Способ управления преобразователем частоты,работающим на группу нагрузок и устройство для управления преобразователем частоты,работающим на группу нагрузок Советский патент 1983 года по МПК H02P13/30 

2. Устройство для управления преобразователем частоты,работающим на группу нагрузок, содержащее блок правления вьшрямите.лем, цепи из последовательно соединённых задатчика частоты работы инвертора и ключа по числу нагрузок, подключенныек генератору импульсов, распределители импульсов и модулятор, отличающ ее с я тем, что, с целью расширения области применения, оно снабжено управляемыми ключами по числу нагрузок, сумматором, модулятор выполнен в виде задатчиков сигналов, пропорциональных мощности каждой из нагрузок, таймеров и компараторов по числу нагрузок, блока запуска таймеров и блока синхронизации, причем блок синхронизации содержит,синхронные ЗК-триггерн и элементы ИЛИ по количеству нагрузок и Т-триггер, причем Л-входы упомянутых триггеров и входы элементов ИЛИ соединены с выходами таймеров выход первого таймера соединен с 3-входом первого синхронного JK-триггера и первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второiro таймера - с J-входом второго синхронного JK-триггера, первым входом первого элемента ИЛИ и .вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего уаймера - с J- входом третьего синхронного 7К-триггера и вторыми входами fiepBoro и второго элементов ИЛИ, К-входы синхронных ЗК-триггеро5 соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, вход Т-триггера подключен к выходу генератора импульсов,

прямые выходы синхронных 1К триггеров соединены do вторыми входами элементов И, выходы которых подключены ко входам распределителей импульсов, блок запуска таймеров содержит две группы элементов НЕ-и И, число которых в каждой группе равно числу нагрузок , входы первой группы элементов НЕ и первые входы элементов И первой группы подключены к выходам соответствующих компараторов, входы второй группы элементов НЕ соединены с выходами таймеров, причем вход каждого элемента НЕ соединен с выходом предьщущего таймера, вход первого элемента НЕ - с выходом третьего таймера, выходы первой группы элементов НЕ соединены с первыми входами элементов И второй группы, выходы второй группы элементов НЕ соединены с третьими входами элементов И первой и второй групп, вторые входы элементов И обеих групп объединены и соединены с выходами элементов И первой группы по кольцевой схеме, а выходы второй группы элементов И подключены к запускающим входам соответствующих таймеров, управляющий вход каждого таймера и вход каждого компаратора подключены к выходу соответствующего указанного задатчика, а выход каждого компаратора подключен к управляющему входу соответствующего управляемого ключа, информационный вход которого соединен с выходом соответствующего задатчика сигнала,выходы упомяг. .. нутых ключей через сумматор соединены со со входом блока управления выпрямителем.

1. Способ управления )еобразо.вателем частоты, работающим на группу -нагрузок, заключающийся в том, что задают сигналы, пропорциональные мощности каждой из нагрузок, формируют методом широтно-импульсной модуляции сигнал управления инвертором, формируют временные интервалы инвертора на каждой из нагрузок и формируют сигнал управления выпрямителем, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения обласзти применения, указанные временные интервалы формируют пропорциональными мощности соответствующих нагрузок, в результа-g те чего формируется период модуляции равный сумме указанных временных ин-|f Л тервалов, причем йигнал управления .выпряйителем формируют -пропорциональ- f .ным сумме сигналов,.пропорциональных (мощностям каждой из работающих наг- О рузок.,

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления преобразователем частоты, и может быть использовано для управления преобразователями, работающими на произвольное число нагрузок в режиме широтно-импульсной модуляДии, ,

Из вестны устройство и способ управления преобразователем, обеспечивающие питание нескольких нагрузок от одного преобразователя с использованием индивидуальных регуляторов мощности каждой из нагрузок, ввшолненных на встречно-параллельныхвентилях, при котором регулирование мощности в нагрузках осуществляется широтно-ймпульсньвд способом,tl3.

Наиболее близким к изобретению является способ управления преобразо вателем, при котором напряжение на

выходе выпрямителя в любой момент времени соответствует суммарной мощности всех нагрузок, а регулиро вание мощности в каждой из нагрузок осуществляется включением ее на таку часть периода модуляции, которая соответствует требуемому значению ее.мощностиТ ТГри использовании указанного способа период модуляции задан и остается постоянным при любом распределении мощности в нагрузках C2J.

Недостатком этого способа является большая сложность при распределении мощности преобразователя более чем .на две нагрузки. Кроме того, при таком способе управления необходимость изменения мощности в первой из нагрузок автоматически приводит к изменению мощности во всех остальных нагрузках, так как оно производится путем изменения коэффициента заполнения, а следовательно, и скважности периода модуляции для первой нагрузки, и нормальное управление воэмоз но либо при малом числе нагрузок, либо при использовании обратных связей, что -дополнительно усложняет системууправления. Все это мешает эффективно использовать преобразователь, работающий на несколько нагрузок.

Наиболее близким к изобретениюустройству управления преобразователем, работающим на две нагрузки, является устройство, состоящее из генератора импульсов переменной частоты, модулятора, распределителей импульсов по полумостам, усилителей триггеров Гз .

Недостатком данного устройства является невозможность управления таким преобразователем при работе его на три и более нагрузки, а необходимость выполнения этого требования приводит к значительному усложнению системы управления. ,

Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения работы преобразователя на произвольное число .нагрузок с независимой реглировкой мощности в каждой из них.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления преобразователем частоты, работающим на группу нагрузок, заключающемуся . в том, что. задают сигналы, -пропорциональные мощностям каждой и-з нагрузок, формируют методом широтно-импульсной модуляции сигнал управления инвертором, формируют сигнал управле ния выпрямителем и формируют временные интервалы работы инвертора на каждой из нагрузок, указанные временные интервалы формируют пропорциональными мощности соответствующих нагрузок, в результате чего период модуляции формируется равным сумме указанных интервалов, причем сигнал управления выпрямителем формируют пропорциональным сумме сигналов, пропорциональных мощностям каждой из работающих нагрузок. .

Кроме того, устрЪйство для управления преобразователем частоты, ра ботающим на группу нагрузок, содержу щее блок управления выпрямителем, цепи из последовательно соединенных; задатчика частоты работы инвертора и ключа по числу нагрузок,. подключен ные к генератору импульсов, распре делители импульсов и модулятор, снабжено управляемыми ключами по числу нагрузок, сумматором, модулятор вы-полнен в виде задатчиков сигналов, пропорциональных мощности каждой из нагрузок, таймеров и компараторов по числу нагрузок, блока запуска таймеров и блока синхронизации, причем блок синхронизации содержит синхронные ЗК-триггеры и элементы ИЛИ по

количеству нагрузок и Т-триггер, причем J-входы упомянутых триггеров и входы элементов ИЛИ соединены с выходами таймеров, выход первого таймера соединен с 3 -входом первого синхронного ;} К-триггера и первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второго таймера - с Д-входом второго синхронного ЗК-триггера первым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом третьего элемента ИЛИ выход третьего таймера - с-Э-входом третьего синхронного ЭК-триггера И вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ/ К-входы синхронных ЗК-триггеров соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, вход Т-триггера подключен к выходу генератора имцульсОв, прямые выходы синхронных JK-триггеров соединены со вторыми входами элементов И, выходы которых подключена ко входам распределителей импульсов, блок запуска .таймеров содержит две групцы- эле- ментов НЕ и И, число которых в каждо группе равно числу нагрузок, входы первой группы элементов НЕ и первые входы элементов И первой группы подключены к выходам соответствующих компараторов, входы второй группы элементов НЕ соединены с выходами таймеров, приче1у1 вход каждого элемента НЕ соединен с выходом предыдущего таймера, вход первого элемента НЕ - с выходом третьего таймера, выходы первой группы элементов НЕ соединены с первыми вводами элементов И второй группы, выходы второй группы элементов НЕ соединены с тре входами элементов И первой и второй групп, вторые входы элементов И обеих групп объединены и соединены с входами элементов И первой группы по кольцевой схеме, а выходы второй группы элементов И подключены к запускающим входам соответствующих таймеров, управляющий вход каждого таймера и вход каждого компаратора подключены к выходу соответствующего указанного задатчика, а .вйход каждого компаратора подключен к управляющему входу соответствующего управляемого ключа, информационный вход которого соединен с выходом соответ« ствующёго задатчика сигнала, выходи упомянутых ключей через сумматор соединены со входом блока управления выпрямителем.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способJ на фиг. 2-4 - примеры выполнения блоков схемы

Для простоты описания схема VCTройства (фиг. 1) выполнена для силовой схемы, обеспечивающей коммутацию мощности на три нагрузки. Однако способ управления, по которому работает схема, позволяет произвольно j

увеличить, исло нагрузок. При этом изменения, вносимые в структурную схему, сводятся к простому увеличению числа задатчиков частоты, вентилей , формирователей, таймеров, ключей и других блоков схемы пропорционально числу нагрузок без изменения структуры связей между блоками устройства.

Схема состоит из источников 1, 2 и 3 сигналов, задающих мощность каждои из трёх нагрузок инвертора, которые могут быть выполнены в виде потенциометров, питающихся от источника напряжения постоянного тока, таймеров 4, 5 и б, каждый из которых имеет входы Запуск, сигнал которого запускает таймер, и Управление, сигнал которого определяет длительность сигнала на выходе таймера, блока 7 запуска таймеров, компаратоt OB 8, 9 и 10, формирователя 11 сигнала управления, управляемого выпрямителем 12, блока 13 синхронизации, задатчиков 14, 15 и 16 частоты, выполненных, например, в виде потенциометров питающихся от источника напряжения постоянного тока, задающих частоту работы инвертора на каждую из нагрузок, ключей 17, 18 и 19, управляющего генератора 20 импульсоввентилей 21, 22 и 23, формирователей 24 и 27, распределяющих импульсы управления по тиристорам общего и индивидуальных полумостов инвертора 28..

Блок 13 синхронизации выполнен по схеме, содержсцдей элементы ИЛИ 29, Т-триггер 30, который делит на два частоту генератора 20 импульсов и три jK-триггера 31, синхронизуемых сигналом с выхода Т-триггера 30.

Блок 7 запуска таймеров выполнен на элементах И 32, элементах НЕ 33. Формироватёль 11 сигналов управления выпрямителем выполнен на управляемых ключах 34, сумматоре 35 и блоке управления выпрямителем 36.

Схема работает следующим образом.

Пусть подключены все нагрузки инвертора 28 и в исходном состоянии инвертор работает на первую нагрузку При этом сигнал присутствует на выходе таймера 4 а его длительность задается сигналом источника 1. Сигнал задатчика 14 частоты через ктооч . 17 поступает на управляемый генератор импульсов 2 О, на выходе которого .формируются импульсы с частотой, . .равной удвоенной частоте (2 f ) первой нагрузки. Эти импульсы роступают на формирователь24 и че,рез вентиль 21 на формирователь 25. Формирователи 24 и 25 формируют и распределяют импульсы управления- lio тиристорам соответственно общего и первого полумостов инвертора 28. Сигналы источников 1, 2 и 3 поступают

на входы формирователя 11 и воздействуют на выпрямитель 12 таким образом, чтобы мощность на выходе выпрямителя была прямо пропорциональна сумме сигналов источников 1, 2 и 3. Выходной сигнал таймера 4 поступает на входы блока 13 синхронизации и блока 7 запуска таймеров. Когда сигнал на выходе таймера 4 становится равным нулю, блок 7 запуска таймеров запускает таймер 5, выдавая сигнал на вход Запуск этого таймера. После того, как на выходе таймера 5появился сигнал и на первую нагрузку инвертор проработал четное число полупериодов, блок 13 синхронизации закрывает вентиль 21 и ключ 17 одновременно открывая вентиль 22 и ключ 18.

Длительность работы на вторую нагрузку определяется сигналом источника 2, частота работы устанавливается задатчикрм 15, импульсы управления тиристорами второго полумоста вырабатываются формирователем 26.

По окончании работы таймера 5 блок запуска 7 запускает таймер 6. Блок ,13 сийхронизащ и закрывает вентиль 22 и ключ 18, одновременно открывая вентиль 23 и ключ 19. Частота .инвертора устанавливается с помощью задатчика 16, импульсы управления тиристорами третьего полумоста вырабатываются формирователем 27.

По окончании работы таймера 6 блок 7 запуска вновь включает таймер 4, и устройство возвращается в ис.ходное состояние.

Рассмотрим теперь такой случай, когда подключена одна из нагрузок для определеннсЗсти - вторая, отключена. Пусть этому соЬтветствует нулевой сигнал источника 2. Предположим, что в исходном состоянии инвертор работает на.первую нагрузку. При том работает таймер 4 и все элемент схемы работающие Гсовместйо с ним.

По окончании рабЪты таймера 4 бло 7 запуска таймеров не выдает сигнал на вход Запуск таймера 5, так как этот сигнал блокируется запрещающим сигналом с выхода компаратора 9, и одновременно этот же блokиpyющий сигнал разрешает выдать сигнал на вход Запуск таймера 6 по окончании работы, таймера 4. Таким образом, после таймера 4 включается таймер 6, т.е. после первой нагрузки работает треть Вместе с таймером 6 работают и все элементы, функционирующие совместно с ним.

По-окончании работы таймера 6 вновь запускается таймер 4, и устройство возвращается в исходное положение.

Устройство работоспособно при отключении любой из нагрузок, так как по окончании работы предыдущей нагрузки включается нагрузка, следующая за отключенной, причем порядок включения нагрузок таков: первая, вторая, третья, первая. Устройство способно функционировать и при двух любых отключенных нагрузках. В этом случае по оконча- НИИ работы таймера включается все тот же таймер, но переключения сигналов на выходе.блока 13 синхронизации и, следовательно, перерывов в последовательности импульсов работаю щего формирователя не наблюдается. При этом требуемый уровень напряжен я на выходе выпрямителя устанавливается автоматически. Указанные возможности устройства обеспечиваются введением в его соста блока 7 запуска таймеров {фиг. 3), н который поступают сигналы с выходов всех таймеров и всех компараторов, а три выхода этого блока подключены . ко входам Запуск таймеров 4, 5 и б соответственно. Дополнительно устройство позволяet регулировать минимальную длительность работы инвертора на каждую из нагрузок путем изменения лоро1 а сра-г батыэания соответствующего компаратора. При напряжении сигнала источника 1, 2, 3 (меньше порога срабатывания соответствующего компаратора 8, 9, 10) таймер 4,5, б не запускается и этим ограничивается минимальная длительность работы инвертора 28 (Соответственно на первую, вторую и третью нагрузку. Когда отключена одна из нагрузок, нулевой выходной сигнал соответствующего компаратора, поступающий на управляющий вход ключевого элемента формирователя 11, блокирует прохождение сигнала, соответствующего источника 1, 2, 3 на вход сумматора 29 формирователя 11, что исключает влияние сигнала, задающего -длительность работы таймера, соответствующего неработающей нагрузке, на выходное напряжение выпрямителя 12. Таким образом, -предлагаемое изобретение позволяет расшири- ь облас ть применения путем обеспечений возможности управления группой нагрузок с независимой регулировкой мощности.