Устройство для управления преобразователем частоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У, Сокээ Советскин

Социапист.ические

Республик (п)966842 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 09.04.81 (21) 3272337/24-07 с присоелинением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 P 13/16

3Ъаударатеенный квинтет

СССР на делен изабретеннй н атнрмтнй

Опубликовано 15,10. 82. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 17. 10 .82 (53) УДК 621 ° 316. . 727 (088. 8) Л,П. Мельничук, l0.È. Дыхненко, А.B. и М.Т. Стрелков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт электродинамики АН Украинс (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, 4АСТОТЫ

1 / 2 .Изобретение относится к преобра- Недостатком устройства является зователъной технике и предназначает- применение для формирования широтнося для-управления преобразователем импульсной модуляции выходного начастоты, состоящим из инвертора на1 пряжения управляемых делителей частопряжения с выходным трансформатором ты, что усложняет устройство для уп . и управляемого реверсивного моста, s равления преобразователем, поскольку включенного на вторичные. обмотки . для получения квазисинусоидальной трансформатора. функции построения напряжения, в больИзвестно устройство для управления шинстве случаев, коэффициент деления преобразователями, содержащее зада- управляемых делителей частоты вйражающий. генератор, соединенный с двумя а ется дробным числом, что влечет за соканалами деления частоты на неуправ- бой усложнение схемы управляемого деляемых и управляемых делителях часто- лителя частоты. ты, подключенных ко входам формирова- Наиболее близким по технической телей импульсов управления силовыми сущности является устройство для уптиристорами, счетчик, подключенный равления полупроводниковым инвертовходом к дизъюнктору, а выходом - к ром, содержащее генератор опорного дешифратору. Устройство, позволяет напряжения, единичный выход которого свести к минимуму высокочастотные rар- соединен через первый делитель частомоники, близкие к основной и повы- ты с формирователями импульсов управца сить КПД преобразователя путем мак- . ления первого канала, через блок синхсимального приближения закона широт- ронизации, элемент ЗАПРЕТ, элемент но-импульсной модуляции напряжения . ИЛИ и второй делитель частоты - с форк синусоидальному (1). мирователями импульсов управления де преобразующего устройства напряжеие с широтно-импульсной модуляцией о трапецеидальному закону (2).

Недостатком такого устройства является использование при формировании однополярного широтно-импульсного напряжения трапецеидального закона модуляции, что не позволяет свести к нулю высокочастотные гармоники, близкие к основной, вызывая тем самым дополнительные потери и повышая весогабаритные показатели выходных фильтчастотах.

Цель изобретения — повышение КПД преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления преобразователем частоты, состоящим иэ инвертора напряжения с выходным трансформатором и реверсивного выпрямителя, включенного на вторичные обмотки трансформатора, содержащее генератор опорного напряжения, единичныи выход з которого соединен через первый делитель частоты с формирователями импульсов управления первого канала и через блок синхронизации, -элемент 3АПРЕТ, элемент ИЛИ и второй делитель частоты - с формирователями импульсов управления второго канала, а нулевой выход генератора опорного напря" женил через второй блок синхронизации подключен к второму входу элемента ИЛИ, 45 третий делитель частоты, выход которого через регистр сдвига и триггер со" единен с формирователями импульсов управления реверсивным выпрямителем, регулируемый генератор„ выход которо- 5О

ro подключен к одним из входов weментов ff, к другим входам которых подключены одни выходы регистра сдвига, снабжено вторым регулируемым генератором, двумя дополнительными эле- - ментами И и элементами ИЛИ, причем выход второго регулируемого генерато. ра подсоединен к одним из входов до3 966842 4 полнительных элементов И, к другим входам которых подсоединены другие выходы регистра сдвига, а выходы основных и дополнительных элементов И, попарно через дополнйтельные элементы ИЛИ соединены с входами блоков синхронизации.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2>о схема устройства для управления преобразователем; на фиг. 3 — временные

Устройство позволяет получить на выхо- диаграммы работы отдельных узлов устройства управления.

Преобразователь (фиг. 1) содержит

35 мостовой инвертор 1 напряжения на транзисторах 2-5, зашунтированных обратными диодами 6-9, с силовым трансформатором 10, на вторичной стороне которого включен реверсивный выпрями2О тель 11, на транзисторах 12 и 13, включенных в диагонали диодных мостов 14-17 и 18-21 соответственно.

Транзисторы 2 и 3 инвертора 1 управляются импульсами постоянной часто 5 ты, поступающими от формирователя управляющих импульсов первого канала, а импульсы, поступающие по второму каналу, изменяющиеся по частоте по определенному закону, управляют транзисторами 4 и 5 инвертора 1. Это по" зволяет получить на вторичных обмот" ках трансформатора 10 напряжение. с широтно-импульсной модуляцией, При реверсивном выпрямлении на нагрузке получаем напряжение с широтно-импульс. ной модуляцией по квазисинусоидаль" ному закону.

Устройство содернит генератор 22. опорного напряжения, делители частоты 23-25, регулируемые генераторы 26, 27, элементы И 28-31, элементы ИЛИ 32, 33 и 34, блоки синхронизации 35, 36, элемент ЗАПРЕТ 37, регистр сдвига 38, триггер 39, формирователи 40, 41 импульсов управления силовыми полупроводниковыми элементами инвертора 1 и формирователи 42 импульсов управления реверсивным выпрямителем.

На фиг. 2 представлены импульсы 4353 на выходах элементов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 22 вырабатывает на двух выходах импульсы 43 и 44, сдвинутые друг относительно друга на полпериода выходной частоты генератора. Импульсы. 43 единичного выхода опорного генератора 22 поступают на вход делителя частоты 23, который посредством, 5 . 9668 формирователя импульсов 40 управляет транзисторами 2, 3 инвертора 1.

Выходные импульсы 45 первого делителя частоты 23 через делитель частоты 25 поступают на вход регистра сдви= га 38. Импульсы 46 первого выхода ре-гистра сдвига 38 поступают на вход триггера 39, на выходе которого, а следовательно, на выходе формирователя 42 .. импульсов формируется сигнал для уп-10 равления транзисторами 12, 13 реверсивного выпрямителя 11.

Выходные импульсы 46-49 регистра . сдвига 38 поступают на входы элементов И 30., 31, 28 и 29 соответственно. 15

Выходные импульсы 50 и 51 регулируемых .генераторов 26 и 27 через элементы. И 30 и 31 и элемент ИЛИ 33 поступают на.вход блока синхрониза ции 36. Выходные импульсы блока синх- 2о ронизации 36 с .частотой равной частоте импульсов 50 или 51 регулируемых генераторов 26 или 27 (в зависимости от разрешающего сигнала 46 или 47 с выходов регистра сдвига 38> за- . рз синхронизированные импульсами 44 нуле» вого выхода генератора 22, поступают:. на вход элемента ИЛИ 34, на второй вход которого. поступают импульсы 43 единичного выхода генератора 22 через зо элемент ЗАПРЕТ 37.

Таким образом; элемент ИЛИ 34 суммирует двв импульсные последователь ности, импульсы которых засинхронизи 35 рованы импульсами опорных "раздвинутых" частот 43 и 44 и, следовательно, никогда не совпадают во времени (см. фиг. 3 - 52 при 0 (t с,, и й, с t c

c ), ю

Импульсы 50 и 51 регулируемых генераторов 26 и 27 через элементы И 28 и 29 и элемент ИЛИ 32 поступают на вход блока синхронизации 35. Выходные импульсы блока синхронизации 35 с частотой равной частоте импульсов 50 или 51 регулируемых генераторов 26 или 27 (в зависимости от наличия сигналов 48 и 49 регистра сдвига 38 на входах элементов И 28 и 29), засинхронизированные импульсами 43 единйч- ного выхода опорного генератора 22, поступают на управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 37. Поскольку импульсы, поступающие на его основной вход, за- синхронизированы той же импульсной последовательностью, что и на управляющий, то на выходе элемента 3А42 6

ПРЕТ 37, а следовательно, и на выходе элемента ИЛИ 34 получаем разностную импульсную последовательность 52 (см. фиг. 3 - 52 при t c и t с ес t4).

Импул ь сная последовател ьност ь 52 поступает на вход делителя частоты 24, выходные импульсы 53 которого посредст вом форми ров ателя и мпул bco e 41 управляют транзисторами 4 и 5 .инвертора 1.

Таким образом, частота импульсной последовательности 52, поступающей на вход второго делителя частоты 24, изменяется четыре раза на полпериода выходного напряжения, огибающая которого приведена на фиг. 3-54.

В течение первой четверти полуперио-. да выходного напряжения (см. фиг. 354 при 0 с t с и ) частота импульсной последовательности 52 равна сумме частот последовательностей 43 и

50 опорного генератора 22 и регулируемого генератора 26. В этом случае частота импульсной последовательности 53 на выходе делителя частоты 24 равная

fo + Рг

Д где f - частота опорного генератоо ра 22; — частота регулируемого генератора 26;

K - коэффициент деления делите* лей частоты 23 и 24 больше частоты1„= импульсной послеКо довательности 45 на выходе делителя частоты 23.

B течение второй четверти полупериода выходного. напряжения (см, фиг.354 при е„ и à t ) частота импульсной

I -с" последовательности 52 равна сумме частот последовательностей 43 и 51 опорного генератора 22 и регулируемого генератора 27. В этом случае иас- тота импульсной последовательности 53 на выходе делителя частоты 24 равная о+ Рг к где f «f - частота импульсов регулируемого генератора 27 больше частоты f импульсной последовательности 45 на выходе делителя частоты 23., Ввиду отличия частот фаза импульсной последовательности 53 с частотой

f< в интервале 0 c t < t< и f в интервале t„ct v t< скользит во времени по отношейию к фазе импульсУ

5 кд

Формула изобретения

7 9668 ной последовательности 45 с частотой f что приводит к модуляции импульсов выходного напряжения инвертора по длительности по линейному закону. 5

В связи с тем, что f> < 1, наклон огибающей выходного напряжения 54

- на участке й„c t < t меньше, чем на участке 0 (t <

При частоте импульсйой последова- 10 тельности 52 равной разности частот импульсов 43 и 51 опорного генератора 22 и регулируемого генератора 27 частота импульсной последовательности 53 равная 15

fo fpf становится меньше частоты f èìïóëüñной последовательности 45 на выходе

20 делителя частоты 23 в интервале времени t« t а t> (см. фиг. 3 - 54), что прйводит к изменению разности фаз между ними в противоположную сторону, а следовательно, к формированию огибающей на третьей четверти nol лупериода выходного напряжения.

В последней четверти полупериода огибающей 54 выходного напряжения (при t < t < t4) частота импульсной последовательности 52 равна разности частот импульсных последовательнос" тей 43 и 50 опорного 22 и регулируе мого 26 генераторов и частота последовательности 53 на выходе. делителя частоты 24 становится равной 35

12 8, теля опорный генератор 22 работает на высокой частоте (порядка 10 Гц ).

Для понижения частоты опорного генератора до рабочей частоты преобразова» теля применены делители частоты 23, 24.

Коэффициент деления третьего делителя частоты 25 выбирается из равенства где К - коэффициент деления регистра сдвига 38 (Кр,= 4);

Е „- частота выходного напряжения преобразователя Гц; „ — частота импульсов на выходе делителя частоты 23 равная рабочей частоте инвертора 1, Гц.

Таким образом, введение в устройство для управления преобразователем нескольких элементов - двух элементов И, двух элементов ИЛИ, дополнительного регулируемого генератора и выполнение регистра сдвига на четыре выхода позволило приблизить форму огибающей выходного напряжения с широтно-импульсной модуляцией к синусоидальной, что позволило повысить КПД преобразователя и упростить устройство для его управления, а также уменьшить вес и габариты выходных фйльтров преобразователя.

Пос кол b Ky f p1; 7 Fpr2 с корост b изменения разности фаз между импульс- 40 ными последовательностями 45 и 53 на выходах делителей частоты 23 и 24 ста" новится больше, чем в третьей четверти полупериода, что увеличивает наклон огибающей 54 выходного нанряже- 45 ния в последней четверти полупериода выходного напряжения.

Синхронное изменение частот регулируемых генераторов 2о и 27 приводит 5 к изменению скорости нарастания фазового сдвига между импульсами 45 и 53 на выходах делителей частоты 23 и 24, т.е. к изменению наклона сторон.огибающей 54 выходного напряжения преобразователя, а следовательно, к регулированию его действующего значения, Для повышения точности регулирования выходного. напряжения преобразоваУстройство для управления преобразователем частоты, состоящим из ийвертора напряжения с выходным трансформатором и реверсивного выпрямителя, включенного на вторичные обмотки трансформатора, содержащее генератор опорного напряжения, единичный выход которого соединен через первый делитель частоты с формирователями импульсов управления первого канала, и через блок синхронизации, элемент

ЗАПРЕТ, первый вход элемента ИЛИ и второй делитель частоты - с формирователями импульсов управления второго канала, а нулевой выход генератора опорного напряжения через второй блок синхронизации подключен к второму входу элемента ИЛИ, третий делитель частоты, выход которого через регистр сдвига и триггер соединен с формирователями импульсов управленйя

9 966842 10 реверсивным выпрямителем, регулируе- которых подключены другие выходы мый генератор, выход которого подклю- регистра сдвига, а выходы основных чен к одним из входов элементов И, и дополнительных элементов И попарно к другим входам которых подключены через дополнительные элементы ИДИ соодни выходы регистра сдвига, о т л и- единены с входами блоков синхрониза ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ции. повышения КПД преобразователя, оно снабжено вторым регулируемым генера- Источники информации, тором, двумя дополнительными элемен- принятые во внимание при экспертизе тами Й и элементами ИЛИ, причем выход 10 1. Авторское свидетельство СССР второго регулируемого генератора под- 570181, кл. Н 02 Р 13/18, 1977. соединен к одним из входов дополни- 2. Авторское свидетельство СССР тельных элементов И, к другим входам 756597, кп. " 02 P 13/18 1980°.

966842

Составитель О. Парфенова.

Редактор Од Колесникова Техред Т,фанта Корректор Л. Бокшан Заказ Â97/71 Тираж 721 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13)0%5 Носкваа« Ж-35 Рачшская наб. д. 4/5

« .„„„„.)„) „ „„ 3 „„ д 5 «

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