Устройство для управления регулируемым мостовым инвертором напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Пель изобретения - повышение коммутационной устойчивости инвертора в процессе регулирования. Устройство содержит источник управляющего напряжения 3, интегратор 1, компаратор 2, пороговые узлы 4 и 5, дизъюнктор 6, триггер 7, коммутатор полярности напряжения 8, генератор тактовых импуль сов 9, двухразрядный счетчик 10, распределитель управляющих импульсов 11, В устройство введены формирователь однополярных коротких импульсов 12, одновибратор 13, конъюнкторы 14 и 15, 1К-триггер 16,и логический инвертор 17. Введение новых узлов способствует формированию паузы нулевого уровня в кривой выходного напряжения инвертора в моменты смены полярности основной гар МОНИКИ кривой выход ного напряжения. Благодаря этому обеспечивается определенность в последовательности переключения силовых вентилей инвертора при смене полярности выходного напряжения и облегчается построение контуров искусственной коммутации вентилей . Средняя частота переключения вентилей схемы на всем диапазоне регулирования выходной частоты инвертора остается постоянной. Это обеспечивается за счет получения гарантированной длительности временных интервалов между двумя соседними коммутациями схемы, 2 ил. С S (Л е to 0 00 О - .1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1239809 А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (21) 3832648/24-07 (22) 30.12.84 (46) 23.06.86. Бюл. Р 23 (71) Отдел энергетической кибернетики

АН МССР (72) П;Д. Андриенко, А.В. Волков, Ю.А. Дмитренко и В.И. Олещук (53) 621.316.727(088.8) (56) Калашников Б.Е. и др. Системы управления автономными инверторами. М.:

Энергия, 1974, с. 91.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1062838, кл. Н 02 P 13/18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения — повышение коммутационной устойчивости инвертора в процессе регулирования. Устройство содержит источник управляющего напряжения 3, интегратор 1, компаратор 2, пороговые узлы 4 и 5, дизъюнктор 6, триггер

7, коммутатор полярности напряжения 8, генератор тактовых импульсов 9, двухразрядный счетчик 10, распределитель управляющих импульсов 11 ° В устройство введены формирователь однополяр-. ных коротких импульсов 12, одновибра-ор 13, конъюнкторы 14 и 15 IK-триггер 16.и логический инвертор 17. Введение новых узлов способствует форми" рованию паузы нулевого уровня в кривой выходного напряжения инвертора в моменты смены полярности основной rap моники кривой выходного напряжения.

Благодаря этому обеспечивается опрецеленность в последовательности переключения силовых вентилей инвертора при смене полярности выходного напряжения и облегчается построение контуров искусственной коммутации вентилей. Средняя частота переключения вентилей схемы на всем диапазоне регулирования выходной частоты инвертора остается постоянной. Это обеспечивается за счет получения гарантированной длительности временных интервалов между двумя соседними коммутациями схемы, 2 ил. l239809

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

50 при создании систем частотно-регулируемого электропривода на базе автономных инверторов напряжения. 5

Целью изобретения является повышение коммутационной устойчивости инвертора в процессе регулирования, осуществляемое за счет обеспечения гарантированных номинальных продол- 10 жительностей временных интервалов между двумя соседними переключениями вентилей на центральной части полуволны выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена функциональ- 15 ная схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие принцип работы схемы.

Схема содержит интегратор 1, связанный с компаратором 2, на второй 20 вход которого поступает сигнал источника 3 управляющего напряжения. Выход интегратора 1 подключен к пороговым узлам 4 и 5, выход узла 4 непосредственно, а блока 5 через дизъюнктор 25

6 присоединены соответственно к R- u

S-входам счетного триггера 7, выход которого подключен к коммутатору 8 полярности напряжения. Генератор 9 тактовых импульсов системы связан с двуразрядным счетчиком 10, прямой выход младщего разряда которого соединен с установочным входом триггера 7, ин". версный выход млашего разряда счетчика

10 подключен к дизъюнктору 6, а выход старшего разряда счетчика 10 присое35 динен к распределителю 1 1 управляющих импульсов.

Выход компаратора 2 связан через формирователь 12 однополярных корот40 ких импульсов с одновибратором 13, выход которого подсоединен к конъюнкторам 14 и 15 выходы которых соединены соответственно с I- и К-входами триггера 16.

Вход элемента 14 непосредственно, а схемы 15 через логический инвертор

17 связан с выходом компаратора 2.

В основе работы схемы лежит вертикальный принцип управления, Интегратор 1 формирует на своем выходе близкое к линейному напряжение развертки U которое сопоставляется в компараторе 2 с напряжением U> источника 3 управляющего напряжения.

В моменты равенства двух указанных напряжений D системе вырабатываются команды на формирование фронтов импульсол выходного 77эпряжения ннвер тора. Пороговые элементы 4 и 5 фиксируют соответственно максимальную

Б4 и минимальную Б величины порогового напряжения и поочередно переключают триггер 7, который, в свою очередь, перебрасывает из одного состояния в другое коммутатор 8 полярности напряжения, заряжающий интегратор 1. Дополнительное переключение триггера 7 в середине каждого полупериода выходной кривой осуществляется по сигналу, поступающему на тактовый вход триггера 7 с выхода младшего разряда счетчика 10 и совпадает по времени с моментом выработки генератором 9 очередного тактового импульса.

Рассмотрим подробнеепроцесс формирования центрального на полупериоде участка кривой выходного напряжения, при котором амплитуда первой гармоники выходного напряжения инвертора достигается мак:симального значения и которому в несколько измененном для наглядности масштабе соответствуют приведенные на фиг.2 временные диаграммы. В момент t (à также в симметричный ему момент t6), когда напряжения U< и U интегратора 1 и блока

3 становятся равными между собой, компаратор 2, выходное напряжение которого обозначено на фиг.2 как Б меняет свое состояние.

Формирователь 12 коротких однополярных импульсов, включенный на выходе компаратора 2, вырабатывает при этом короткий импульс, запускающий одновибратор 13 с постоянным временем срабатывания, равным временному интервалу t -t . Выходной сигнал одновибратора 13 обозначен на фиг,2 как Н„ . Считается, -7то срабатыванию одновибратора 13 соответствует нуле-. вое значение его выходного сигнала.

Узел логики,, включающий в свой состав конъюнкторы 14 и 15, триггер

16 и логический инвертор 17, построен таким образом, что при нулевом с7лгнале на выходе одновибратора 13 триггер 16 повгоряет предшествующее срабатыванию одновибратора 13 сос-ояние компаратора 2 (запоминает состо яние выхода компаратора 2), соответственно выходной сигнал триггера 16, поступающий в течение включенного состояния одновибратора 13 на распределитель унравляющих импульсов 11 идентичен выходному напряжению компаратора 2„ сформированному после его последнего срабатывания (в рас-1239809 4 матриваемом случае — после момента на выходе триггера 16 повторяется как и на выходе компаратора 2, сиг-. нал нулевого уровня).

После окончания времени срабатывания одновибратора 13 (момент t<) формируемое на выходе триггера 16 напряжение повторяет форму напряжения U на компараторе 2 (на выходе триггера 16, как и на выходе компа- iQ ратора 2, продолжается формирование сигнала нулевого уровня).

Указанные процессы. последовательно повторяются при формировании каж. дого из фронтов всех выходных импуль !5 сов кривой находного напряжения инввертора. В большинстве режимов работы функционирование логической части системы, включающей формирователь 12 импульсов, одновиратор 13, конъюнкторы 14 и 15, логический инвертор 17 и триггер 16, не оказывает влияния на алгорит переключения вентилей силовой схемы инвертора. Ра. бота логической части оказывает необходимое влияние на процесс работы системы при регулировании выходной частоты инвертора лишь в граничных режимах, при переходе от одного поддиапазона регулирования к другому, когда длительности центрального на поулпериоде импульса или центральной паузы между двумя центральными импульсами уменьшаются настолько, что приближаются к величине, минимально допустимой по условиям обеспечения надежной коммутации вентилей системы. Одному из таких возможных режимов соответствует центральная часть временных диаграмм фиг.2.

В момент t происходит очередное 4 срабатывание компаратора 2, сопровождаемое включением одновибратора 13, которое передается через триггер

16 на распределитель 11 управляющих импульсов и приводит к формированию переднего фронта центрального на полупериоде импульса кривой выходного напряжения инертора U <, Момент соответствует середине полупериода выходной кривой, в этот момент, как 5О и в начале каждого полупериода, тактовый импульс генератора 9 изменяет состояние двухразрядного счетчика 10, одновременно единичный сигнал с выхода младшего разряда счетчика поступа- 55 ет на тактовый вход триггера 7, вызывая его срабатывание. Триггер 7 пере брасывает в другое состояние коммуталы То с< ° а г.5 и т.д.) выбирается равной минимально допустимому временному интервалу между двумя соседними коммутациями вентилей силовой схемы инвертора. Для установок на базе силовых транзисторов это обычно не превышает десятком микросекунд, для мощных тиристорных схем такие интервалы равны ста-двумстам микросекундам.

Распределитель 1 l управляющих импульсов системы управления представляет собой простейшее комбинаци. онное логическое устройство. Для определенности считают, что при формировании положительной полуволны выходного напряжения мостового инвертора включены пары вентилей А и при формировании нулевой паузыА и В, соответственно на отрицательной полуволне включены вентили В и

D катодной группы, на нулевой паузе вентилей С и D анодной группы.

Обозначая сигнал на выходе триггера

16 через х, а сигнал старшего разряда счетчика 10 через у, получают логические уравнения, описывающие распределитель:

W = xy + ху =

А ху у Ws=xy+

W = ху+ ху

W = xy + ху тор 8 полярности напряжения, интегратор 1 начинает при этом с момента перезаряжаться в противоположном направлении. В момент tq, когда напряжения U< и U> на входах компараторг в очередной раз становятся равными между собой, произойдет очередное срабатывание компаратора 2, однако из-за того, что промежуток времени достаточно мал и меньше длитель ности импульса, формируемого с момента t одновибратором 13, новая команда на переключение от компаратора

2 до распределителя 11 не доходит, на выходе триггера 16, продолжает формироваться, как и до момента Ц, единичный выходной сигнал.

Схема триггера 16 изменит свое состояние лишь в момент t окончания импульса одновибратора 13, когда завершится подача на конъюнкторы

14 и 15 сигнала нулевого уровня одно. вибратора 13. Одновременно на распределитель 11 поступает команда «на формирование заднего фронта централь ного на полупериоде импульса выходной кривой. Длительность выходных импульсов одновибратора 13 (интерва1239809

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Заказ 3405/54

Произв.-попигр. пр-тие, г. Ужгород, уп. Проектная, 5

В процессе формирования кривой выходного напряжения инвертора в начале каждого полупериода инверсный сигнал младшего разряда счетчика 10 поступает через диэьюнктор 6 на,Sвход триггера 7 и устанавливает пос- ледний в единичное состояние, что способствует формированию паузы нулевого уровня в кривой выходного напряжения инвертора в моменты смены полярности основной гармоники кривой выходного напряжения. Благодаря этому . обеспечивается определенность в последовательности переключения силовых вентилей инвертора при смене полярности выходного напряжения и облегча. ется построение контуров искусственной коммутации вентилей. Средняя частота переключения вентилей схемы на всем диапазоне регулирования выходной частоты инвертора остается практически постоянной.

Таким образом, введение в состав устройства небольшого числа дополнительных логических блоков позволяет Z„ существенно повысить коммутационную устойчивость и надежность работы инвертора в целом за счет обеспечения гарантированной длительности временных интервалов между двумя соседними коммутациями силовой схемы на всем диапазоне регулирования вы-., ходных параметров инверторов. Фиксированная минимальная временная пауза, формируемая устройством на централь35 ных на полупериоде участках выходной кривой, обеспечивает беэзаварийный, беэ срывов коммутации плавный переход от одного поддиапазона регулирования к другому способствуя улучшению

4О качества процесса преобразования электрической энергии, осуществляемого инвертором.

Формула изобретение

Устройство для управления регулируемым мостовым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, соединенный.с первым входом компаратора, интегратор, выход которого связан с входами двух пороговых узлов и с вторым входом компаратора, причем выход первого порогового узла соединен с 1 -входом счетного триггера, выход второго порогового .узла связан с & -входом счетного триггера. через первый вход дизъюнктора, выход счетного триггера подключен через коммутатор полярности напряжения к входу интегратора, генератор тактовых импульсов, соединенный с двухразрядным счетчиком, прямой выход младшего разряда которого связан с установочным входом счетного триггера, инверсный выход младшего разряда присоединен к второму входу дизъюнктора, а выход старшего разряда счетчика связан с первым входом распределителя управляющих импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коммутационной устойчивости инвертора в процессе регулирования, оно снабжено формирователем коротких однополярных импульсов, связанным с одновибратором, двумя конъюнкторами, логическим инвертором, и 3! -триггером, выход компаратора связан с формирователем коротких однополярных однополярных импульсов„ через первый вход первого конъюнктора — с 3 -входом ЗК -триггера, и через логический инвертор и первый вход второго конъюнктора — с -входом JK -триггера, связанного с вторым входом распределителя, выход одновибратора связан с вторыми входами коньюнкторов.