Многоканальное устройство для управ-ления -фазным инвертором

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

81З66Ч (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) 3аявлено 20. 06. 79 (21) 2785382/24-07

Р1) М. Кл.

Н 02 P 13/18 с присоединением заявки Но (23) Приоритет—

Государственный квинтет

СССР

ho федаи нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 15.03.81. Бюллетень Ио10 (53) УДК 621.316. .727(088.8) Дата опубликования описания 15. 03. 81 (72) Авторы изобретения

А.Г. Азаров, С.И. Королев, В.В. Полонский и Г.И. Цветков

Научно-исследовательский институт автоматйки. и электромеханики при Томском институте: автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (71) 3а яв ител ь (54 ) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

m -ГЛАЗНЫМ ИHBEPTOPOM

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам.управления вентильными преобразователями и может быть использовано для управления многофазным автономным инвертором.

Известно устройство для управления преобразователем, содержащее в каждой фазе двоичные счетчики импульсов и общий для всех счетчиков генератор импульсов, число импульсов на выходе которого пропорционально управляющему напряжению (1) .

При увеличении частоты импульсов счетчики заполняются быстрее и фаза управляющих импульсов уменьшается.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления преобразователем, содержащее в каждом канале формирователь синхронизи- 2О рующих импульсов, счетчик импульсов, блок совпадения и формирователь управляющих импульсов, .а также общий для всех каналов генератор высокочастотных импульсов, который выпол25 нен управляемым с частотой, зависящей от напряжения управления 2 .

Импульсы от высокочастотного ге- нератора через схемы совпадения поступают на счетный вход счетчиков. При ЗО изменении напряжения уравления изме— няется и частота выходных импульсов ге нератора, что приводит к изменению фазы управляющих импульсов.

Недостатком данного устройства яв— ляется изменение фазы выходного напряжения инвертора, которое при изменении угла регулирования в пределах

0-180 эл. град . составляет 0-90 .эл. груд.

Цель изобретения — повышение точности регулирования путем обеспечения неизменности фазы выходного напряжения инвертора при регулировании.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном устройстве, содержащем задающий генератор, кольцевую пересчетную схему на 2п (п=1<2i3. ) триггерах, в каналов управления, каждый из которых содер— жит фазосдвигающий блок, и общий для всех каналов источник управляющего напряжения, каждый канал управления снабжен блоком задержки, содержащим элемент ИСКЛЮЧАКЦЕЕ ИЛИ последовательно соединенные реверсивный счетчик импульсов, элемент ИЛИ-НЕ и тактируемый RS -триггер, и формирователем счетных импульсов, содержащим два элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ и два двухвходо81 3669 вых блока совпадения, одни входы кото-. рых объединены и подключены к выходу задающего генератора, другой вход каждого блока совпадения подключен к выходу соответствующего элемента

ИСКЛЮЧАКЦЕЕ ИЛИ входы одного иэ которых подключены к прямым„ а входы другого — к инверсным выходам 1 -го и

j-го триггеров кольцевой пересчетной схемы,. причем j=i+n, выходы указанных блоков совпадения подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика импульсов, вход установки которого через элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к инверсному выходу фазосдвигающего блока и к прямому выходу тактируемого яБ-триг- гера, управляющие входы которогс подключены к выходам j -го триггера, кольцевой пересчетной схемы, а тактовый вход через элемент ИЛИ-НЕ подключен к выходам реверсивного счетчика им- 2О пульсов.

На фиг. 1 приведена схема устройства, где представлен один канал управления; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Схема содержит задающий генератор

1 с встроенным делителем частоты, кольцевую пересчетную схему 2 на двух триггерах (n 1), один канал 3 (m — 1) управления и источник 4 управлякщего напряжения. Канал 3 управления содержит фазосдвигающий блок 5, формирова— тель 6 счетных импульсов и блок 7 задержки.

Формирователь 6 счетных импульсов включает два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 8 и 9 и два двухвходовых блска

10 и 11 совпадения. Блок задержки 7 содержит реверсивный счетчик 12 импульсон, элемент MJIH-HE 13, такти- 40 руемый R -триггер 14 и элемент

ИСКЛ10ЧАКЩЕЕ ИЛИ 15. На диаграмме фиг.2 представлены импульсы 16-27 на выходах элементов устройства.

Один выход задающего генератора

1 подключен Ко входу кольцевой пе— ресчетной схемы 2, второй выход к одним из входов двухвходовых блоков 10 и 11 совпадения, другие входы которых подключены к выходам элементов ИСКЛЮЧАКЦЕЕ ИЛИ 8 и 9, яв— ляющихся входными элементами формирователя 6 счетных импульсов. Входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 подключены к прямым выходам обоих триггеров кольцевой пересчетной схемы 2, входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 подсоединены к инверсным выходам указанных триггеров. Выход блока 10 совпадения подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 12 импуль- 4О сов, выход блока 11 совпадения подключен к вычитающему входу укаэанного счетчика, вход установки f, которого через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

15 подключен к инверсному выходу фа- Я я, зосдвигакщего блока 5 и к прямому выходу тактируемого НБ-триггера 14, управляющие входы которого подключены к выходам второго триггера кольцевой пересчетной схемы 2. Тактовый вход .укаэанного триггера 14 через элемент ИЛИ-HE 13 подключен к выходам реверсивного счетчика 12 импуль— сов. Входы фазосдвигающего блока 5 подключены к выходам первого тригге— ра кольцевой пересчетной схемы 2 и к источнику 4 управляющего напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор формирует высокочастотные импульсы 16, которые поступают на один из входом двухвходовых блоков 10 и 11 совпадения, и импульсы 17 с частотой в два раза выше (в общем случае в 2п раз) выходной частоты инвертора, которые поступают на вход кольцевой пересчет— ной схемы 2. На выходе кольцевой пе— ресчетной схемы 2 формируются два сигнала (в общем случае 2п сигналов), сдвинутые относительно друг друга на

90 эл.град (в общем случае на Е/2п эл.град .) „ На прямом выходе первого триггера кольцевой пересчетной схемы

2 формируется сигнал 19, на прямом выходе второго триггера — сигнал 20.

Эти сигналы поступают на вход элемен— та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8у на выходе которого формируется сигнал 22, частота которого в дга ра-а выше выходной час тоты инвертора. Сигнал 22 поступает на один иэ входов блока 10 совпадени на другой вход которого гоступают высоко-. астотные импульсы 16 от задающего генератора 1. На выходе блока

i0 cîâïàäåíèÿ формируются импульсы

24, которые поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 импульсов, Сигналы с инверсных выходов обойх триггеров кольцевой пересчетной схемы 2 поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, формирукщего сигнал 23, который поступает на один из входов блока 11 совпадения.

На другой вход блока 11 совпадения поступают высокочастотные импульсы

16 от эадакщего генератора 1, поэтому на выходе указанного блока совпадения формируется сигнал 25, который находится в противофазе по отноше— нию к сигналу 24 и поступает на вычитакщий вход реверсивного счетчика

12 импульсов.

Таким образом формирователь 6 счетных импульсов:предназначен для получения противофаэных импульсов двойнои частоты с высокочастотным заполнением, поступающим на счетные входы реверсивного счетчика 12 импульсов.

Предположим теперь, что под воздействием источника 4 управляющего напряжения выходной сигнал 21 фаэосдвигакщего блока 5 сдвинут относи813669 тельно сигнала 19 на угслс .. Предположим также, что сигнал 18 на прямом выходе тактируемого RS-триггера 14 равен "0", В момент t на прямом выходе фазосдвигающего блока 5 сигнал

21 становится равным "1", поэтому на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 сигнал 26 равен "0", и реверсивный счетчик 12 импульсов осуществляет счет импульсов 24, поступающих на суммирующий вход от блока 10 совпа— дения формирователя б счетных импульсов. В момент t соответствующий четверти периода выходной частоты, начинают поступать импульсы 25 от блока 11 совпадения формирователя 6 счетных импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 12 импульсов. Как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания хотя бы на одном из выходов указанного счетчика присутствует сигнал логической "1", 26 и поэтому сигнал 27 на тактовом входе RS-триггера 14 равен "0". В момент t>, когда количество импульсов

25, поступающих на вычитающий вход счетчика, равно количеству импульсов

24, поступающих на суммирующий вход, счетчик обнуляется, сигнал 27 становится равным "1" и тактируемыи RS триггер 14 переключается. Теперь сиrнал на его прямом выходе равен "1", на выходе фазосдвигающего блока 5 сигнал 21 не изменяется, поэтому на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 сигнал 26 становится равным "1", ко— торый удерживает раверсивный счетчик

12 импульсов в нулевом состоянии до

35 тех пор, пока не изменяется фаза импульсов 21 на выходе фазосдвигающего блока 5, В момент t„. сигнал 21 с;ановится равным "0", сигнал 18 не изме— няется т.е. равен "1", поэтому на 4О вход установки к счетчика импульсов поступает сигнал 26, равный "0", и счетчик 12 вновь заполняется импуль— сами 24 . Далее процессы повторяются .

Таким образом с помощью фазосдви- 45 гакщего блока 5 формируется первая однофаз ная последовательность управ— ляющих импульсов 21, сдинутых относительно опорного сигнала 19 на угол с6 в сторону отставания. С помощью блока 5О

7 задержки и формирователя б счетных импуJIbcoB формируется вторая однофаз— ная последовательность управляющих импульсов 18 сдвинутых относительно опорного сигнала 19 на тот же самый уголс(в сторону опрежения. В результате фаза выходного напряжения инвертора остается неизменной в процессе регулирования.

Для нормального функционирования инвертора, т.е. регулирования выход- QQ ного напряжения от "0" до максимально возможного значения без изменения его-, фазы необходимо, чтобы диапазон регулирования угла с» составлял

0-90 эл.град, а емкость Кгц реверсив- 65 ного счетчика импульсов выбиралась из условия

К T

f сч f

ЪЫХ где 1 „ - частота высокочастотных импульсов задакщего генератора; — выхоцная частота инвертора.

Для управления в -фазным инвертором необходимо иметь m каналов управления, аналогичных каналу 3 управле— ния на фиг.1. Так как на вход формирователя б счетных импульсов каждого канала управления необходимо подавать два сигнала, сдвинутые относительно друг друга на 90 эл.град, то кольцевая пересчетная схема должна состоять из четного количества триггеров.

Сдвиг по фазе между выходными сигналам: двух соседних триггеров в такой

l пересчетной схеме равен 180/2п эл.град что всегда позволяет получить необходимое количество пар ортогснальных сигналов. Общее минимально необходимое количество триггеров в коль— цевой пересчетной схеме зависит от фазности инвертора. При этом, если количество фаз нечетное (а=2к-1, где к=1 2,3...) то минимально необходимое количество триггеров составляет 2m если количество фаз четное (ч=2к, к=1,2,3... ), то минимально необходимое количество триггеров составляет m.

Таким образом, данное устройство управления позволяет создавать многофазные инвертсры с неизменной фазой выходного напряжения, которые целесообразно использовать при создании систем гарантированного электропитания, а также в качестве вторичных исrочников питания при несимметричной нагрузке и повышенных требованиях к стабильности выходных линейных напряжений.

Кроме того неизменность фазы выходнс-о напряжения при регулировании повышает стабильность мгновенной частоты инвертора.

Действительно, мгновенная частота определяется гроизводнои фазового угла пс времени M d

Формула изобретения

Многоканальное устройство для управления m-фазным инверторсм, содержащее задающий генератор, кольцевую пересчетную схему на 2п(п=1,2,3...) триггерах, источник управляющего напряжения, m каналов управления, каждый из которых содержит фазосдви83 3669

22 щ f гающий блок, первым входом подключенный к выходу источника управляющего напряжения, вторым входом к триггеру кольцевой пересчетной схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путем обеспечения неиз— менности фазы выходного напряжения при регулировании, каждый канал уп, равления снабжен блоком задержки, содержащим элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

Последовательно соединенные реверсив—

Ный счетчик импульсов, элемент ИЛИ-НЕ, и тактируемый RS-триггер, и формирователем счетных импульсов, содержащим два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два двухвходовых блока совпадения, i5 одни входы которых объединены и подключены к выходу задающего генератора,. другой вход каждого блока совпадения подключен к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ Щ

ИЛИ, входы одного из которых подключены к прямым, а входы другого — к инверсным выходам i-го и j-ro триггеров кольцевой пересчетной схемы, где j=i+n, выходы вышеуказанных блоков совпадения подключены к суммирующему и вычитакщему входам реверсивного счетчика импульсов, вход, установки которого через элемент ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ подключен к инверсному выходу фазосдвигающего блока и к прямому выходу тактируемого RS-триггера, упрййляющие входы которого подключены к выходам g-го триггера кольцевой пересчетной схемы, а тактовый вход через элемент ИЛИ-НЕ подключен к выходам реверсивного счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 373524,кл.323-22, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 550755, кл. Н 02 Р 13/16, 1974.

ВНИИПИ Заказ 804/74

Тираж 730 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4