обмотке 13. Первичная 35 обмотка 14 имеет отводы.» Вторичные обмотки первой группы 15 -15 è 16„— 16 н второй группы 17„ — 17 и 18„ — 18 через ключи 19-24 переменного тока соединены с нагрузкой 25. Задающий генератор 26 через делитель 27 частоты с двумя группами выходных сигналов и блок 28 памяти соединен с цепями управления ключей переменного тока. 15

Регулируемьп» инвертор в режиме регулирования переменного прямоугольного напряжения работает следующим образом.

Входной код управления запоминает-50 ся во входном регистре 1 и поступает на адресный вход преобразователя

2 кодов, в качес.тве которого может быть использовано постоянно программируемое запоминающее устройство. 55 Сигнал с преобразователя кодов управляет работой схем И (3»-3„), на которые подаются сигналы из фаз за17 пускающих иннерторы импульсон (а-б).

На каждый из транзисторов 7 -7

Э

8 -8. иннерторных ячеек подключено » через согласующий усилитель 4 по дне схемы И, что позволяет в зависимости от выходного кода нреобразонателя

2 изменять фазу запускающих импульсов на одной из пар транзисторов

7„ 81! 72 -82 7»-8, при запирании остальных транзисторов.

В зависимости от выбора той или иной лары транзисторов, на которые подается сигнал запуска, изменяется количество включенных витков первичной обмотки 13, что приводит к изменению выходного напряжения на обмотках 15-18. При изменении полярности импульсов запуска путем подачи уп— равляющего сигнала от преобразователя 2 на смежные схемы И, подключенные к тем же базам транзисторов, изменяется полярность напряжения на выходных обмотках. Таким образом, выходной код преобразователя 2 управляет уровнем и знаком напряжения на выходных обмотках иннерторных ячеек, причем напряжение, равное нулю формируется путем подачи отпирающего сигнала на транзистор 11, который через диодный мост 12 шунтирует обмотку 14 при запертых остальных транзисторах

7„ — 7;, 8„-8.. При последовательном соединснии одноименных выходных обмоток, например, 15„, 15 — 15, на их вьгходе (точки М»») получают переменное прямоугольное напряжение, регулируемое от нуля до величины цифровой емкости иннертора, с дискретностью по десятичной системе счисления. Цифровая емкость, или максимальное числе уровней, которое может быть синтезировано в цифровом инверторе, определяется количеством транзисторов н инверторной ячейке 2i+1 — основанием семиричной системы счисления и количеством инверторных ячеек rn — разрядностью иннертора.

В предлагаемом инверторе каждая из иннерторных ячеек 5„-5„ реализует один разряд системы счисления.

Таким образом, если использовать семиричный код для построения цифрового инвертора, состоящего из последовательно соединенных m= + 1.инверторных ячеек 5„,..., 5, необходимо

Ill обеспечить соотношение выходных сигналов между соседними иннерторными ячейками 5, 5;, (при одном и том. 1182617

7

= 171

7-1

5=i =3

Р" 1

Допустим, необходимо сформировать уровень выходного сигнала равный

161е, где е- уровень напряжения, соответствующий единице

Вы" rndy, е

Число 161 е можно представить в следующем виде:

161 е= е(3.7 +2 .7+0 -7 ), код 320.

Для реализации этого числа при условии синфазной подачи импульсов запуска на одноименные транзисторы всех инверторных ячеек необходимо подать запускающие импульсы на транзисторы 7> и 8> (число 147) старшего разряда (инверторная ячейка 5z), на транзисторы 72 и 82 инверторной ячейки 52 (число "14") и ключ 11 (число "0") инверторной ячейки 5

Использованием более высокого ос- 5> нования системы счисления нежели двоичное или троичное удается значительно упростить устройство в целом. Со40 же числе кода для каждого разряда) равное семи. Каждая иэ инверторных ячеек 5, ..., 5 должна обеспечиВ е Ь вать семь уровней сигнала, относящихся между собой как числа натурального ряда: О, + 1, +2, +3.

Коэффициенты передачи инверторных ячеек 5, ..., 5 соотносятся между

1э собой по зако«у геометрической прогрессии со знаменателем, равным 2 + 10

+1, где — количество отводов в каждой половине первичной обмотки

13. Наибольший коэффициент передачи и«вертора по напряжению соответствует включению ключей 7 -8„. 15

Следующий уровень, меньший на единицу, обеспечивается включением ключей 7 и 8 и т.д. Наименьшему уровню, равному единице, соответствует включение только ключей 7; и

8,. Уровень равный нулю обеспечивается включением шу«тирующего ключа 11.

Например, для обеспечения заданной точности формирования переменного «а†- g пряжения достаточно использовать инвертор из трех инверторных ячеек 5„, Sz, 5 (и =3) с тремя отводами .(i =3) и с семиричной системой счисления (основание системы Р=7). При этом 30 максимальная цифровая емкость генератора равна вокупность инверторных ячеек, узлов

1, 2, 3 и 4 представляют собой син-! тезатор амплитуды переменного прямоугольного сигнала.

Дополнительные обмотки 16. -18 и ч ключи 19-24 используются для синтеза переменного функционального напряжения, например, синусоидального, треугольного, трапецеидального и т.д.

При этом устройство работает следующим образом.

В схему управления вводится синтезатор формы, состоящий из двух групп по 1 вторичных обмоток в каждой инверторной ячейке. При этом обмотки, принадлежащие одной группе и одной инверторной ячейке, содержат одинаковое количество витков; обмотки., принадлежащие одной группе, но разным инверторным ячейкам, отличаются по количеству витков в Р раз, где Р— основание системы счисления синтезатора амплитуды.

Каждая группа обмоток делится на две равные подгруппы: одноименные обмотки в каждой инверторной ячейке, принадлежащие одной подгруппе, соединяются между собой последовательно, образуя промежуточные отводы, а затем обе подгруппы соединяются между собой согласно, образуя средний отвод. К крайним, промежуточным и среднему отводам подключаются ключи переменного тока. Соотношение витков в каждой инверторной ячейке между обмотками разных групп равно основанию системы счисления, выбранного для синтезатора формы.

Уровень амплитуды переменного функционального напряжения задается, как и прежде, входным кодом управления, а необходимая форма напряжения синтезируется путем вариации последовательности коммутации ключей 1924 от вторичных обмоток инверторных ячеек. При этом используется ступенчатая аппроксимация необходимой формы кривой напряжения. В основе синтеза необходимого текущего уровня напряжения в любой момент времени периода выходного сигнала лежит использование также нечетной семиричной системы счисления, но в данном случае элементами счисления являются отдельные обмотки 15 ° -18 а разря19 дами — группы последовательно соединенных обмоток. 182617

КЖ У7ДД 1СИ Я! г ez oi re i

ВНИИПИ Заказ 61 17/53 Тираж 645 Подписное. Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Рассмотрим для простоты вариант троичной двух. азрядной системы для синтеза формы выходного сигнала. Пер. вый разряд системы представлен группой обмоток 15; и 16;. Одноименные обмотки 15 соединены между собой

1 последовательно для всех инверторных ячеек, образуя первую подгруппу.Также соединены и обмотки 16, образуя 10 вторую подгруппу обмоток. Две подгруппы обмоток соединены согласно между собой и в точку соединения подключен ключ 23 переменного тока, а к крайним выводам группы обмоток — 15 ключи 19 и 20. Полученная группа обмоток и ключи 19, 20 и 23 образуют один разряд счисления. Аналогичным образом выполнен и второй разряд: группа обмоток 17;, 18; и ключи 21, 20

22 и 24. Соотношение витков в обмотках для двух разрядов 15-16 и 17-18 между собой равно основанию системы счисления (в данном случае равно 3).

Нагрузка включена между нулевыми ключами 23 и 24, когда они включены, напряжение на нагрузке равно нулю.

Работа инвертора в данном режиме проходит слецующим образом.

Пусть ключ 24 замкнут, тогда при 30 замыкании ключа 19 на нагрузке формируется уровень сигнала Е, где Е наименьший урове нь, определяемый входным кодом на регистре i. При раэмыкании ключа 19 и замыкании ключа 20 формируется уровень переменного напряжения Е противоположной полярности. Аналогично, замкнув ключ

23 (разомкнув 24) и коммутируя клю— чами 21 или 22, получают уровни 3 E или -3 Е . Варьируя сочетанием включенных ключей, можно получить уровни от — 14 Е до 14 E. Используя большее количество обмоток в каждом из разрядов, можно увеличить основание системы, а следовательно, цифровую емкость синтезатора формы, что позволит с большей точностью синтезировать функциональный сигнал. Выбор необходимого алгоритма включения ключей синтезатора формы (19-24) в каждый дискретный момент времени в течение периода выходного сигнала осуществляется блоком 28 памяти, который заранее программнруется под заданную форму. Считывание информации из блока памяти происходит под воздействием входного кода, поступающего с второго выхода делителя 27 частоты, запускаемого задающим генератором 26.