Способ управления инвертором тока преобразователя частоты и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H02P13/30 

и 6 -входами hepBoro асинхронного RS-триггера, выходы распределителя . импульсов через элемент ИЛИ подключены к входу синхронизации первого синхронного JK-триггера, вход К которого срединен с инверсным выходо1ч. второго асинхронного RS -триггера.

выход генератора импульсов соединен с входом f -триггера и входом синхронизации второго синхронного JK-триггера, а выход первого формирователя коротких импульсов подключен к информационным входам распределителя импульсов.

1« Способ управления инвертором тока преоб эазователя частоты, заключающийся в том, что задают двухуровневый модулирующий сигнал переменной частотьа и скважности, каждый уровень которого соответствует .определенной частоте выходного тока инвертора, и формируют последовательность импульсов управления, которую затем распределяют по цепям управления Силовых тиристоров инвертора, о т л и ч а. ю щ и и -с я тем, что,.с целью повышения надежности и устойчивости работы преобразователя, задают частоту последовательности импульсов управления больше частоты выходного тока инвертора в число раз, кратное четырем, a при изменении уровня модулирующего сигнала формируют первый временной интервал между импульсами управления, равный полупериоду частоты выходного тока инвертора до изменения уровня модулирующего сигнала, временной интервал - равный сумме четвертей периодов частот, ; соответствую1аих уровням, модулирующего сигнала, a последующие временные интервалы формируют равньвди полупериоду частоты выходного тока инвертора после изменения уровня модулирующего сигнала, в результате чего формируют вышеуказанную последовательность импульсов управления. 2. Устройство для управления ин- вертором тока преобразователя частоты, содержащее задатчики частоты, подключенные через переключатель, управляющие входы которого соединены с выходами первого асинхронного RS-триггера, к выходу генератора импульсов, распределитель импульсов,. управляющими входами подключенный к противофазным выходам управляемого По частоте и скважности модулятора, отличающееся тем, что, с ш целью повыщения нгщежности и устойчивости работы преобразователя,оно .снабжено блоком запуска, последовательно соединенными Т -триггером и первым формирователем коротких импульсов, вторым асинхронным RS-триггером, двумя синхронными ЭЦ -триггерами, четырьмя элементами И, вторым формирователем коротких импуль сов, элементом ИЛИ, причем вход R .второго асинхронногоRS -триггера сое динен с выходом блока запуска, входы которого подключены к выходам модуляо :AD тора, вход S второго асинхронного PS-триггера через второй формирователь коротких импульсов и первый элемент И соединен с прямыми выходами обоих синхронных 7 -григгеров, инверсный выход первого синхронного CJK-триггера подключён к К-входу второго синхронного JK -триггера и первому входу второго элемента и, второй .,вход которого соединен с инверсным выходом второго синхронного эк-триггера, выход вышеуказаН)Ного элемента И подключен к первым входам третьего и .четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с противофазными выходами модулятора, a - с R

Изобретение относится к электротехнике в частности к системам упра ления преобразователями частоты, работающими на несколько нагрузок в режиму широтно-импульсной модуляции Известны способ и устройство, его реализующее, при котором для ограни чения перенапряжений на тиристорах инвертора аноды анодной группы тирис торов и катоды катодной группы подключены Tf отпайкам дросселей фильт. ра 1 . Недостатком данных способа и устройства является невозможность эффек тивного ограничения перенапряжений при ступенчатых изменениях частоты инвертора. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления преобразователем, Б котором обеспечивается централизованное питание нескольких нагрузок в режиме широтно-импульсной . модуляции мощности.2J. Ё указанном способе ступенчатое изменение частоты инвертора при коммутации тока с одной нагрузки на другую является режимным. Поэтому в нем особенно важно обеспечить снижение перенапряжений, которые могут иметь место при ступенчатом изменении частоты вследствие паявления переходной апериодической или колеба тельной низкочастотной составляющей напряжения на последовательном контз денсаторе. Кроме того, такие колеба:ния напряжения :на последовательном конденсаторе приводят к колебаниям угла запирания инвертора, в результате чего .инвертор, вполне устойчивый в статическом режиме, в переход ном режиме может оказаться неустойчи вым. Причем, если в статическом режи ме постоянную составляющую напряжения на последовательном конденсаторе можно устранить с помощью шунтирую. щего дросселя, то в переходных режимах возникающую низкочастотную составляющую таким образом устранить не удается. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления преобразователем, содержащее генератор импульсов, источник управлякяцего сигнала, элемент сравнения, усилители и распределители импульсов, а также модулятор импульсов управления распределители импульсов по полумостам и задатчики частоты и скважности. Причем вход модулятора соединен с выходом задатчика частоты модулятора, а выход - с входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом задатчика скважности, а выходы схемы сравнения через триггер соединены с соответствующими входами распределителя импульсов по полумостам 3 . Цель изобретения. - повышение надежности и устойчивости работы пре.образэвателя за счет устранения перенапряжений и колебаний угла запирания инвертора в переходном режиме при ступенчатом переходе тока с одной нагрузки на другую, если нагрузки работают на разных частотах, или при ступенчатом изменении частоты инвертора при его работе на одну нагрузку. Поставленная цель достигается тем, что в слособе управления инвертором тока преобразователя частоты, заключающе.мся в том, что задают двухуровневый модулирующий сигнал переменной частоты и скважности, каждый уровень которого соответствует определенной частоте выходного тока инвертора, и формируют последовательность импулвсов управления, которую затем распределяют по цепям, управления силовых тиристоров инвертора, задают частоту последовательности . импульсов управления больше частоты выходного тока инвертора в число раз, кратное четырем, а при изменении уровня .модулирующего сигнала формируют первый временной интервал между импульсами управления, равный полупериоду .частоты выходного тока инвертора до изменения у ровня модулирующего сигнала, второй временной интервал - равный сумме четвертей, периодов частот, соответствующих уровням модулирующего сигнала, а последующие временные интервалы форм руют равными полупериоду частоты вы ходного тока инвертора после изменения уровня модулирующего сигнала, в результате чего.формируют вышеуказанную последовательность импульров управления. Устройство для управления инвертором тока преобразователя частоты, содержащее эадатчики частоты, подклю ченные через переключатель, управляю щие входам которого подключены с выходами первого асинхронного RS -триг гера, к выходу генератора импульсов, распределитель импульсов, управляющи ми входами подключенный к противофаз ным выхода - управляемого по частоте и скважности модулятора, снабжено блоком запуска, последовательно соединенными Т-триггером и первым формирователем коротких импульсов, вторым асинхронным RS -триггером, двумя Синхронными JK -триггерами, четырьмя элементами И, вторым формирователем коротких импульсов, элемен том ИЛИ, причем вход R второго асинхронного RS -триггера соединен с выходом ,блока запуска, входы которог подключены к выходам модулятора., вхо S второго асинхронного RS -триггера через второй формирователь коротких; импульсов и первый элемент И соединен с прямыми выходами обоих синхрон -триггеров, инверсный выход первого JK -триггера подключен к К-входу второго синхронного JK-триггара и первому входу второго эл.емёнта И, второй вход которого соединен с инверснымВЫХОДОМ второго синхронного 7К -триггера, выход вышеуказанного элемента И подключен к первы входам третьего и четвертого элемен товИу вторые входы которых .роедине ны с противофазными выходами, модулятора, а выходы - с R и S -выходами первого асинхронного RS -триггера, выходы распределителя импульсов через Элемент ИЛИ подключены к входу синхронизации первого синхронного ЗК -триггера, вход К которого соединен с инверсным выходом второго асинхронного RS-триггера, выход генератора импульсов соединен с- входом Т-триггера и входом синхронизации второго синхронного jfK -триггера, .а выход первого формирователя коротких импульсов подключен к информационным входам распределителя импульсов. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства,реали зующего спосрб;на фиг.2 - схема счетного блока-, на фиг.З - диаграммы, по ясняющие работу счетного блока. Устройство для управления состоит из двух (или более) задатчиков 1 и 2 частоты, определяющих частоту инвертора при его работе на первую и вторую нарузку, переключателя 3 сигнала задающего частоту, который в сиою чередь .состоит из двух ключей 4 и 5 и суммирующего элемента 6, генератора 7 импульсов, триггера 8, формирователя 9 коротких импульсов, распреелителя 10 импульсов по полумостам, который состоит из двух элементов И 11 и 12, распределителей 13 и 14 импульсов по группам тиристоров, триггера 15, блока 16 запуска, блока 17 счетаимпульсов и модулятора 13, который. в свою очередь состоит из источника 19 сигнала, задающего частоту генератора 20 напряжения пилообразной форкы, (Источника сигнала управления скважностью, блока 22 .: сравнения и триггера 23, а также вентилей 24 и 25 на эл.ементах И. Блок счета импульсов выполнен на RS-триггере 26, синхронных JK триггерах 27 и 28, элементах И 29 и 30, формирователе 31 коротких импульсов по переднему фронту, элементе ИЛИ 32. Схема работает следующим образом. Пусть в исходном состоянии включены те полумосты инвертора, которые осуществляют питание первой нагрузки. При .том сигнал задатчика 1 частоты поступает через переключатель 3 на генератор 7 импульсов и генератор вырабатывает импульсы с частотой, вчетверо превышающей частоту первой нагрузки. Далее частота делится на два триггером 8 и из выходного сигнала триггера 8 формируйтся короткие импульсы той же частоты с помощью формирователя 9 .Далее импульсы проходят через распределитель 10 импульсов по полумостам и распределитель .13 импульсов по группс1М тиристоров и подаются на те пЬлумосты инвертора, которые соединены с первой нагрузкой. Переход от одной нагрузки к другой происходит при изменении сигнала модулятора 18. Модулятор 18 работает следуквдим образом. Источник 19 сигнала управления ;Частотой1 модуляции задает частоту работы генератора 20 напряжения пилообразной формы. Сигналы выходов генератора 20 и источника 21 сигнала управления скважностью по- т ступают на входы блока 22 сравнения, которая при .равенстве входных сигналов вырабатывает сигналы, переключающие триггер 23, В первом устойчивом состоянии триггера 23 сигнал 1 с его.прямого выхода поступает на элемент И 11 {распределителя по полумостам, при этом на элемент И 12 поступает сигнал О, блокируя прохождение сигналов на его выход. Во втором устойчивом состоянии триггера 23 сигнал 1 поступает на элемент И 12, а. О - на элемент И 11,. что обеспечивает работу второй нагрузки. В общем случае оптимальные рабочие частоты первой и второй нагрузок могут быть различными. Поэтому для обеспечения работы инвертора на каждую из н.агрузок с оптимальной.для нее частотой в схеме предусмотрено два задатчика 1 и 2 частоты работы инвертора. Блок 16 запуска вырабатывает сигнал разрешения начала счета для бло 17 счета импульсов при казвдом измене нии состояния триггера 23. . Блок 17 начинает работать после каждого срабатывания модулятора и обеспечивает при изменении алгорит ма раздачи импульсов управления по тиристорным группам сохранение временного интервала меяшу последним импульсом управления тиристорами по лумоста, подключенного к нагрузке, прекращающей работу, и первым импул сом управления тиристорами полумост подключенного к нагрузке, вступающе в работу, равным полупериоду частоты нагрузки, прекращающей работу, ai следующий временной интервал между импульсами управления формиру (переходный цикл) ет равным j (переходный цикл) и, наконец, последующие интервалы (до следующего срабатывания модулятора) формирует равными 5 . Для выполнения этого алгоритма блок 17 fфиг,3) воспринимает первый после переключения модулятора (момент или tj ) импульс управления тиристорами (мокюнт tj) , вступакядего в работу полумоста и в момент поступления очередного импульса генератогра 7 момент ii, ) через интервал времени Ti/4 выдает сигнал на ключи 24 и 25, пббле чего происходит прак тическй мгновенное изменение частот генератора 7 импульсов с частоты 4f, на 4 /J,. При этом длительность переводного цикла оказывается равной 5 На вход R триггера 26 сигнал подается с блока запуска, а его инверс ный выход подключен к К -входу триггера 27, на вхЬд С которого поступают короткие импульсы с выхода элемента ИЛИ 32 с частотой 2 f (f частота работы инвертора) . Инверсный выход Q триггера 27 соединен с одним входом первого элемента И 29 и с входом К триггера 28, а прямой выход триггера 27 - с одним из двух входов второго, элемента И 30, второй вход которой подключен к прямому выходу триггера 28. Инверсный в.: вход триггера 28 соединен с вторым входом первого элемента И 29, а eio выход связан с тритгером 15. На . . входы 7 триггеров 27 и 28 блока 17 подается сигнал 1, для чего они,. через резистор fHe показан) подключаются к выходу блока питания цифровых микросхем. Выход элемента И 30 подключается к входу формирователя 31, выход которого связан с S-BXOдом триггера 26. Блок 17 работает следующим образом. . Пусть в исходном состоянии инвертор работает на первую нагрузку с частотой / и задакзщий генератор 7 вырабатывает импульсы с частотой 4 j. При этом на прямых выходах триггеров 2 6-:2 8 присутствует сигнал 1. При переходе модулятора из исходного состояния в противоположное Y момент t или tg) блок запуска вьадает импульс на R -вход триггера 26, в результате чего на инверсном, выходе.этого триггера появляется сигнал 1. Этот сигнал поступает: на К-вход триггера 27 и на его прямом выходе после поступления первого же импульса удвоенной частоты 2 f {ij) сиг1гал изменяется с 1 на() ,а на инверсном выходе - с О . В результате этоЕО на вход триггера 28 поступает сигнал 1 и после прихода следующего импульса. задающего генератора 7 (момент it,) на его инверсном выходе вместо О появляется 1. Вместе с тем состояние выходов триггера 27 в этот момент не изменяется- и поэтому в. момент itf на выходе элемента И 30 вместо О появляется 1 и происходит изменение состояния триггера 15. С приходом следующего импульса генератора в момент t триггеры 27 и 28 вновь меняют свое состояние и на их прямых выходах появляется 1. Такой же сигнал появляется на выходе элемента И 5. На выходе формирователя 31 возникает короткий импульс, который поступает на S -вход триггера 26 и на его прямом выходе вновь появляется сигнал 1. В результате этого блок 17 возвращается в исходное состояние и будет находиться в нем до поступления очередного импульса с блока запуска. Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность и устойчивость работы устройства.

fi

Q lltlHllliM ru t М I IMI

s г I (

I

§