Устройство для управления трехфазнымавтономным инвертором

 

Свез Севетскмя

Сецнаанстнческмя

Исеублмк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ (61) Дснтолнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110379 (21) 2733963/24-07 (5! ) М. Кл. с присоединением заявнм ¹ (23) Приоритет

HP 13/18

Государственный комитет

СССР ло делам нзобретенкй н открытнй

Опубликовано 280281 бюллетень Н9 8

Дата опублнкования описания 280281 (53) УДК 621 316 .727 (088.8) (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано при построении систем упранления автономными инверторами напряжения с широтноимпульсной модуляцией (ШИМ).

Известно устройство, содержащее тактовый генератор с заторможенными мультивибраторами, выходы которых соединены со схемой коммутации, генератор опорной частоты, выход которого также соединен со входом схемы коммутации, а выход ее соединен с мостовым инвертором. Заторможенные мультивибраторы преобразуют импульсы тактовой частоты в последовательность 15 импульсов заданной скважности для ступенчатой опроксимации синусоиды.

Импульсы генератора опорной частоты поступают на схему коммутации, которая пропускает соответствующие пос- 20 ледовательности импульсов на мостовой инвертор (1).

К недостаткам данного устройства относится то, что закон модуляции зависит от параметрических измерений в системе и регулиронание выходного напряжения связано с регулированием ряда заторможенных мультинибраторов.

Наиболее близким к предлагаемому является у тройство для управления 3О инвертором с ШИМ на интегральных схемах, содержащее э адающий генератор, выход которого соедин ен со входами счетчи ка инт ерн алов и счетчи ка длительности импульсов, схем совпадения, входы которых соединены с выходами счетчиков, а выходы — со входами схемы собрания, формирователь трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, преобразователь аналогового управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход через схему запрета — со входами счетчиков длительности импульсов, выход cxenm собирания соединен со вторым входом схемы запрета, а также с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а выходы— с анодными и катодными группами мостового инвертора. С помощью счетчика интервалов период выходного напряже ния разделяют на равные интерналы, число которых равно числу импульссн управления, а длительность импульсон на каждом интервале счетчик длительности представляет рядом последова809470 тельных натуральных чисел, величина которых промодулирована по синусоидальному закону. Заданные числа фиксируют схемами совпадения (2). !

1едco:=-тка(,(и данного устройства

=: вл яют с я H едостаточная надежность, ; BI< (

Кс(К Н Е ОбССПЕЧИЭаЕТС Л ТОЧНая ФИ КСа ция момен "B начала формированг(я трехU»-»ОТH - — M(»g» HViРОHBHH О» 0 ВЫ1$ п(.=«ь:зсбр: ения — повы(((ение надежости устрос(ства и точности соответст D!I л ви. .<Од(«ых напр яжений закону ПОе сбразован (R, ПоставлеHHB::;ц:Ель дОСтИГаетсЯ тЕм, то " уcTBQAcTBQ для управления трех(Ьазны(< автово (н(-.м инвертором, работающим В ре <Н е И(М, содержащее 3ma%ЦИИ» (— («»» .> а (Ор (с(Х ОВОй Чс(СТОТЫ«СЧЕТ чики длительности импульсов первые

ВХОДЫ КОТО(ЫХ С: ((«ДННРНЫ " ВЫХОДОМ г(реобразователя аналогового управляюГ» ГО Х ВГ(РЯ)((Е НИ Я В Чс»С ОТУ, а ВЫХОДЫ с (.ервым(< входами элементов совпаде(<ггя, вторые входы которых соединены с:=:ыхо —,Ом формирователя трехфазного прямоуголь:- огс напряжечия частоты мо .„-.(: «(г(((, трет.:,и — с выходом счетчик((интервалов, а первые выходы элеме:., "ОВ сов((а,г(е(яя соединены с соответствующими Входами блока обратной связи, выход которого соединен с одним из входов преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, вторые и третьи выходы элементов совпадения — с выводами для подключения 40 к вентилям анодной и катодной групп соответствующей фазы инвертора, а четвертые выходы — с третьими входами счетчиков длительности импульсов, ввод(«H делит е((ь частоты с синхронизи- 45 рующим блоком, адин из выходов которого соедине-f со вторым входом преОбразователя аналогового управляющего напряжения в частоту и со вторыми входами счетчиков длительности импуль-5О сов, второй выход — со входом cчетчи <В интервалов, первый вход синхОонизирующегo блока соединен с выходом задающего генератора тактовой частоты, второй вход — с выходом формирователя трехфазного прямоугольно-

ra напряжения, а третий — с выходом счетчика интервалов, и делитель частоты, вход которого соединен с третьим выходом синхронизирующего блока, первый выход — co входом форми- 60 рователя —..рехфазного прямоугольного напр яжени я, а второй — с чет вертим входом сиихронизируюцего блока.

Синхронизирующий блок совместно с делителем частоты фиксирует начало Я

Формирования широтно-модулированного выходного напряжения, жестко синхронизируя начало каждого интервала с началом каждого импульса, а также уменьшает вероятность сбоев. Установка блоков устройства в исходное состояние при включении источника питания осуществляется по рабочим цепям, что повышает надежность устройства.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; HB Фиг. 2 — структурная электрическая схема блока синхронизации; на фиг. 3 — временные диаграм(я(, гоясняющие работу устройства при вклю

Устройство для управления трехфаэным автономным инвертором, работающим в режиме ШИМ (фиг. 1), содержит задающий генератор тактовой частоты

1, счетчика 2-4 длительности импульсов, первые входы которых соединены с выходом преобразователя 5 аналогово"o управляющего напряжения в частоту. Выходы счетчиков длительности импульсов 2-4 соединены с первыми входами элементов совпадения 6-8, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а третьи — с выходом счетчика 10 интервалов. Первые выходы элементов

6-8 совпадения соединены с соответствующими входами блока 11 обратной связи, выход которого соединен с первым входом преобразователя 5 аналогового управляюцего напряжения в частоту, а вторые и третьи — с ветилями анодной и катодной групп соответствующей фазы инвертора. В устройство введены также синхронизирующий блок 12, один из выходов которого соединен со вторым входом преобразователя 5 аналогового управляюцего напряжения в частоту и со вторыми входами счетчиков

2-4 длительности импульсов, второй выход — со входом счетчика интервалов, пеРвый вход — с выходом задающего генератора 1 тактовой частоты, второй вход — с выходом формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения, а третий — с выходом счетчика 10 интервалов, и делитель 13 частоты, вход которого соединен с третьим выходом синхронизирующего блока 12, первый выход соединен со входом формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения, а второй с четвертым входом синхрониэирующего блока 12. Четвертые выходы элементов совпадения 6-8 соединены с третьими входами счетчиков 2-4 длительности импульсов.

Синхронизирующий блок 12 (фиг.2) выполнен в виде двух элементов 14 и 15 задержки импульсов, входы которых соединены с выходом задающего генератора, а выходы — co входами эле809470

Формула изобретения ментов 16 и 17 И, выходы последних соединены со входами триггеров 18 и 19. Первые выходы триггеров 18 и

19 соединены соответственно с первыми входами элементов 20 и 21 И, а вторые — со входами элемента 22 И. Выходы элементов 20 и 21 И соединены с первыми входами э.цементов 23 и 24

ИЛИ . Выход элемента 22 соединен со вторыми входами элементов 23 и 24, со вторыми входами счетчиков 2-4 длительности импульсов и со входом преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту. Выход генератора 1 тактовой частоты также соединен со вторым входом элемента

22 И и со вторыми входами логических 15 элементов 20 и 21. Выход счетчика 10 интервалов соединен со вторым входом элемента 17 И, а выходы делителя 13 частоты и формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты gQ модуляции соединены со вторым и третьим входами элемента 16 И.

При включении устройства триггеры

18 и 19 устанавливаются в состояние, разрешающее прохождение импульсов за- 25 дающего генератора 1 тактовой частоты с частотой f = 2Nf„, где N — число тактовых интервалов, à f„ моделируема частота, через элементы 20 и

21 И и элементы 23 и 24 ИЛИ на зход делителя 13 частоты и на вход счетчи- З ка 10 интервалов. С выхода делителя

13 частоты импульсы с частотой f=6f н подают на вход формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции. B момент времени (Фиг. 3) делитель 13 частоты и формирователь 9 импульсов U устанавливаются в исходное состояние, предшествующее первому интервалу разбиения. Инвертированные напряжения 40 цз-1 н " э 1 и напряжения "9- и Б,- поступают на входы элемента

16 И, разрешая прохождение этого же импульса U, задержанного элементом

14 задержки, на вход триггера 18, 45 что приводит к его переключению. При этом напряжение U < запрещает прохождение импульсов U на вход делителя 13, а напряжение U < поступает на вход элемента 22 И. С момента времени t< формирователь трехфазного прямоугольного напряжения, не изменяя своего состояния, ждет установки остальных элементов устройства.

В момент времени t счетчик 10 интервалов импульсом устанавливается в состояние, предшествующее первому интервалу разбиения. Инвертированные напряжения Ц<,,...,ею поступают на вход элемента 17 И, разрешая прохождение этого же импульса U задер- 60 жанного элементом 14 задержки импульсов, на вход триггера 19,что приводит

x его переключению. При этом напряжение U<> запрещает прохождение импульсов Uq на вход элемента 21, а напря- 65 жение U,ð поступает на вход элемента 22. В момент совпадения напряжений U,C-3 и П,р разрешается работа всего устройства управления: импульсы поступают на вход элемента 22 И и с выхода этого элемента — одновременно. на входы делителя 13 частоты, преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту счетчика 10 интервалов и счетчиков 2-4 длительности импульсов, устанавливая последние в нулевое состояние. Выходные импульсы преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту U поступают на входы счетчиков 2-4 длительности импульсов,которые представляют длительности импульсов управления рядом последовательных натуральных чисел, величина которых модулирована на синусоиде.

Выходные сигналы счетчиков 2-4, неся информацию о длительности импульса управления на данном интервале разбиения, поступают на первые входы элементов 6-8 совпадения на вторые

> входы которых поступают выходные напр яжения Ью, ...U счетчи ка 10 интервалов, неся йнформацию о порядковом номере интервала, а на третьи входы — выходные напряжения Ug q ...U 6 формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, производящие распределение импульсов управления по вентилям инвертора.

После сформирования на данном интервале рабиения длительности импульсов тактовой частоты для каждой фазы элементы 6-8 совпадения фиксируют данные значения, останавливая счетчики 2-4 и формируя сигнал управления вентилями инвертора, подавая сигнал на блок 11 обратной связи. После совпадения сигналов со всех элементов

6-8 совпадения, т.е. после сформирования максимал ьнсго по длительности импульса управления, блок обратной связи подает сигнал на остановку преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту. После этого устройство готово к формированию следующего импульса управления.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность управления инвертором и точность формирования трехфазного синусоидального напряженияя, а также осуществлять независимое регулирование частоты и амплитуды выходного нагряжения во всем диапазоне регулирования.

Устройство для управления трехфаз— ным автономным инвертором, содержащее задающий генератор тактовой частоты, счетчики длительности импульсов, первые входы которых соединены с выходом преобразователя аналогового уиравляющего напряжения в частоту, а выходыс первыми Входами элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модулядии, третьи — с Входом c÷erчика интервалов, а первые Выходы элементов совпадения соединены с соответствуюшими входаьи блеза обратной связи, Выход которого .†.Оединен с одним из

Входов преобразователя аналогового управляющегО напряжения В частоту

Вторые и третьи Выходы элементов сОВпадения с ВыВОда""и дл.,- подклю чения к Вентилям анодной и катодной групп coori =Tcrã;;:-"- ей Фазк fIHВертоpa а -1етвертые = с третьими Входа- 1 5 ми счет иков дл Iråëüности им ульсов, О т Л и Ч а Ю Щ Е С Я - Мю -тог печью повышения его надежностiI н т О"

НосТН ссответствия Выходных напряжений закону преобразования, оно снаб- Я9 жечо делителем Mécòоты C синхрОниэирующим блоком, один из Выходов которого соединен со Вторым Входом преобраэователя аналогового управляющего напряжения в частоту и со вторьцы входами счетчиков длительности им— пульсов, второй выход — со входом счетчика интервалов, первый вход синхронизирующего блока соединен с

Выходом задающего генератора тактоВой частоты, второй вход — с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напрямения, а третий — с выходом счетчика интервалов, вход делителя частоты ссединен с третьим выходом синхронизирующего блока, первый выход — со Входом формирователя трехфазного прямоугольнсго напряжения, а второй — с .етвертым входом синхронизируmщeго блока.

Источники информации пр:-..нятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 542323, кл . Н 02 Р 13/16, 31.11.77.

2. Электронная техника и автоматика. Под ред. fO.È .Конева, вып. 6, Y:., советское радио, с. 85-88, 809470

"М

111В/У

Жю/) и

N8r/ и„/ и„/ с

Фиг.3

ВНИИПИ Заказ 452/73 Тираж 741 Подписное

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