Устройство формирования сигналов инфранизкой частоты

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к источникам двухфазного напряжения инфранизкой частоты, для управления тиристорными преобразователями. Це-i лью изобретения является улучшение качества выходных сигналов при формировании двухфазной системы сигналов инфранизкой частоты путем улучшения его гармонического состава. Устройство обеспечивает формирование синусоидального напряжения инфранизкой частоты за счет ступенчатого формирования с разбиением периода на участки . На каждом участке синусоидальное напряжение формируется на базе ШИМа и обеспечивается согласование абсолютного значения напряжения на (/) границах участков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 126922

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

N4;i, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 3492111/24-21 (22) !3.09.82 (46) 07.11.86. Бюл. II 41 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного объединения "ХЭМЗ" (72) Л.E. Бахнов, Г.Г. Жемеров, Ю.Н. Караев, Т.В. Каменецкая, И.Л. Коляндр и Е.В. Линник (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 748867, кл. Н 03 К 13/20, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГHAJI0B ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к (5!)4 Н 02 M I/08, Н 03 К 3/02, 3/80 источникам.=,двухфазного напряжения инфранизкой частоты. для управления тиристорными преобразователями. Це лью изобретения является улучшение качества выходных сигналов при формировании двухфазной системы сигналов инфранизкой частоты путем улучшения

его гармонического состава. Устройство обеспечивает формирование синусоидального напряжения инфранизкой частоты за счет ступенчатого формирования с разбиением периода на участки. На каждом участке синусоидальное напряжение формируется на базе

ШИМа и обеспечивается согласование абсолютного значения напряжения на границах участков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

29

Выходы коммутирующего узла 5 (точки а и b ) подключены к входам первого коммутирующего узла 12, а выходы коммутирующего узла 5 (точки с и c! )к входам второго коммутирующего узла 13.

Управляющие входы коммутирующих узлов 12 и 13 подключены к выходам кампаратора 14 и инвертора 15.

Генератор 16 треугольного напряжения высокой частоты и генератор 4 пилообразного напряжения подключены к входу KoMHBpGTopB 14 этих сигналов, выход компаратора 14 подключены к первому и второму управляющим входам 12-1 и 13-2 первого и второго коммутирующих узлов соответственна, выход инвертора 15 — к второму и первому управляющим входам 12-2 и 13-1 первого и второго коммутирующих узлов соответственно.

Выходы первого и второго коммутирующих узлов 12 13 подключены к входам третьего и четвертого коммутирующих узлов !7 и 18. Управляющие входы каммутируюших узлов 17 и 18 подключены к выходу второго триггера

7, причем прямой выход второго триггера 7 подключен к первым входам

17-1 и 18-1 третьего и четвертого коммутирующих узлов 17 и 18 соответственно,. а инверсный — к вторым входам 17-2 и 18-2 третьего и четвертого коммутирующих узлов 17 и 18 саответròEEeEEEEo. Кроме того, прямой выход второго триггера 7 подключен к счетному входу первого триггера 19 первого канала для формирования выходных сигналои, а инверсный — к счетному входу триггера 20 второго канала для формирования выходных сигналов.

Общая тачка выхода третьего коммутирующего узла 1? подключена через усилитель 21 к входу инвертара 22 канала и к входу 23-2 коммутирующего узла 23 первого канала формирования выходного сигнала, а выход инвертора

22 канала — к входу 23-1 коммутирующего узла 23.

Коммутирующие узггы E!: 6 соедипс-ны с резистияпым делите:1ем ;шрля;ения, образов иным резисторами 8-11, причем ключи 5-1, 5-2. . .5-п, 5-1и подключены к тачкам 1, 2„...,,n и+1 делителя напряжения, а ключи 5-!

5-2,...,5-г1, а го падкл1очепы Ес 1о1- 1 кам 2...n, и+1, m дели.;еля напряжения, ключи 6-1, 6-2,...,, б- и, б-ш подключень1 к точкa;E m, n- 1, .n,..., 2 делителя напряжения„ а 1а,ючи 6-1

1 I 1

6-2,..., б-п, 6-го подкл!очены !с точкам г1+1, и,..., 2, 1 дел.1тел11 напряжения.

Выходы кл1оч ей 5-1 ...... 5-го о бъ единены в общую точ <у а, 1зыха,:;,11 ключей-. ! 1

5-1,...,5-m — в абщу1о та:!!cy б, выхо- 55 ды ключей 6-1,..., б-IT! — в общую точку с и выходы ключей 6-1 ...., 6-m в общую "î÷êó d., 12692

Изобретение .относится к преобразовательной технике, а именно к ис.= тачникам задающего двухфазного напряжения инфранизкай частоты для управления тиристорными преобразователями ..

Цель изобретения — улучшение качества выходных сигналов при формировании двухфазной системы сигналов инфранизкой частоты путем улучшения ега гармонического состава.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства формирования сигналов инфранизкай частоты; на фиг. 2 и 3 — зп1оры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг. 1) состоит из задающего генератора 1 с плавна изменяющейся частотой следова импульсон, выходы которого под1<:л1очепы к распределителю импульсов, состоящему из счетчика 2 и дешифратара 3, и к генератору 4 пилообразного напряжения. Выходы распределителя импульсов ат первого до m-10 падк.гпочень1 к 25 управляющим входам пятого и шестого каммутиру1ощнх уз.10Б 5 и б . ПЯтый коммутирующи11 узел 5 содержит две подгруппы управляемых ключей 5-1,..., 5-гя и 5-1 ... 5-m, где ff,.=ш - число ступеней разбиения, шестой коммутиру-: ющий узел 6 также содержит две подгруппы управляемых ключей 6-1,..., б-m и б-!,...,G-ш Р11ход с1етчика

2 распределителя импульсов, сш" нап

33 на котором изменяется 1",аждые четверть периода, 11адкл!очен к входу i!. ара а триггера 7.

Управляющие входы коммутирующего узла 23 первого канала формирования выходных сигналов подключены к выходам первого триггера 19 первого канала. Общая точка выходов коммутирующего узла 23 подсаединена через усилитель 24 к входу фильтра 25 первого канала. з 1269

Общая точка выхода четвертого коммутирующего узла 18 подключена через усилитель 26 к входу инвертора 27 и к входу 28-2 коммутирующего узла 28 второго канала формирования выходных сигналов, выход инвертора 27 второго канала подключен к входу 28-1 коммутирующего узла 28 второго канала.

Управляющие входы коммутирующего узла 28 соединены с выходами третьего !р триггера 20 второго канала формирования. Общая точка Ic выходов 28-1 и

28-2 коммутирующего узла 28 через усилитель 29 соединена с фильтром 30.

Устройство работает следующим об- !5 разом.

На вход счетчика 2 поступают импульсы от задающего генератора 1 (фиг. Зс(). Заполнение счетчика происходит после отсчета числа импуль- 2О сов, соответствующих числу интервалов, на которые разбит участок О-— (( так как первоначально формируются отрезки синусоиды и косинусоиды на (I 25 участке 0- — . Выходные сигналы счет2 чика 2 поступают на входы дешифратора 3. На каждом из выходов дешифратора поочередно возникает сигнал 1 на время, равное интервалу разбиения (( участка 0-,; . Выходные сигналы дешифратора поступают на управление подгруппами ключей коммутирующих узлов 5 и 6. Коммутирующий узел 5 формирует ступенчато-аппроксимированную синусоиду на отрезке 0-, коммутирующий узел 6 — косинусоиду на этом же участке.

Предположим что участок О- — раз- 4О (1

2 бит на три интервала. На интервале

0- ("1 на первом выходе дешифра6 тора 3.) замыкаются ключи 5 — l, 5-1, 6-1, 6-.1 . При этом потенциалы в 45 общих точках ключей равны (фиг. 2а,S): в точке 0 0; в точке b U sin—

6 в точке с U ; в точке d 0 sin— ((4

l„ /

На интервале — —" ("1" .на втором

3 выходе дешифратора 3) замыкаются ключи 5-2, 5-2, 6-2, 6-2 и потенциалы соответственно равны. в точке а Ц, г

55 ((1 ° 1(s i n --;: в точке o U4 s i n —; в точI

/ ке с 0„sin —; в точке U4.sin

3 6

229 и ((u

На интервале — — — (1 на третьем

3 2. выходе дешифратора 3) замыка(((тся клюI 1 чи 5-3, 5-3, 6-3, 6-3 и потенциалы равны: в точке ((U„ s п †" ; в точке ((U; в точке с U4sin —; в точкеД О.

Генератор 4 пилообразного напряжения синхронизирован с задающим генератором 1, поэтому частота пилообразного напряжения равна частоте задающего импульсного напряжения во всем . диапазоне частот.

На выходе компаратора 14 суммируются пилообразное напряжение низкой. частоты и треугольное напряжение высокой частоты (фиг. 2b). На выходе компаратора 14 получаем напряжение, соответствующее фиг. 2 8. Этот сигнал поступает на вход инвертора 15. Выходные сигналы компаратора 14 и ин-. вертора 15 поступают на управление коммутирующими узлами !2 и !3. На управляющие входы 12-1 и !2-2 (13-1 и 13-2) подаются взаимно инверсные сигналы и поэтому коммутирующие узлы !

2 и 13 замыкаются поочередно с частотой сигнала управления. При этом каждая ступень напряжения, аппроксимирующая синусоиду (косинусоиду) на данном интервале, представляется двумя соседними уровнями, переключаемыми с частотой сигнала управления, скважность которого изменяется по линейному закону (фиг. 2A).

Таким образом, производится широтно-импульсная модуляция напряжения ступеней, при которой среднее напряжение в течение одного интервала также изменяется линейно от напряжения предыдущей ступени до напряжения последующей (фиг. 2а).

В общей точке выходов коммутирующего. узла 12 формируется синусоида на участке О- — (фиг. 35) в общей точке выходов коммутирующего узла

13 — косинусоида на этом же участке (фиг. ЗЬ).

Сигналы с выходов коммутирующих узлов 12 и 13 поступают на входы коммутирующих узлов !7 и 18, управляемых от триггера. 7, Триггер 7 переключается при заполнении счетчика 2, т.е. через каждые четверть периода.

Ключ с входом 17-1 включается на четверть периода и пропускает на выход (в общую точку входов 17-1 и

1269229

17-2) напряжение, аппроксимирующее синусоиду на участке 0-, затем ключ с входом 17-1 размыкается и включается ключ с входом 17-2, через который на выход поступает на-. пряжение, аппроксимирующее синусоиду (( на участке — -II. Таким образом на

% выходе коммутирующего узла 17 получается напряжение, аппроксимирующее 10 синусоиду на участке 0- « (фиг. Зг).

Аналогично с помощью ключей с входами 18-1 и 18-2 формируется напряжение, аппроксимирующее косинусоиду на участке 0- » (фиг. 3e). Выходное 15 напряжение коммутирующего узла 17 поступает на вход усилителя 21 и инвертируется инвертором 22 (фиг. Зд).

Сигналы с выходов усилителя 21 и инвертора 22 поступают на вход комму- 20 тирующего узла 23, управляемого от триггера 19. Триггер 19 управляется по счетному входу от прямого выхода триггера 7 и переключается .через каждые полпериода синусоидальпого 25 напряжения. На выходе коммутирующего узла 23 формируется напряжение, аппроксимирующее синусойду на участке

0-2%i (фиг. Зж). Сигнал с выхоца коммутирующего узла 23 поступает на вход Зр усилителя 24 и далее на фильтр 25.

На выходе фильтра получается напряжение, аппроксимиру»сщее синусоиду с высокой степенью точности (фиг. 3, пунктир 1).

Аналогично работает канал из коммутирующего узла 18, усилителя 26, инвертора 27, коммутирующего узла 28, триггера 20, усилителя 29 и фильтра

30, на выходе которого получается 1п косинусоидальное напряжение (фиг. 3, пунктир 2).

Формула изобретения

1. Устройство формирования .сигналов инфранизкой частоты, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов, реэистивный делитель напряжения, пер-50 вый канал для формирования выходных сигналов, выполнеHHbIII из последовательно соединенных инвертора канала, коммутирующего узла и фильтра канала, вход инвертора канала соединен у с вторым входом коммутирующего узла канала, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого триггера, а также второй триггер, вход которого соединен с выходом распределителя импульсов, о т л и ч а ю щ е е = я тем, что, с целью улучшения качества выходных сигналов при формировании двухфазной системы сигналов инфранизкой частоты путем улучшения его гармонического состава, оно снабжено вторым каналом для формирования выходных сигналов, выполненным идентично первому, генератором треугольного напряжения, генератором пилообразного напряжения, выходы которых подключены через компаратор к входу дополнительного инвертора, первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым дополнительными коммутирующими узлами, причем выход компаратора подключен к первому и второму управляющим входам первого и второго дополнительных коммутирующих узлов соответственно, выход дополнительного инвертора подключен к второму и первому управляющим входам г»ервого и второго дополнительных коммутирующих узлов соответственно, первый выход второго триггера подключен к первым управляющим входам третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов и к входу первого триггера первого канала, ВТороА Bb»Yîä второго триггера подключен к вторым управляющим входам третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов и к входу первого триггера второго канала для формирования, выходы третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов соединены соответственно с входами инверторов обоих каналов, выход первого дополнительного коммутирующего узла подключен к первому и второму входам третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов соответственно, а выход второго дополнительного коммутирующего узла подключен к второму и первому входам третьего и четвертого дополнительных коммутируюших узлов соответственно, управляющие входы пятого и

IIIec oI o дополнительных коммутирующих узлов соединены с соответствующими выходами распредели»еля импульсов, резнстивный делитель выполнен с m выходами, где »»» — число ступеней разбиения, которые подключены соответственно в прямом псрядке к и» входам пятого дополнительного коммутирующего

7 l2 узла и в обратном порядке — к m входам шестого дополнительного коммутирующего узла, первый и второй выходы пятого и шестого дополнитель«ых коммутирующих узлов подключены соответственно к первому и второму входам первого и второго дополнительных коммутируюших узлов, а синхронизирующий вхоД генератора пилообразного напряжения подключен к выходу задающего генератора.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что первый, второй, третий и четвертый дополнительные коммутирующие узлы выполнены

69229 в виде двух управляемьгх ключей, выходы которых объединены, а пятый и шестой дополнительные коммутирующие узлы выполнены в виде двух подгрупп управляемых ключей с числом ключей в каждой подгруппе, равным ш, при этом выходы всех управляемых ключей каждой подгруппы объединены и являются для пятого и шестого дополнительfQ ных коммутирующих узлов соответственно первым и вторым выходами, управляюшие входы i-x ключей каждой подгруппы пятого и шестого дополнительных коммутирующих узлов, где — номер ключа в подгруппе, объединены.

1269229 е)

Составитель А. Царенко

Редактор С. Пекарь Техред Л.олейник Корректор M. Максимишинец

Заказ 6044/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4