Устройство автоподстройки частоты инвертора

 

Союз Советски к

Социалистических

Республик

О П И C А Й И Е („,74 f 4()8

ЙЗОБРЕТЕН ЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное и авт. свиЛ-ву (22) Заявлено 16.01.78 (21) 2571275/24-07 (53)М. Кл.

Н 02 P 13/16 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет (53) УДК 621. .3 14. 57 (088.8) йо делам изооретеинй и открытий

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень №22

Дата опубликования описания 18.06.80 (72) Авторы изобретения

А. В. Иванов, П. С. Ройзман и А. Х. Узянбаев

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ABTOHOg CTPOAKH ЧАСТОТЫ

ИНВЕРТОРА

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно. к устройствам регулирования частоты выходного напряжения инверторов, и может быть использовано, например, для автоподстройки частоты выходного напряжения электротермических установок с тиристорными инверторам и.

Известнс устройство автоподстройкн частоты инвертора, содержащее функцио1в нальный преобра зователь, . пороговый элемент, фильтр, усилитель и управляемый тактовый генератор 1)

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению явля15 ется устройство автоподстройки частоты, содержащее фазовый дискриминатор, фильтр, усилитель и управляемый генератор тактовых импульсов 21.

Недостатком такого устройства яв- 1 ляется сравнительно узкий диапазон частот, в котором возможна нормальная автоподетройка. Так, если изменейие частоты инвертора велико, возможен режим работы устройства с подстройкой не основной, а кратной ей частоты, Цель изобретения «расширение диапазона частот.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве автоподстройки частоты инвертора, содержащем двухвходовой логический элемент И, первый вход которого является общим входом устройства, а вьвсод через фильтр связан с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого является входом для опорного сигнала, .". выход соединен со входом управляемого генератора тактовых импульсов, фильтр выполнен управляемым, выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом элемента И и, кроме того, в него дополнительно введены два ждущих генератора, элемент вычитания импульсов и релейный элемент, причем вход первого ждущего генератора соединен с выходом элемента И, вход второго - с выходом генератора тактовых импульсов, выходы обоих ждущих геяера741408 4

15

30 о =к„(о -о„), 40

55 торов соединены с соответствующими входами элемента вычитания импульсов, выход которого через релейный элемент связан с управпяющим входом фильтра.

Ждущие генераторы импульсов могут быть выполнены, в частности, в виде дифференцирующих цепочек, элемент вычитания на диодах, а релейный элемент в виде ключевого элемента с интегрирующим фильтром на входе.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства автоподстройки частоты инвертора; на фиг. 2 — временные диа граммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 - вариант выполнения устройст, BB °

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал 1)>х с нагрузки инвертора (усиленный и ограниченный) подается йа вход элемента 1 И, где сравчивается с выходным сигналом генератора 4 тактовых импульсов. Выходной сигнал элемента И, пропорциональный фазовому углу, подается через фильтр 2 на первый вход дифференциального усилителя 3, где сравнивается с опорным сигналом Оор . Усиленный разностный сиг-. нал О„подается на вход управляемого генераторе, 4 тактовых импульсов. С вы-. хода элемента 1 И и с выхода генератора

4 тактовых импульсов через соответствующие ждущие генераторы 5 и 6 сигналы подаются на входы элемента 7 вычитания импульсов. Сигнал раэностной частоты подаетоя на релейный элемент

8, управляющий коэффициентом передачи фильтра 2, В работе устройства можно выделить два режима — режим захвата и режим нормальной работы. В первом случае частота инвертора много ниже частоты резонанса нагрузки. При этом частота тока в нагрузке может не совпадать с частотой выходного тока инвертора, но является кратной ей, т.е. превышать ее в 2-3 и более раз, На фиг. 2 показан режим захвата для случая, когда частота в нагрузке в два раза превьйцает частоту инвертора, На диаграммах приведено: ) у, - выходной сигнал (напряжение или ток нагрузки инвертора, усиленные и ограниченные); 13 - выходной сигнал

r генератора тактовых импульсов, определяющий частоту выходного тока инвертора; Ос - выходной сигнал элемента И, 0 - выходные импульсы ждушего геИГ непатора 6, запускаемого с выхода генерачора 4 тактовых импульсов;.U > выходные импульсы ждущего генератора

5, запускаемого с выхода элемента 1 И; or - выходной сигнал элемента .7 вычитания импульсов.

Элемент 1 И работает таким образом, что выходной сигнал появляется только тогда, когда на обоих входах имеются сигналы, При этом длительность выходных импульсов элемента И пропорциональна фазовому углу между выходным напряжением генератора тактовых импульсов U и входным сигналом Ов

Частота этих импульсов определяется частотой входного сигнала 013> ° Для сравнения частот обоих сигналов Ос и

0, их унифицируют с помощью ждущих генераторов 5 и 6, Эти генераторы при поступлен ии на вход сигнала выдаютимпульсы стабильной амплитуды и длительности 0,4 и Uö„. Далее одинаковые ис импульсы сравниваются в элементе 7 вычитания импульсов. Так как в режиме захвата частоты импульсов на обоих входах не совпадают по времени по указанным причинам, то на выходе элемента вычитания появляются импульсы разностной частоты, которые воздействуют на релейный элемент, изменяющий коэффициент пер еда чи фильтра. Пр и этом начи на ет изменяться и выходной сигнал 13 фильтра

1, подаваемый на вход усилителя 3. Так как выходной сигнал усилителя U> явля ется управляющим для генератора тактовых импульсов и определяется как где К с — коэффициент усиления усилителя 3, то соответственно изменяется и частота генератора. Это изменение частоты будет происходить до тех пор, пока на выходе элемента вычитания импульсов будут присутствовать разкостные импульсы, т.е. до тех пор, пока частота входного сигнала не станет равной частоте генератора. На этом режим захвата заканчивается, на нагрузка еше не является настроенной в резонайс. Настройка осуществляется обычным путем с помощью элемента И, индицируюшего фазовый угол, сигнал которого сравнивается после фильтрации с опорным сигналом, При этом частота генератора изменяется до тех пор, пока фазовый угол не достигнет требуемого, например, фазового угла> соответствующего резонансу. В нормальном режиме сигнала на выходе элемента вычитания импульсов нет и, сле5 74f4 довательно, релейный элемент не воздействует на фильтр.

На. фиг. 3 приведен пример конкретной реализации устройства, где дополнительно обозначены диоды элемента вычитания (9, 10, 11), интегрирующий фильтр (12), ключевой элемент (13). едушие генераторы 5, 6 могут быть выполнены, в частности, в виде дифференцируюших цепочек, элемент вычитания 7 — на диодах io

9, 10, 11, а релейный элемент 8 - в виде ключевого элемента с интегрируюшим фильтром на входе.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает значительно расширен- д ный диапазон частот, при котором возможны нормальный захват и автоподстройка частоты, 20

Формула изобретения.1. Устройство автоподстройки частоты инвертора, содержащее двухвходовой логический элемент И, первый вход которого является общим входом устройства, а 25 выход через фильтр связан с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого является входом для опорного сигнала, а выход соединен со входом управляемого генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения диапазона частот, в нем фильтр выполнен управляемым, выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом элемента И, и 35

08 6 в него дополнительно введены два ждущих генератора, элемент вычитания импульсов и релейный элемент, причем вход первого ждущего генератора соединен с выходом элемента И, вход второго - с выходом генератора тактовых импульсов, выходы обоих ждущих генераторов сое-. динены с соответствующими входами элемента вычитания импульсов, выход которого через релейный элемент связан с управляющим входом фильтра.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что генератор тактовых импульсов выполнен с дополнительным инверсным выходом, связанным со вторым ждущим генератором импульсов, причем оба ждущих генератора импульсов выполнены в виде дифференцируюших цепочек, элемент вычитания импульсов выполнен в виде трех диодов, причем анод первого из них соединен с .выходом первого ждущего генератора, катод второго— с выходом второго генератора, катод третьего — со входом релейного элемента, а оставшиеся электроды диодов объединены„ а релейный элемент выполнен в виде ключевого элемента с интегрирующим фильтром на входе.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 573899, кл. Н 04 l 7/04, 22.01.7 6

2. Патент ФРГ М 2206279, кл, Н 02 3 3/38, опублик. 03.02.77.

741408

Составитель А. Сытин

Редактор О. Колесникова Техред Л.Теслюк Корректор М. Немчик

Заказ 3333/9 Тираж 783 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4