Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в качестве блока управления широтноимпульсным преобразователем переменного тока. Цель изобретения - повьппение точности и расширение функциональных возможностей. За счет введения в устройство управления блока 3 инвертирующих элементов, коммутаторов 6 и 7, реверсивньк счетчиков 8 и 9 и блоков 4,5,10 и И сравнения, обеспечивается синтез ШИМ по синусо- ; идальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений . 2 ил. Ш СЛ К источнику Koffa апплиглуды К преобразователю Фиг.1 СО со ND 4 СХ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ I 332487 А1 дц 4 Н 02 M 7/48

ВГ) гри ч у у 13, 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 1ЛМЬ I gg,, К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К истачни.ку коРа амплитуды фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3965588/24-07 (22) 2 t .10.85 .(46) 23.08.87.Бюл. 9 31 (71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) О.Л.Рыжиков (53) 621 .31 6 .727 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 251669, кл. Н 03 К 5/153, опублик.

1973.

Слепов Н.Н., Дроздов В,В. Широтно-импульсная модуляция./Под ред.

А.А.Булгакова. — M. Энергия, 1978, с.161. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВА

TEJIEM (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в качестве блока управления широтноимпульсным преобразователем переменного тока. Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей. За счет введения в устройство управления блока 3 инвертирующих элементов, коммутаторов 6 и 7, реверсивных счетчиков 8 и 9 и блоков 4,5,10 u Il сравнения, обеспечивается синтез ШИМ по синусо-. идальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений. 2 ил.

1332487

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления тиристорными или транзисторными преобразователями, и может найти применение в качестве блока управления широтно-импульсным преобразователем переменного тока.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена структурная схема цифрового устройства; на фиг.2 — временнь)е диаграммы его работы.

Структурная схема содержит задающий генератор 1, развертывающий счетчик 2, блок 3 инвертирующих элементов, первый блок 4 сравнения, второй блок 5 сравнения, первый 6 и второй

7 коммутаторы, первый и второй реверсивные счетчики 8 и 9 соответственно, третий блок 10 сравнения, четвертый блок 11 сравнения, формирователь 12 управляющих импульсов.

Вьмод задающего генератора подключен к счетным входам развертывающего счетчика 2 и реверсивных счетчиков 8 и 9, выходы которых подключены к входам первого 4 и четвертого 11 блоков сравнения соответственно, вход блока 5 сравнения предназначен для подключения к источнику кода амплитуды, к которому через блок инвертирующих элементов подключается вход блока 10 сравнения, вторые входы блоков 4,5,10 и 11 сравнения объединены и подключены к выходу развертывающего счетчика 2, выходы блоков 5 и 10 сравнения подключены к информационным входам комму таторов 6 и 7, выход блока 4 сравнения подключен к управляющему входу коммутатора 7, а выход блока 11 сравнения подключен к управляющему входу коммутатора 6. Выходы коммутаторов 6 и 7 подключены к входам изменения направления счета реверсивных счетчиков 8 и 9 соответственно, выход блока 4 сравнения подключен к входу формирователя 12 импульсов управления, выход которого,предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя.

Устройство работает следующим .образом.

Обозначим состояния первого и второго реверсивных счетчиков 8 и 9 целыми числами и и 0 2 соответственно, равными числу импульсов эадающего генератора 1, необходимых для приведения счетчиков в эти состояния

6 из начального) за начальное состояние принимается состояние счетчиков, характеризуемое высоким потенциалом на выходе старшего разряда счетчи10 ка и низким — на остальных. Это число берется положительным или отрицательным в зависимости от направления к-) счета, таким образом — 2 U<, 0 2" - 1, где К вЂ” разрядность

16 реверсивных счетчиков 8 и 9. Состояние развертывающего счетчика Up, определенное как и для реверсивных, изменяется в течение периода несущей частоты по линейному закону, причем

20 -2 Еи 2 - 1, где К<К, г- еразрядность развертывающего счет" чика, высокий потенциал на выходе схем сравнения появляется при превьппении кода состояния развертывающего счетчика 2 либо кода состояния соответствующего реверсивного счетчика, либо прямого кода амплитуды, либо инверсного.

На фиг.2 приведены временные диаграммы состояний и выходные сигналы схем сравнения.

Рассмотрим работу устройства при отсутствии ограничения сигнала, создаваемого блоками 5 и 10 сравнения (например, период несущей, начинающийся с t ) .

Обозначим текущий номер периода и, тогда длительность низкого логического уровня на выходе первого

40 блока 4 сравнения составляет

7,(п) = (2 + U,)ï)) /2 f,(I) а длительность высокого логического уровня

2,(п) = (2 - U,(п))/2 f, (2)

Изменение состояния счетчика 9 в течение n-ro периода

50 и (и) = u,(n+i)-u,(n)

f (7,, (и) — 2 (n); — 2 О, (и) (3) поскольку интервал времени, работает на вычитание, а г, — на сложение.

В отличие от (3) изменение состояния реверсивного счетчика 8 записывается

13324

U, (и+1) — U, (n) = -2 0 (п) (4) 10

20

Поскольку интервалы ремени и, характеризуемые состоянием выхода блока 4 сравнения, зависят от

U,(п)согласно формулам (1) и (2), то их величины оказываются промодулиро30 ванными по закону близкому к сину1 соидальному. Выходной сигнал блока

4 сравнения после усиления формирователем 12 может быть использован для управления широтно-импульсным преобразователем, работающим с двухполярной ЗИМ с несущей частотой — 2 f и модулирующей

И1(Г) fI arcta Э f

f f м Я ;! 25+!

40 Таким образом, в предлагаемом цифровом устройстве производится прямой синтез 1ЦИМ по синусоидальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений на

45 4-5Х и осуществить прямое цифровое управление от ЭВМ, что существенно расширяет функциональные возможности.

50Формулаизобретения поскольку после коммутатора 6 сигнал снимается с прямого выхода.

Систему уравнений (3) и (4) можно переписать в комплексной форме умножив второе уравнение на j и сложив с первым

И (и+1) = (i+j S) U (n), (5)

1!. где U (n) = U, (n)+j U (п);

5-3(+1

Решение уравнения (5) имеет вид

U (г) = (i+j 7!) U (o)

2п

Отсюда видно, что через N =

arctg q,периодов несущей фаза колебаний совпадает с начальной, но амплитуда

I! возрастает в (1+ Ъ ) ------- раз

arctg A

Таким образом, колебание

2 Ua(о) ° к cos(----+ arctg ---- )

N U (о) при с . 1 (что в практике применения ШИМ всегда соблюдается) близко к гармоническому. Однако свободное движение невозможно, поскольку амплитуда колебаний со временем возрастает непрерывно, поскольку амплитуда колебаний со временем возрастает непрерывно, что при ограниченной разрядности всегда ведет к срыву. Ограничение амплитуды колебаний (при необходимости возможна и его регулировка) достигается включением блоков 5 и 10 сравнения и коммутаторов би 7.

Как показано на фиг.2, блоки сравнения ограничивают зону, в которой изменение состояния реверсивных счетчиков приводит к изменению скорости его нарастания. В первой зоне (временной интервал t, t ) на информационных входах коммутаторов присутствуют низкие логические уровни, следовательно, независимо от управляющего сигнала на инверсном выходе коммутатора 7 присутствует высокий

87

4 логический уровень, реверсивный счетчик 9 работает на сложение. Во вто-! 1! рой зоне t C (t„, t„) коммутатором производится инверсия управляющего сигнала, что соответствует знаку минус перед правой частью уравнения (4). В третьей зоне на информационных входах, коммутаторов присутствуют высокие логические уровни

Г !! (временной интервал (t, t„ „ ), слеII довательно, независимо от управляющего сигнала на инверсном выходе коммутатора 7 присутствует низкий логический уровень, реверсивный счетчик

9 работает на вычитание. Коммутатор

6 производит операцию ограничения с сигналом на выходе блока ll сравнения, но направлением счета первого счетчика 8 управляет сигнал с прямого выхода коммутатора 6, что соответствует знаку "плюс" перед правой частью уравнения (3).

Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем, содержащее задающий генераТор» Выход которого через счетчик развертки подключен к первому входу первого блока сравнения, и формирователь импульсов управления, вход которого подключен к выходу первого бло1332487

> 28--l

-А

<Риг. 2

Составитель А.Придатков

Редактор Г.Волкова Техред В.Кадар

Корректор Л.Бескид е

Заказ 3845/53 Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

" Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4 ка сравнения, а выход предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, оно снабжено блоком инвертирующих элементов, двумя коммутаторами, Двумя реверсивными счетчиками и вторым, третьим и четвертым блоками сравнения, каждый из которых первым входом соединен с выходом счетчика развертки, второй вход вто.рого блока сравнения предназначен для подключения к источнику кода амплитуды и через блок инвертирующих элементов подключен к второму входу третьего блока сравнения, выходы второго и третьего блоков сравнения сое— динены с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляюВ щий вход первого коммутатора подключен к выходу четвертого блока сравнения, а управляющий вход второго коммутатора соединен с выходом первого блока сравнения, прямой выход пер1р вого коммутатора и инверсный выход второго коммутатора соединены с входами изменения направления счета первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, счетные входы

15 которых соединены с выходом задающего генератора, а выходы подключены к вторым входам первого и четвертого блоков сравнения соответственно.