Генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции

 

Союз Советсиик

Социапистическик

Республик (61) Дополнительное и авт. свид-ву(22) Заявлено 170677(21) 2497216/24-07 (51)М, Кл.2 н 02 м 1/08

Н 02 P 13/16 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР но дмам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет (53» УДК 621. 316.. 727 (088. 8) Опубликовано 1510.79. Бюллетень Йо 38

Дата опубликования описания 15.1 0.79 (72) Авторы изобретения

В.E..Тонкаль, Э.Н.Гречко и О.П,Алымов. Институт электродинамики AH Украинской CCP (73) Заявитель (54 ) ГЕНЕРАТОР ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ РАБОТЫ

HHBEPTOPA И НЕСУЦЕЙ ЧАСТОТЫ

МОДУЛНЦИИ

Изобретение относится к области преобразовательной техники, в частности к системам управления автономным тиристорным инвертором, осуществ- g

:ляющим регулирование выходного напряжения и частоты наряду с улучшением формы кривой выходного напряжения за счет применения широтно-импульсной модуляции.

Известна система управлений инвертором (1), включающая в себя генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции, содержащая задающий генератор, делитель частоты., одновибратор, омический делитель напряжения, полупровод никовые реле,:.полупроводниковые клю :чи. Генератор имеет два выхода . по первому выходу формируется частота 6f (f — выходная частбта инвертора) т представляющая собой частоту повторения работы трехфазного инвертора, для случая однофазного инвертора она должна быть равной 2f; по второму выходу формирукггся импульсы несущей

ыастоты модуляции. При этом изменение несущей частоты модуляции при переходе в среднюю и нижнюю области частоты осуществляется при помощи ( двух полупроводниковых реле, подключенных к входу задающего генератора, что обеспечивает их срабатывание от входного управляюр его сигнала блока задающего генератора в функции выход .,ной частоты. Таким образом, срабаты« ванне полупроводниковых реле осуществляется входным аналоговым сигна" лом и не является функцией непосредственно выходной частоты задающего генератора. Это обстоятельство вносит неточность в определение граничных частот переключения, в результате чего при настройке следует учитывать частотные характеристики конкретной схемы задающего генератора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции (2), содержащий опорный генера=" тор, счетчик, блоки сравнения, реверсивный счетчик и наборник. Задание частоты осущес цвляется при помо- щи набопника. Блок сравнения получает информацию от счетчика и реверсивного счетчика. Число в реверсивном счетчике при помо4и второго блока сравнения и устройства разгона

692023 сравнивается с числом, хранящимся в наборнике. При изменении числа в наборнике возможны два случая: первый — число в наббрнике больше числа в реверсивном счетчике, второйчисло в наборнике меньше числа в 5 реверсивном счетчике. При этом на соответствующем выходе второго блока сравнения и соответствующем управляющем входе реверсивного счетчика появляется сигнал, при котором во время работы счетчик а пос тупающие от ус тройства. разгона импульсы суммируются или вычитаются, пока не выполнится условие равенства чисел в наборнике и реверсивном счетчике. Устройство разгона является преобразователем напряжение — частота с регулируемой частотой следования импульсов.

Преобразователь служит для создания аналогового сигнала частоты задающего Генератора, являющегося задающей величиной в системе регулирования найряжения, и представляет собой преобразователь одного анальгового сигнала - частоты в другом аналоговый сигнал — напряжение. Недостатками указанного генератора являются невысокая точность определения граничйых частот переключения и большие аппара, турные затраты.

Цель изобретения — повышение точ- ЗО ности определения граничных частот переключения, уменьшение аппаратуррых затрат при сохраненйи высокой точности выходной частоты и плавности ее регулирования, а также неоператив — З5 ного регулирования частотного диапа» зона сигналов сопровождения. Это достигается тем, то предлагаемый генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции в системе управления тиристорным автономным инвертором дополнительно снабжен линией задержки, регулятдром скорости г рступления входных импульсов реверсивного счетчика, дешифратором с наборниками кода граничных частот, четырьмя элементами И, формирователем переднего фронта и двумя триггерами с одним S- и двумя R-вхо-дайи, причем вход линии задержки .соединен с выходом первого блока сравнения, а выход — со вторым управляющим входом счетчика, входом делит еля частоты и входом синхронизации ! в торого блока сравнения, вход регуляора скорости поступления входи, 55 ймпульсов реверсивного счетчика соединен с выходом первого блока сравнения и входом синхронизации наборника, а выход — с импульсным входом реверсивного счетчика, первый вход дешиф- 60 ратора соединен с выходом реверсивного счетчика, а второй — с наборни-. ками кода граничных частот, вторые

Г ходы первых трех дополнительных элементов И соединены соответственно g5 с тремя выходами дешифратора, вход формирователя переднего фронта соединен с выходом делителя, а выход соединен с первыми входами первых трех дополнительных элементов И, первый триггер S-входом, а второй триггер вторым R-входом подсоединены к выходу первого дополнительного элемента И, первый и второй триггеры первыми R-входами — к выходу второго дополнительного элемента И, первый триггер вторым R-входом и второй триггер S-входом — к выходу третьего дополнительного элемента И, прямые выходы первого и второго тригrеров подключены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, и ко вторым входам оцно. вибратора, а инверсные выходы первого и второго триггеров подключены соответственно на первый и второй входы чертвертого дополнительного элемента И, на третий вход которого подключен выход делителя частоты и выход которого подсоединен к третьему входу элемента ИЛИ.

На фиг.1 дана схема описываемого генератора частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции в системе управления (Су) тиристорным автономным инвертором; на фиг.2— временные диаграммы работы генератора: a †в верхнем диапазоне частот, б — в среднем диапазоне частот, в в нижнем диапазоне частот.

Генератор частоты повторения работы инвертора в несущей частоты модуляции в системе управления автономным инвертором содержит делитель частоты 1, опорный генератор 2, счетчик 3, блок 4 сравнения, реверсивный счетчик 5, блок б сравнения, наборннк

7 выходной частоты, линию задержки 8, регулятор 9 скорости поступления входных импульсов реверсивного счетчика, формирователь 10 переднего фронта, дешифратор 11, элементы И 12, И 13, дополнительный ; элемент И 14, элемент ИЛИ 15, одновибратор 16, дополнительные элементы И 17-1 9, триггеры 20 и 21, наборник 22 кода граничных частот и кнопку Запись 23.

Генератор работает следующим образом.

Опорный кварцевый генератор 2 вырабатывает частоту f „, которая поступает на счетчик 3. В момент равенства состояний реверсивного счетчика 5 и счетчика 3 блок. 4 сравненйя вырабатывает. выходной импульс; Сброс, который поступает на счетчик 3, линию задержки 8, регулятор 9 скорости поступления входных импульсов реверсивного счетчика и наборник 7. При поступлении .импульса Сброс на счетчик 3 блокируется прохождение сигналов опорного гене- ратора 2 на вход счетчика 3. Импульс

692023 Сброс, пройдя регулятор 9 скорости поступления входным импульсов реверсивного сче тчика, поступает на вход реверсив ного счетчика 5 и в зависимости от выходных сигналовблока 6 сравнения суммирует, вычитает или оставляет без изменений код, записанный в реверсивном счетчике.

Кроме того, импульс Сброс, пройдя линию задержки 8, которая в общем случае представляет собой стабильный одновибратор с фиксированной длительностью импульса, определяемой временем срабатывания блока 6 сравнения, и выходной формирователь заднего фронта импульса одновибратора fsb1x поступает на делитель"частоты 1, счетчик .,3 и блок 6 сравнения. Период выходной частоты Квь|z при этом равен

ТВык тon + П) где

30 — число, записанное при помощи наборника 7 в реверсивный счетчик 5;

Т „ — период опорной частоты генератора 2; 25

Ю„- время задержки сигнала ™ Сброс линией задержки 8.

Выходная частота при этом выражает1ся формулой

Вых гт „+ „"

При поступлении импульса выходной частоты f>b Ha счетчик 3 на другой

;его выход начинает поступать частота и п опорного генератора 2„

В работе схемы возможны три слу-. чая.

1 случай. Число, записанное s наборнике, больше числа, записанйого в реверсивном счетчике. В этом слу- 40 чае реверсивный счетчик суммирует поступающие на -его импульсный вход через регулятор 9 скорости импульсы

1 Сброс т 1:

П случай. Число, записанное в наборнике, меньше числа, записанного в реверсивном счетчике. В этом случае происходит вычитание поступающих на импульсный вход реверсивного счет чика импульсов, Сброс .

Щ случай. Число, записанное в на борнике, равно числу, хранящемуся в . реверсивном счетчике. В этом случае .реверсивным счетчиком 5 поступающие на его импульсный вход импульсы не 55 .Воспринимаются, т.е. число, хранящееся в реверсивном счетчике, не. изменяется.

Выходные шины реверсивного счетчика 5 соединены также с первыми 60 входами дешифратора 11, вторые входы которого соединены с наборником 22 кода граничных частот.

Дешифратор 11 обеспечивает на каждом из трех своих выходов (в общем случае их может быть п) сигнал, соответствующий единице только при вполне определенной сис.геме выходных сигналов реверсивного счетчика 5, которая в свою очередь определяет диапазон выходной частоты fgb и значения граничных частот выходной частоты, записанных в наборнике 22 кода граничных частот, которые могут неоперативно регулироваться.

При появлении сигнала на первом выходе дешифратора 11 и в момент прихода синхронизирующего импульса частоты 6f от формирователя 10 переднего фронта на выходе элемента И 17 появляется сигнал, который сбрасывает триггер 21 в нулевое состояние, а триггер 20 устанавливает в единичное, т. е.

P = 1 Р„= 0 P = О, Р = 1.

При появлении сигнала на третьем выходе дешифратора 11 и в момент появления синхронизирующего импульса частоты 6f от формирователя 10 перед него фронта на выходе элемента И 19 появляется сигнал, сбрасывающий триггер 20 в нулевое состояние и устанавливающий триггер 21 в единичное, т.е.

Р = 0 Р = 1 Р2 — — 1, Р2--. 0 °

При появлении сигнала на втором выходе дешифратора ll и в момент прихода синхронизирующего импульса частоты 6й от формирователя 10 переднего фронта и на выходе элементаИ 18 появляется сигнал, сбрасывающий триггеры 20 и 21 в нулевое состояние, т.е.

P = 0i Рл — — 1, P = О, P = 1. .Сигнал,Рл поступает на второй вход

:элемента И 12, à íà его первый вход от делителя частоты 1 приходит частота 12f. Сигнал Р поступает на второй вход элемента И 13, на первый вход которого от делителя частоты 1 приходит частота 24f. Сигналы Р и Р поступают на вторые входы элемента

И 14, при этом на его первый вход

:от делителя частоты 1 поступает час:тота 6f. Выходы элементов И 12-14

:соединены с входами элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с первым входом одновибратора 16, на вторые входы которого поданы сигналы Р и„Р блока определения диапазона.

Таким образом, верхнему диапазону выходной частоты йв„,„ > Й соответст вуют единичные сигналы на инверсных выходах триггеров 20 и 21 и нулевые сигналы на прямых выходах этих триггеров.В этом случае па первый вход одновибратора через элемент И 14- н элемент ИЛИ 15 поступает частота

6f (см. фиг.2,а);

Среднему диапазону выходной частоTH f gpss < f з „ Й р соответствует

692023

8 единичный сигнал на прямом выходе триггера 20 и нулевой сигнал на прямом выходе триггера 21. В этом случае на первый вход одновибратора

4ерез элемент И 12 н элемент ИЛИ 15 поступает частота 12f (см. Фиг.2,б) °

Нижнему диапазону выходной частоты f c f соответствует единичный

ВЫХ - ГР1 сигнал на прямом выходе триггера 21 и нулевой сигнал на прямом выходе триггера 20. В этом случае на первый вход одновибратора через элемент

И 13 и элемент ИЛИ 15 поступает частота 24f (см. фиг.2,в) .

Таким образом, выходная частота инвертора, как и сигналы сопровожде ния частоты, определяются двоичным кодбм числа, хранящегося в реверсивном счетчике и соответствующего ему десятичного числа, набранного на наборнике, а не входиым аналоговым сигналом задающего генератора.

Использование опорного генератора с кварцевой стабилизацией в предлагае- мой схеме генератора частоты повто-" рення работы инвертора и несущей час- тоты модуляции в су тиристорным авто- 25

: номным инвертором позволяет получить в общем случае любую выходную частоту инвертора в заданном диапазоне с высокой стабильностью и заданной точностью. 30

Переход от одного значения вЫходной частоты инвертора к другому осуществляется не скачком, а йоследо.вательно, проходя ряд промежуточных частот, при этом скорость достижения 35 вновь набранного значения выходной частоты регулируется и определяется на аналоговым сигйалом регулятбра, а строго определенными значениями коэффициентов деления делителей 40 частоты, данная система управления позво ляет достаточно просто осуществить согласованкЖ работы тиристорного . автономного инвертора в комплексе 45 с ЭЦВМ, так как выходная частота — инвертора и сигналы сопровождения частоты определяются двоичным кодом числа, набранного на наборнике, что

" веоьма важно для создания автоматизированного электропривода.

Кроме того, схема определения диа-„ пазона частоты, состоящая из наборника кода граничных частот, дешифратора, Йлементов И и триггеров, синхронизировайа частотой 6f, т.е.изменение несущей частоты модуляции кривой выходного напряжения синхронизировано частотой 6f и таким образом осуществляется в моменты начала интервалов повторяемости работы трехфазного» Щ инвертора. Поэтому переход можно осуществить при любой глубине модуляции кривой выходного сигнала, тогда как в известной системе управления полупроводниковые реле частоты осущест- 5! вляют выработку команд в лЮбой момент времени, вследствие чего переход от одной структуры напряжения к другой можно осуществлять только при величине (0,5.

Наличие наборника кода граничных частот в схеме определения диапазона частоты позволяет осуществить запись соответствующего значения кода непосредственно с передней панели устройства, что упрощает настройку, а также изменение частотного диапазона сигналов сопровождения и расширяет ее функциональные воэможности.

Данная схема генератора частоты повторения работы инвертора и несущей частбты модуляции в СУ тиристор- . ным автономным инвертором позволяет, используя достигнутый уровень развития технологии и схемотехники современной элементной базы — интегральных схем, при расширении функциональных возможностей избежать дополнитель ные аппаратурные затраты.

Изобретение .может быть использоваНс> при разработке тиристорных уст-. ройств частотного управления асин-. хронным электроприводом с короткозамкнутым ротором, а также бортовых систем энергоснабжения, обладающих малыми весами и габаритами устройств .

Данная система управления может быть полностью реализована на интегральных схемах.

Формула изобретения

Генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции в системе управления тиристорным автономным инвертором, содержащий опорный генератор, выход которого подключен к импульсному входу счетчика, выход которого соединен с первыми информационными входами первого блока сравнения, вторые информационные входыккоторого соединены с выходом"реверсивного счетчика, а выход первого блока сравнения соединен с первым управляющим входом счетчика, второй блок сравнения, первые информационные входы которого соединены с выходом реверсивного счетчика, вторые информационные входы - с выходом наборника выходной частоты, первый управляющий вход которого соединен с кнопкой Запись, а два выхода второго блока сравнения соединены с управляющими входами реверсивного счетчика, к делитель частоты с промежуточными выходами, каждый из которых подключен. к одному из двух входов .элементов

И, а выходы элементов И через элемент

ИЛИ подключены к первому входу одновибратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения граничных частот переключения, уменьшения аппаратурных затрат при сохранении высокой

692023 точности выходной частоты и плавности ее регулирования, а также неоперативного регулирования частотного диапазона сигналов сопровождения, он дополнительно снабжен линией задержки, регулятором скорости пос- тупления входных импульсов реверсивногоо счет чик а, дешифр атором с наборниками кода граничных частот, четырьмя элементами И, формирователем переднего фронта и двумя триггерами с одним Б- и двумя R-входами, причем вход линии задержки соединен с выходом первого блока сравнения, а выход — со вторым управляюшим входом счетчика, входом делителя частоты и входом синхронизации второго блока сравнения, вход регулятора скорости поступления входных импульсов реверсивного счетчика соединен с выходом первого блока сравнения и входом синхронизации наборника, а выход - с импульсным входом реверсивного счетчика, первый вход дешифратора соединен с выходом реверсивного счетчика, а второйс наборниками кода граничных частот, вторые входы первых трех дополнительных элемейтов И соединены соответственно с- тремя выходами дешифратора, .вход формирователя переднего фронта соединен с выходом делителя, а выход ЗО соединен с первымн входами первых трех дополнительных элементов И, первый триггер 8-входом, а второй триггер вторым R-входом подсоединены к выходу первого дополнительного элемента И, первый и второй триггеры первыми Е-входами — к выходу второго дополнительного элемента И, первый триггер вторым R-входом и второй триггер Я-входом — к выходу третьего дополнительного элемента И, прямые выходы первого и второго триггеров подключены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов

И и ко вторым входам одновибратора, а инверсные выходы первого и второго триггеров подключены соответственно на первый и второй входы четвертого

Дополнительного элемента И, на третий вход которого подключен выход делителя частоты и выход которого.подсоединен; к третьему входу элемен-. та ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство по эаявке 9 2134417/24-07, кл. Н 02 Р 13/16, 1975.

2. Siemens Zeitschvif1, 45, Jahrgancy, September 1971, Heft 9, 8 ° 56 1 ь1э 620; 9/71 .

692023

P) а и

„а

Р!

5 г

Я»

Фиг. г

Составитель О. Парфенова

Редактор А.Пейсоченко Техред М.Петко Корректор Г.Решетник .Заказ 6234/48 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4