Цифровое устройство для управления инвертором Советский патент 1984 года по МПК H02P13/18 

дом первого элемента НЕ, третьи вхо- ких импульсов соединены с прямым вы|ДЫ через второй формирователь корот- ходом первого Ъ -триггера.

1127067

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ, содержащее последовательно соединённые задающий генератор и распределитель, аналого-цифровой преобразователь и И каналов управления,- каждый из которых содержит два D -триггера, Р -вход первого из которых соединен с входом первого формирователя -коротких импульсов, с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ и с соответствующим первь1м выходом распределителя, соответствующий второй выход распределителя, сигнал на котором .сдвинут на 90° по отношению к первому, соединен с вторьм входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с .вторым выходом задающего генератора, их вытсодьг подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, и второй элемент НЕ, отличающееся тем, .JITO, с целью повьш1ения надежности, каждый канал управления снабжен элементом ИПИ вто рым формирователем коротких импульсов, четырьмя элементами ЗИ-НЕ, элементом 2И-НЕ, а D-триггеры снабжены 5- и R -входами, причем счетный вход первого D -триггера соединен с вьпсодом элемента ИЛИ, 5 - и 1 -входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соединены с выходом первого форг мирователя короткчх импульсов, вторые входы подключены к первым входам элемента ИЛИ и элемента 2И-НЕ и к выходу блока сравнения кодов, первый вход элемента ИСКЛОТАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с. третьим, входом первого элемента ЗИ-НЕ и через второй элемент НЕ - с третьим, входом второго элемента ЗИ-НЕ, счетный вход второго 3) -триггера соединен с выходом элемента 2И-НЕ,D -вход- с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 5- и R-входы - соответственно с выходами третьего и четвертого элеменТО9 ЗИ-НЕ, первые входы которых соеди нены с выходами первого 3)-триггера, вторые входы соединены с вторьми входами элементов ИЛИ и 2И-НЕ и с выхо

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления многофазньши автономными инверторами. Известно многоканальное устройств для управления инвертором, содержаще в каждом канале фазосдвигающий блок, элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивньй счетчик импульсов, элемент ШШ-НЕ, тактируемый RS -триггер и формирователь счетных импульсов. Каадый канал управления формирует две последовательности управляющих импульсов, одн из которых сдвинута относительно синхронизирующего сигнала на угол Л в сторону отставания, а другая на тот .же угол в сторону опережения РJ. Недостатком устройства является невысокое быстродействие и неси1Ф1етрйя между каналами, что приводит к . низкому.качеству выходного напряжения инвертора в установившихся и переходных режимах. Наиболее близким к предлагаемому является цифровое устройство для управления инвертором, содержацее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель, аналогоцифровой преобразователь и П каналов управления, каждый из которых содержит два D -триггера, 3) -вход первого из которых соединен с входом первого формирователя коротких импульсов, с первым входом элемента ИСКШЧАиЩЕЕ ИШ и с соответствующим (Первым выходом распределителя, соответствующий второй выход распределителя, сигнал на котором сдвинут на 90 по отношению к первому, соединен с вторым входом элемента ИСЮВОЧАЮЦЕЕ ИЛИ, выход которого сое динен с первым входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с вторьм выходом задающего генератора, их выходы подключены соответственно к суммИрующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки которого соединен-с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналогоцифрового преобразователя, и второй элемент НЕ (2, Недостатком устройства является невысокая надежность, так как нормальная работа устройства возможна только в том случае, когда код на выходе аналого-цифрового преобразователя отличен от нуля и не превышает максимального кода на выходах реверсивнрго счетчика. В противном случае сигнал на выходе блока сравнения кодов остается неизменным, что приводит к аварии в инверторе. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем исключения авар1 1ных режимов. Поставленная цель достигается тем, что в цифровом устройстве для управления инвертором, содержащем последовательно соединенные задакиций генератор и распределитель, аналогоцифровой преобразователь и и каналов управления, каждьй из которых содержит два D -триггера, U -вход первого из которых соединен с входом первого фбрмедювателя коротких импульсов, е первын входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ не соответствующим перв1Д4 выходом распределителя, соответстэуюо ий второй выход распредели.теля, сигнал на котором сдвинут на 90 по отксшенш) к первому, соединен с вторым входом элемента ИСЮЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с nepBEiM входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы элементов И соединены с вторь1м выходом задающего генератора, их выходы подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам ревер сивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, и второй элемент НЕ, каждый канал упр ления снабжен элементом ИЛИ, вторым формирователем коротких импульсов, четырьмя элементами ЗИ-НЕ, элементом 2И-НЕ, а D -триггеры снабжены 5 и R-входами, причем счетный вход первого 3) -триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, 5 - и Ч -входы подключены соответственно к выходам первого н второго элемент ЗИ-НЕ, первые входы которых соединены с выходом первого формировател коротких импульсов, вторые входы подключены к первым входам элемента ИЛИ и элемента 2И-НЕ и к выходу бло ка сравнения кодов, первый вход эле мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 1ТИ соединен-с третьим входом первого элемента ЗИ-НЕ .и черед второй элемент НЕ-с третьим входом второго элемента ЗИ-НЕ, счетный выход второго)-триг гера соединен с выходом элемента 2И-НЕ, D-вход - с. вторым входомэлемента ИСКЛЮЧАВДЕЕ ИЛИ, 5 и R-входы - соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соединены с выходами первого -тр гера, вторые входы соединены с вторыми входами элементов ИЛИ и 2И-НЕ и с В.ЫХОДОМ первого элемента НЕ, третьи входы через второй формирова телв коротких импульсов соединены с прямым выходом первого D -триггер На фиг.1 представлена схема устройства (изображен только один кана управления), на фиг. 2 - временные диаграммыу поясняющие его работу. Устройство содержит задающий ген ратор 1 с встроенным делителем частоты, распределитель 2, аналого-циф ровой -преобразователь 3 и один канал 4. управления. Канал 4 содержит первый формирователь 5 коротких импульсов, реверсивный счетчик 6, блок 7 сравнения кодов, элемент 8 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый элемент 9 двухвходовые элементы 10 и 11 И, ;второй элемент 12 НЕ, первьй 13 и второй 14 элементы И-НЕ, элемент 15 ИЛИ, первый В -триггер 16, второй формирователь 17 коротких импульсов, третий 18 и четвертый 19 элементы И-НЕ, пятый элемент 20 И-НЕ, второй Э-триггер 21. . На фиг.2 приведены диаграммы, поясняющие работу устройства.На фиг.2 обозначены сигнал 22 на высокочастотном выходе генератора 1, сигналы 23 и 24 на первом и втором выходах распределителя 2, сигнал 25 на выходе элемента 8, сигнал 26 на выходе (Элемента 9, сигналы 27 и 28 на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 6 соответственно, сигнал 29 на выходе первого формирователя 5 коротких импульсов. Сигнал ЗС изображает код А на выходах реверсивного счетчика 6, а сигнал 31 - код В на выходах аналого-цифрового преобразователя 3. Кроме того, обозначены сигнал 32 на;выходе блока .7, сигнал 33 на выходе элемента 15, сигнал 34 на прямом выходе триггера 16, сигналы 35 и 36 на его 5 и R -входах соответственно, сигнал 37 на -входе синхронизации триггера 21, сигнал 38 на его инверсном выходе, сигнал 39 на выходе второго формиро- вателя 17, сигналы 40 и 41 на (5 иЯ-входах триггера соответственно, выходное напряжение 42 инвертора. Устройство работает следукщим Образом. Задающий генератор 1 формирует высокочастотный сигнал 22, который поступает-на входы g-f sMeHTOB 10 и 11, и импульсы с частотой в 2i раз вьше выходной частоты инвертора, которые поступают на вход распределителя 2. На первом выходе распределителя 2 формируется сигнал 23, на втором его выходе сигнал 24, сдвинутый относительно сигнала 23 на 90. Эти сигналы поступают на входы элемента 8, на выходе которого формируется сигнал 25. Этот сигнал поступает на входы элементов 9 и 10. Сигнал 26 с выхода элемента 9 поступает на вход элемента 11. В результате на выходе элемента 10 формируется сигнал 27, поступающий на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, а на вьпсое элемента 11 формируется сигнал 28, поступающий на вычитающий вхрд счетика 6. В результате число А на выодах счетчика 6 возрастает в перВОЙ половине и уменьшается во второй половине каждого полупериода синхронизирующего сигнала 23, т.е. реверси ный счетчик 6 в данном случае выпол няет роль формирователя треугольного сигнала 30. На вход установки счетчц ка 6 поступает сигнал 29 с выхода фо мирователя 5, который сбрасывает :Сче чик 6 в нулевое состояние в конце каждого полупериода, тем самым начало работы счетчика 6 жестко привязывается к началу каждого полупериода, что повышает надежность работы устройства, путем исключения сбоев, воз никших в предыдущем полупериде. Число А (сигнал 30) с выходов счетчика 6 поступает на одни входы блока 7 .сравнения кодов, на другие входы входы поступает число В (сигнал 3 с аналого-цифрового преобразова.теля 3.. возможны три режима работы устройства. 1. (О-i, на фиг.2). В этом случае, как только число А возрастая, станет равно числу В, на выходе блока 7 сигнал 32 будет равен логической единице, которая посту пает на один вход элемента 15. В результате сигнал 33 на выходе этого элемента также принимает значение логической единицы, что приводит к переключению триггера 16, и на его прямом выходе появляется сигнал, 34, сдвинутый на угол в6 в,сторону отставания относительно синхронизирующего сигнала 23, пЬступанлцего на управляющий вход этого триггера. Затем число А (сигнал 30) продолжает возрастать, а во второй половине полупериода начнет уменьшаться,и, как только число А станет меньше числа В на выходе блока 7 сигнал 32 станет равен логическому нулю, который поступает на вход элемента 20. В результате сигнал 37, поступающий с выхода элемента 20 на тактовый вход второго триггера 21, принимает значение логической единицы, триггер 21 переключается, и на его Инверсном въгходе формируется сигнал Зв, сдвинутый относительно синхронизирующего сигнала 23 на тот же угол, но в сторону опережения. Таким образом, формируются две последовательности управляющих импульсов со скважностью два, строго симметричных относительно синхронизирующего сигнала. Ко личество разрядов счетчика определя ет точность и плавность регулирования выходного напряжения инвертора. В то же время для нормального функ-/ ционирования устройства управления необходимо, чтобы число высокочастотных импульсов за четверть периода выходной частоты не превышало емкости счетчика. фиг.2). В этом случае сигнал 32 на выходе блока 7 постоянно имеет значение логического О. Он поступает на один и.з входов элемента 15, следовательно сигнал 33, поступающий с выхода этого элемента на тактовый вход первого 3) -триггера 16, повторяет сигнал 26 на втором входе элемента 15. Таким образом, триггер 16 переключается по окончании первой половины каждого полупериода синхронизирующего сигнала 23. Сигнал 34 на прямом выходе триггера 16 получается сдвинутым относительно синхронизирующего сигнала 23 на угол «t 90 в сторону отставания. Короткие импульсы ( 39) получаемые с выхода второго формирователя 17, попадают в этом случае во вторую половину каждого полупериода, и следовательно, на выходах элементов 18. и 19 появляются сигналы 40 и 41, равные логическому нулю, которые, поступая на входы S и R , переключают триггер 21 сразу же после переключения триггера 16 таким образом, что сигнал 38 на инверсном выходе триггера 21 оказывается сдвинутым на угол oi 90° в сторону опережения относительно синхронизирующего сигнала 23. Таким образок, сигналы 34 и 38 находятся в противофазе, и выходное напряжение 42 инвертора равно нулю. 3. В О (tj-tj на фиг.2). В этом случае сигнал 32 на выходе блока.7 постоянно имеет значение логической единицы. В результате на выходах элементов 13 и 14 появляются сигналы 35 и 36, равные логическому нуяю, которые, поступая на входы 3 и R триггера 16, переключают его вслед эа изменением синхронизирующего сигнала 23, т.е. угол ( 0. Так как на одном из входов элемента 20 постоянно присутствует сигнал логической единицы, то сигнал 37 на его выходе является инверсией сигналу .26, поступакицего на другой его 7 вход. Таким образом, в начале каждого полупериода происходит изменение сигнала.37 на тактовом входе вто рого Л -триггера 21 с О на 1, следовательно, этот триггер переключается, и сигнал 38 на его инверсном выходе также повторяет синхронизирующий сигнал 23. Сигналы 34 и 38 синфазны, следовательно выходное напряжение 42 инвертора максимально Для управления .т -фазным преобразователем необходимо иметь п каналов управления, подобных каналу 4. Распределитель должен иметь четное количество выходов 2 п . Сдвиг по фазе между выходными сигналами двух соседних выходов в таком распределителе равен 180/2п эл.град. В общем случае входы любого канала управления .подключаются к ( -му и j -му выходам распределителя, причем j i + n так какименно эта пара выходов формирует две однофазные последовательности импульсов, сдви-. нутые относительно друг друга на 90 Предлагаемое устройства обеспечивает предельно возможную степень ст метрии управляю11чих импульсов как в каждом канале управления, так и между каналами; высокое быстродей67ствие, так как в основу положен вертикальный принцип управления максимально возможный диапазон регулирования угла управления, составляющий 0-180 высокую помехоустойчивость канала передачи управляющего напряжения, так как аналоговый сигнал управления преобразуется в код и может передаваться в каналы управления по высокопотенциальным, ; .. гальванически ра звязанным цепям( высокую стабильность параметров управляющих импульсов ори воздействии дестабилизирующих факторов, так как вся информация передается, обрабатывается и хранится в цифровой форме; высокую надежность, так как устройство сохраняет работоспособность при любых значениях управляющего кода. Устройство может быть использовано дпя управления многофазньми преобразователями постоянного тока в по- стоянный, выпрямителями с принудительной коммутацией вентилей, автономными инверторами напряжения, предназначенными для систем гарантированг ного электропитания, где требуются малые колебания модуля и фазы выходного напряжения инвертора как в установившихся, так и переходных режимах.