Цифровое устройство для управления инвертором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления однофазными и многофазными инверторами. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит задающий генератор, формирующий импульсы высокой и низкой частоты. Выходы задающего генератора подключены через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. НЕ, И и формирователь коротких импульсов к входам реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика и аналого-цифрового пребразователя соединены с входами блока сравнения ходов, выходные сигналы которого через элементы НЕ тактируют работу двух D-триггеров. Устройство отличается повышенной надежностью, так как сохраняет работоспособность при любых значениях управляющего сигнала. 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 l } 4412705/07 (22) 20.04.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72} А.Н.Лысенко и Г.И..Цветков (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1037415, кл. H 02 М 77//4488, 1984.

{54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления однофазными и многофазными

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления однофазными и многофазными инверторами.

Целью изобретения является .; вышение надежности работы инвертора.

На фиг. 1 представлена схема устройства с одним каналом управления; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1 с встроенным делителем частоты, распределитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, элементы ИЛИ 4 и канал

5 управления. Последний содержит формирователь 6 коротких импульсов, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, элемент НЕ 8, элементы И 9 и 10, реверсивный счетчик 11, блок 12 сравнения кодов, элементы НЕ 13 и

14 и два D-триггера 15 и 16.

„„Я2„„1647812 А1 инверторами, Цель изобретения — повыше- ние надежности. Устройство содержит задающий генератор, формирующий импульсы высокой и низкой частоты. Выходы задающего генератора подключены через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, НЕ, И и формирователь коротких импульсов к входам реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика и аналого-цифрового пребразователя соединены с входами блока сравнения ходов, выходные сигналы которого через элементы НЕ тактируют работу двух О-триггеров. Устройство отличается повышенной надежностью, так как сохраняет работоспособность при любых значениях управляющего сигнала. 2 ил.

Низкочастотный выход задающего генератора 1 подключен к входу распределителя 2, высокочастотный выход — к одному из входов элементов 9 и 10. Другой вход элемента 10 соединен с выходом элемента

8, вход которого соединен с другим входом элемента 9 и подключен к выходу элемента

7. Входы этого элемента подключены к первому и второму выходам распределителя 2.

Выходы элементов 9 и 10 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 11, вход установки которого соединен с выходом формирователя 6. Выходы реверсивного счетчика 11 подключены к одним входам блока 12, другие входы которого подключены к выходам элементов 4. Одни входы элементов 4 объединены и подключены к выходу старшего (К+1) разряда аналогоцифрового преобразователя 3, остальные К!

64781"

30

40 разрядов которого подключены K другим входам элементов 4 соотве ственно, Тактовый вход первого триггера 16 подключен к выходу элемента 14, а управляющий вход соединен с прямым выходом триггера 15, тактовый вход которого соединен с входом элемента 14 инвертора и через элемент 13 подключен к выходу бло-а 12.

Управляющий вход триггера 15 соединен с входом формирователя 6, с первым входом элемента 7 и с первым выходом распределителя 2, На фиг. 2 показаны импульсы 17 на высокочастотном выходе задающего генератора 1, сигналы 18 и 19 на первом и втором выходах распределителя 2, сигнал

20 на выходе элемента 7, сигнал 21 на выходе элемента 8, импульсы 22 и 23 на суммируюшем и вычитающем входах реверсивного счетчика 11, сигнал 24 на выходе формирователя 6. Сигнал 25 изображает код А на выходах реверсивного счетчика 11, а сигнал 26 изображает код

В на выходах элементов 4, сигнал 27 на выходе блока 12, сигнал 28 на выходе элемента 13, сигнал 29 на прямом выходе триггера 15, сигнал 30 на прямом выходе три.тера 16, выходное напряжение 31 однофазного инвертора.

Задающий генератор 1 содержит последовательно соединенные собственко задающий генератор и делитель частоты.

Распределитель 2 импульсов представляет собой счетчик Джонсона.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотные импульсы 17 поступают на одни входы блоков 9 и 10 совпадения. Импульсы с частотой, в 2п раз выше выходной частоты инвертора, поступают на вход распределителя 2. На первом. выходе распределителя 2 формируется сигнал 18, на втором его выходе — сигнал 19, сдвинутый относительно сигнала 18 на

90О. Частота сигналов 18 и 19 равна выходной частоте инвертора. Сигналы 18 и 19 поступают на входы элемента 7; на выходе которого формируется сигнал 20. Последний поступает на один из входов элемента

9 и на вход элемента 8, на выходе которого формируется сигнал 21, который поступает на один из входов элемента 10. Другие входы элементов 9 и 10 объединены и подключены к высокочастотному выходу задающего гекератора 1. В результате на выходе элемента 9 формируются импульсы 22, которые поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11, а на выходе элемента 10 формируются импульсы 23, которые поступают на вычитающий вход счетчика 11. В результате число А на выходах счетчика 11 возрастает в первой г|оловине и уменьшается во второй половине каждого полупериода синхронизирующего сигнала 18, т,е. реверсивный счетчик

11 в данном случае выполняет роль формирователя сигнала 25, На вход установки счетчика 11 поступает сигнал 24 с выхода формирователя 6. который сбрасывает счетчик 11 в конце каждого полупериода, тем самым начало работы счетчика 11 жестко привязывается к началу каждого полупериода, что повышает надежность работы устройства путем исключения сбоев, возникших в предыдущем полупериоде. Число А (сигкал 25) с выходов счетчика 11 поступает на одни входы блока

12, на другие входы которого через элементы 4 поступает число В (сигнал 26) с аналого-цифрового преобразователя 3. На выходе блока 12 сигнал логической "1" существует тогда, когда число А меньше числа В (А<В), во всех других случаях сигнал на его выходе соответствует уровкю логического "О".

В нормальном режиме (интервал времени 0 — t>,,фиг. 2), когда А станет больше В, на выходе блока 12 формируется сигнал 27 логического "0, который инвертируется элементом 13 и сигнал 28 поступает на тактовый вход триггера 15. По фронту сигнала

28 переключается триггер 15, на прямом выходе которого формируется сигнал 29, Сигнал 28 инвертируется элементом 14 и . поступает на тактовый вход триггера 16, который переключается таким образом по срезу сигнала 28 и формирует на прямом выходе сигнал 30. При изменении числа В от

О до максимально возможного первая последовательность управляющих сигналов

29 сдвигается относительно синхронизирующего сигнала 18 на угол а в сторону отставания, а вторая последовательность управляющих сигналов 30 — на тот же самый угол в сторон, опережения.

1Лаксимально возможным значением числа В, при котором сохраняется нормальная работа устройства, является условие

В =- Акс. Действительно, в течение времени, cooTBGTGTBóþùåãо этому условию (сигнал 26 равен амплитуде треугольного напряжения 25, фиг. 2),.на выходе блока 12 форм руются сигналы 27 максимально hoaможной длительности, поэтому на выходе элемента 13 существуют узкие импульсы сигнала 28, и устройство в целом продолжает функционировать нормально. Длительность сигналов 28 равна двум периодам высокочастотных импульсов 17. Ограничение числа В на уровне числа Аи8к происходит следующим образом. Пусть входное

1 647812

40 напряжение аналого-цифрового преобразователя 3 достигает такой величины, что появляется сигнал логической "1" на выходе

его старшего (К+1) разряда. Тогда сигнал логической "1" появится на всех вторых входах блока 12..А это значит, что число В равно своему максимально возможному значению

Амакс и больше быть не может и, следовательно, при сколь угодно большой аналоговой величине на входе аналого-цифрового и реобразователя 3 работоспособность устройства для управления инвертором не нарушается, Для управления m-фазным инвертором необходимо иметь п каналов, подобных каналу 5 управления, Распределитель должен иметь четное количество выходов 2п. Сдвиг по фазе между выходными сигналами двух соседних выходов в таком распределителе равен 180/2п эл.град. В общем случае входы любого канала управления подключаются к i-ому и j-ому выходам распределителя, причем j = + и, так как именно эта пара выходов формирует две однофазные последовательности импульсов, сдвинутые относительно друг друга на 90 .

Отличительные особенности устройства; предельно возможная степень симметрии управляющих импульсов как в каждом канале управления, так и между каналами, так как степень несимметрии определяется в основном частотой генератора; высокое быстродействие, так как в основу устройства положен "вертикальный" принцип управления; высокая помехоустойчивость, так как аналоговый сигнал управления преобразуется в код и может передаваться в каналы управления rio высокопотенциальным, гальванически развязанным цепям; высокая стабильность параметров управляющих импульсов при воздействии дестабилизирующих факторов, так как вся информация передается, обрабатывается и хранится в цифровой форме.

Устройство отличается повышенной надежностью, так как сохраняет работоспособность при больших значениях входной аналоговой величины, Устройство целесообразно использовать для управления многофазными преобразователями постоянного тока в постоянный, выпрямителями с принудительной коммутацией вентилей и в особенности автономными инверторами напряжения

35 для систем бесперебойного электропитания, где требуются малые колебания модуля и фазы выходного напряжения инвертора.

Формула изобретения

Цифровое устройство для управления инвертором, содержащее задающий генератор, низкочастотный выход которого подключен к входу распределителя, (К-1)-разрядный аналого-цифровой преобразователь и каналы управления. каждый из которых содержит формирователь коротких импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, два элемента И, два элемента НЕ, реверсивный счетчик импульсов, блок сравнения кодов и два D-триггера, тактовый вход первого иэ которых подключен к выходу элемента НЕ, D-вход соединен с прямым выходом второго D-триггера, тактовый вход которого соединен с входом первого элемента Н Е, D-вход второго D-триггера соединен с входом формирователя коротких импульсов, с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первым выходом распределителя, второй выход распределителя, сигнал на котором сдвинут на 90 по отношению к первому, соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и через второй элемент НЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с высокочастотным выходом задающего генератора, выходы элементов

И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки соединен с выходом формирователя коротких импульсов, выходы соединены с первыми входами блокасравнения кодов,отл ича ю щееся тем, что, с целью повышения надежности работы инвертора, QH0 снабжено К элементами ИЛИ, каждый канал управгения снабжен третьим элементом НЕ, причем выход третьего элемента НЕ соединен с входом первого элемента НЕ, вход соединен с выходом блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ, первые входы которых подключены к выходу (К+1) разряда аналого-цифрового преобразователя, остальные К разрядов которого подключены соответственно к входам элементов ИЛИ.

1647812

Составитель В. Миронов

Техред М,Моргентал

Корректор В. Гирняк

Редактор M. Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 .—

З.аказ 1411 Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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