Устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователем частоты с непосредственной связью. Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения. Устройство содержит задатчик 13 частоты, шина данных которого соединена с информационными входами блока 15 таймеров и регистра 16 кода кратности, выходы которого соединены с информационными входами реверсивного счетчика 21, счетный вход которого соединен с выходом блока 15 таймеров. Выход реверсивного счетчика 21 связан с адресным счетчиком 23. Выходы счетчика 23 присоединены к одним информационным входам постоянного запоминающего устройства 25, запрограммированного в соответствии с законом управления и связанного с соответствующими управляющими цепями силовых ключей преобразователя. Устройство содержит также регистр 17 кода циклов, мультиплексор 19. Количество таймеров определяется числом тактов формирования кривой выходного напряжения в одном цикле. 3 ил.

у" СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 М 5/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

К А ВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4 199383/24-07 (22) 23.02.87 (46) 30.11.89. Бюл. К 44 (71) Институт электродинамики АН

УССР (72) А.П.Дмитренко, В.П.Мордач, В.H.Ñîáîëåâ, Э.M.×åõåò и Ю.В.мечеткин (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1164838, кл . Н 02 М 5/22, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1246282, кл. Н 02 M 5/27, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователем частоты с непосредственной связью.

Цель изобретения — улучшение формы выходного напряжения. Устройство содержит задатчик 13 частоты, шина данных которого соединена с информационными входами блока 15 таймеров и регистра 16 кода кратности, выходы которого соединены с информационными входами реверсивного счетчика 21, счетный вход которого соединен с выходом блока 15 таймеров. Выход

l реверсивного счетчика 21 связан с адресным счетчиком 23. Выходы счетчика 23 присоединены к одним информационным входам постоянного запоминающего устройства 25, запрограммированного в соответствии с законом управления и связанного с соответствующими управляющимИ цепями силовых ключей преобразователя. Устройство содержит также регистр 17 кода циклов, мультиплексор 19. Количество таймеров определяется числом тактов формирования кривой выходного напряжения в одном цикле. 3 ил .

1525840

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для управления преобразователями частоты с непосредственной связью, предназначенных, например, для частотного управления электроприводами и для автономных систем электроснабжения.

Целью изобретения является улучшение формы выходного напряжения

I преобразователя °

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — функциональна схема устройства для управления преобразователем частоты с непосредственной связью и однократной модуляцией (НПЧ

ОМ); на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Рассмотрим функционирование устройства для управления НПЧ 0М.

Силовая схема преобразователя частоты с непосредственной связью и однократной модуляцией (фиг.1) содержит три группы полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью 1-3, 4-6, 7-9, образующих нулевую схему, силовые входы которой подключены к фазам А, В, С трехфазной питающей сети, а выходы — к нагрузке 10, 11 и 12. Сигнал логической единицы на управляющем электроде силового ключа соответствует открытому состоянию ключа, а логического нуля — закрытому. Устройство для управления преобразователем содержит задатчик 13 частоты, шины 14 данных которого соединены с входами блока 15 таймеров, регистра 16 кода кратности и регистра 17 кода циклов.

Максимальное число тактов формирования кривой выходного напряжения в одном цикле определяет количество таймеров в блоке 15 таймеров, выходы 18 которых соединены с информационными входами мультиплексора 19, ° выход 20 которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика 2 1, работающего в режиме вычитания импульсов из кода, предварительно за-. писанного из регистра 16 кода кратности. При обнулении реверсивного счетчика 21 импульс с выхода 22 обнуления поступает на вход адресного счетчика 23> который отсчитывает количество импульсов в соответствии со значением кода на выходах регистра 17 кода циклов, соединен1 (.с + f bblx) 25 где à — частота сети;

f — требуемая частота основной ьы ) гармоники на выходе.

Период формирования кривой состоит иэ трех циклов для нулевой схемы и шести для мостовой схемы НПЧ.

Каждый цикл состоит из отдельных тактов, длительность которых определяется иэ соотношений:

m+1 Т ь (1-- — )

l Tn

К+1 К (2) = (1- S) ——

"gm К (3) 40 пm+1T л

= о

"ът К+ 1 К (4) 45 где K кратность ИИМ

m — текущий индекс (zh = О, 1, 2... К-1); — коэффициент относительного задания величины выходного напряжения (о = 0-1).

На фиг.3 представлена кривая выходного напряжения, сформированная при 8 = 0,5 и К = 3, на фиг.2 структурная схема устройства для управления преобразователем частоты в базисе микросхем, серийно выпускаемых промьш|пенностью.

Задатчик 13 частоты состоит из микропроцессора 13-1 (например, микного с адресным счетчиком. Выходы реверсивного счетчика 21 соединены с группой 1 — п/2 адресных входов

24 ПЗУ 25 с общим количеством адресных входов. Группа (п/2 + 1)-и адресных входов 26 ПЗУ соединена с выходами адресного счетчика 23.

В ПЗУ 25 записаны коды управления силовыми ключами 1-9, считываемые соответственно кодам на входах 24 и

26, Выходы реверсивного счетчика 2 1 соединены также с адресными входами 27 мультиплексора, определяюще

ro номер входного канала мультиплексора 19.

Рассмотрим принцип формирования кривой выходного напряжения при ШИР и регулировании величины выходного напряжения, когда согласно циклическому алгоритму ключей длительность одного цикла формирования кривой определяется как

Nè

Ng = ц макс

Для удобства обработки микропроцессором информации по формулам (2), (3) и (4) введем переменную L, равную:

Зт

К

Тогда формулы (2), (3) и (4) перепишутся следующим образом:

L(m + 1)

6 Ь

Im К+ 1 л т ь

Ят К

L(m + 1) (K+ 1) 5 15258 росхема КР580ИК80А), обрабатывающего цифровую информацию, ПЗУ 13 — 2 команд и констант (К573РФ1) и ОЗУ 13-3

,КР537РУ8А) для хранения промежуточных результатов вычислений. Блок 15

5 таймеров состоит из девяти отдельно программируемых таймеров, реализованных с помощью трех микросхем 15-1

15-2, 15-3 типа КР580ВИ53. Отдельные 10 таймеры блока 15 таймеров работают в режиме счета импульсов высокочастотного опорного генератора 15-4 до эна— чений кода, предварительно записанного микропроцессором 13-1. При достижении записанных значений кода счетчиками отдельных таймеров на выходах таймеров 18-1, 18-9 появляются импульсы, поступающие на мультиплек— сор.19 ° 20

Расчет кодов микропроцессором 13-1 для загрузки в блок 15 таймеров осуществляется следующим образом.

Требуемые значения выходной частоты f,„и напряжения 0 сообщаются 25 микропроцессору 13-1 в виде двоичных кодов, значения которых N, и N с вых и причем N„ задают относительно максимально возможного напряжения, значение кода которого Nö ц макс ° 30

Код F коэффициента относительного значения величины выходного напряжения N равен:

40 и коды длительностей отдельных тактов:

N„Ы (m+1)

N N

N (К+1) (6) Ял

" ó п 1 к (7) N N (m+1)

N (8)

N(K + 1)

Поскольку таймеры отсчитывают количество импульсов высокочастотного опорного генератора 15-4, код выходной частоты которого Ng, код

N, используемый в формуле (5), определяется по количеству импульсов опорного генератора 15-4, содержащихся на интервале Т, а именно:

М з(и + ы ) „. с выем

NT (ИР ф/ (NFC + NF1 ) ) /3/КРТ;

L = NT + NU/NVM;

ТКТ2 = NT

DOM = ΠTO KRT — 1;

ТКТ1 (М) — ЕФИ/(КРТ + 1), тктз (м) = 1. — ткт1 (м); где М.с — код частоты сети.

Ниже приведена программа на языке PLM для расчета кодов длительностей тактов N N Nq за Itn с tel> 3m ° гружаемых микропроцессором 13-1 в блок 15 таймеров. В программе испольэую1ся следующие переменные:

NT, которая соответствует N ; МРф— — Й, ; иР1 — и, „ „; КРт — и„; пав

> ц макс индексирован ные переменные ТКТ1 (М) ТКМЗ (М), соответствующие М, и Х,,„и простая переменная TKT2 (N c ), поскольку она не зависит от .и. !

Фрагмент программы имеет следующее содержание:

Nu ° Nw

1. Nuvawc Нк (5) Соответственно, код Е:

Коды длительностей тактов загружаются микропроцессором 13-1 в блок таймеров; код Х, — в таймер 0;

N — в таймер 1; N „— a таймер

1 52 58 (0 в

2 микросхемь(15-1; N — в таимер

0; N л ",„, — в таймер 1; N < — n таймер ." t!(к„асхемы 15-2 N - в тзй(-! (".

>. мер 0 !, — в таймер 1 (1! — в

> 27 с Ъ2 5 таймер микросхемьt 15-3.

В момент времени t о на выходах ре— версивнога счетчика 21 установлен код 1001 и на выходах адрес(!ага счетчика 23 коц 1001, соответстве(ьно котарьп с гитывается код 1000 1000 1 на (зь(х (ах 1 ..> >! за("(ык аются ключ(!

9 силовой схемы НПЧ. Соответственно коду 1001 на выходах реверсивного счетчика 21 разрешается (прохождение импульсов о счетчика 0 микросхемы I5-1 через мультиплексор 19. В мо.мент !.ремени .„, когда таймер 0 микросхе.мьt 3, ап -, -(it ь>в:>Рт код от момента Bpå tåítt (:„, на вход Ре 20

nеpc1(nlioT счетчика 21 поступает импу.(ьс, который уменьшает код на выход;х реверсивного счетчика да значений 1000. Импульс с выхода мультиTitexсора 19 гоступает также ла входы уст" i!at!xi< n исходное состояние блока таймеров так, что таймеры начинают опять отсчет импульсов опорного

iенератора 15-4 соответственно запро— гра. THpo(t-:ьнлым кодам. С маме(та времен((t„ cоатветственно коду 1000 на выходах pеверсивно о счетчика 21 раэ решаетсв прохождение импульса со счетчика 1 Mикрос;;емы 15-1, который да момента времени t отсчитывал код N . В момент нрсмени t, им35

"2о — г пульс с выхода мультиплексора 19 опять уменьшает код на выхадах ре-! версивнага счетчика 21 да зна:ений

0111 и устанавливает в исходное состояние блок 15 таймеров. Соответственно полным кодам адреса íà Вхо длх 2 и 2а ПЗУ 25 считываются коды управ.(е:(ия c«stont>(tm клю--ами 1-9, запра-pа л(ированные в ПЗУ 25, лри

>1 5 отсче =е и ера ко lon N,((„> М с20 р

- (о >

N ; . 1>а н ni уэкьх I О. 1(12 форм((ру(птся отрезки линейн(гх напряжений питающей сети AR H0, СА, которые в совокупности представляют квазисH(tvco;(, tàctü(tóп кусочнуи к квую, представ: =иную (tn фиг.3: В Moltctti времени о,- лри обн, ленки реверсивно"/ го счет-tк;..а I с cвыхода пер;галнеьл(я реве рси в:>; —. T o с че»и(к а (2 ос l > n;leï ъ5

Луп ЬC li,(а (В O e itl tt(>(Е (et > К 3 . >» (e>((tâ ша юо кй з;(аче (>((е к од» ла >nt>o-,оч» > ад— ресного с (T п(ка 23 до зна-.ел((((1000, и начинается новый рабочий ((икл формирования кривой выходного ((апр((жения, поскольку в момент времени t9 в реверсивнь(й счетчик 21 лерезаписывается код 1001 и опять разрешается прохождение импульса с таймера 0 микросхемы 15 — 1 при отсчете кода N . Описаннь(м выше

"(о способом формируются все девять рабочих циклов формирования кривой выходного напряжения.

Предлагаемое устройство позволяет улучшить форму кривой выходного напряжения при обеспечении широкого диапазона регулирования выходной частоты.

Фар мул а и з о б р е т ни я

Устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью, кривая выходного напряжения которого сформирована по принципу широтно-импульсной модуляции с циклами, определяющими выходну(о частоту, и тактами, определяю шиь(и величину и гармонический состав выходного напряжения преобразонатсля, содержащее задатчик частоты, связанный через регистр кода кратности с информационными входами реверсивного счетчика, присоединенного выходом обнуления к счетному входу адресного счетчика, который связан с адреснь(ми входами и-разрядного ПЗУ, запрограм(>ированного в соответствии с законом управления и предназначенного для соединения с соответствующими управляющими цепями силовых ключей преобразователя,о тл (! ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения фор(ал выходного напря>кения, оно снабжено блоком таймеров, включающим таймеры в количестве, определяемом числом тактов формирования кривой выходного напряжения преобразователя в одном цикле, и тактовыи генератор, регистром кода циклов и мультиплексором, информацианнь.; входы которого подключены к выходам блока таймеров, а выход соединен с входом установки в исходное состояние блока таймеров и со счетным входом реверсивного счетчика, при lcM n входов ПЗ" разделены на ((ве группы: группа (1-и/2) образует гходь вь(работки тактов и соединена

152 5871 О

lO л Tll + 1 Т

К + 1 К л Г n + 1 м 0 (1 -)

К+ 1

l5

Т (. = (1 -(1)

Q. м К (1

Ю. с Выходами ре13ерси иного счетчика и адресными входами мультиплексора, группа (n/2 + 1) — и образует входы выработки циклов и подключена к выходам адресного счетчика, соединенного с выходами регистра кода циклов, входы которого и блока таймеров связаны с информационными выходами задатчика частоты, при этом задатчик частоты вырабатывает коды для загрузки в таймеры с 1„, c< „, определяемые соотношениями:

5 где Т вЂ” длительность одного цикла формирования кривой;

Т

3(l + fd,-,„) — коэффициент относительногс задания величины выходного напряжения (8 = 0-1).

m — текущий индекс (m = О, 1, 2,..., К-1);

К вЂ” кратность ШИИ;

Еа,ц — частота основной гармоники на выходе; частота сети.

Р(6-4

0о

Qt

ÐJ

7

1Н(14-!

t4 7

14.J

l4 -4

14 -5

ld-7

РЧВЛ

1д-d

1d-d

14-1

l4-2

14 J

14-7

?4-1

74-7 +

At

74-J 02

4-4

4 ° 4

14 j

14 б

14 7

l4.d

I (ts-z(4-1

iIt J0Odtt

0l

0?

04

Н аб

С7

7.1-5

04М-J

4-4

?б?ббЮ

l4

14 - l

CaIl

15-1(14 7

t4-J

14-С

14 5

SdOduJ

С7

14 7

14.

?3I744б

?б

7d.

?БLF

0, 04

05 рб

14 4

14 Ю

14-5

1414.1

14-0

14-1

14.2

1с 5

7Б

14. 01 УС

4 .4 0? Е

0

01

IIf

04

О1 е

1 4

С7

74. с-J

4-4

14 5

1с.d

01

47

-1

7414.

1l

4-4

dt

07

ÞJ а

01

41

07

0J

04

IQ

PJ(7071 С00Р

01

02

04

04

Н575РФ1

01

02

06

05 б

14-2

14-J

14-4

14 - J

14 -б

14 -7

l4-d

ХР5000 И50) 01

07

04

5 аб

ft

70 t

101d10-4

1d-J

704

7

4?

4

/5 б

1525840! ) " ° i г

4 l )

l°, оc абаиI i ° ь 1 ° ) на:-;он

Teлре., . : (е,,, и» Корректор 0.1 пле

Подписное, ор опием и открытиям при ГКН1 СССР !

, -, и i.ëÿ наб., д. 4/5

11

- r и ... l, г н г . и. Ужгород, ул. Гагар .на, 101