Устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью Советский патент 1984 года по МПК H02P13/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении непосредственных .и преобразователей частоты, предназначенных, например, для частотного управления электроприводами и для автономных систем электроснабжения. Известно устройство для управле ния непосредственным преобразователем частоты, осуществляющее циклический алгоритм работы ключей переменного тока, и состоящее из генера тора импульсов регулируемой частоты вьпсод которого соединен с распределителем импульсов, выходы которого соединены с логическим блоком формирования импульсов управления силовой частью преобразователя pj . Недостатком этого устройства является неудовлетворительньй состав кривой выходного напряжения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления преобразователем частоты с непосред ственной связью, содержащее задающий генератор, .подключенный к входу первого счетчика, высокочастотный генератор, подключенный к входу второго счетчика, -распределитель импульсов и RS-триггер, , выходы которых, через выходной формирователь соединены с выходами устройства 2 . Недостатком известного устройства является возрастание потерь на переключение ключей переменного ток при повьппении выходной частоты преобразователя и, следовательно, неравномерный тепловой режим при глубоком регулировании выходной частоты. Цель изобретения - уменьшение установленной мощности оборудования. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью, содержащее задающий генератор, подключенный к входу первого счетчика, высокочастотный генератор, подключенный к входу второго счетчика, распределитель импульсов и RS-триггер, выходы которых через выходной формиро ватель соединены с выходами устройс ва, снабжено блоком сравнения кодов и элементом ИЛИ, первый счетчик выполнен суммирующим и снабжен вы ходом переполнения, второй счетчик выполнен вычитающим и снабжен выходом обнуления, причем выходы обог- их счетчиков соединены с входами блокэ сравнения кодов, выход переполнения первого счетчика соединен с входом распределителя импульсов и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу обнуления второго счетчика, а выходы блока сравнения кодов и элемента ИЛИ соединены соответственно с S-и R-BXOдами RS-триггера. . На фиг.I представлена силовая схема преобразователя мостового типа на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью; на фиг.2 - структурная схема устройства управления; на фиг. 3 - пример выполнения одного из каналов выходного формирователя импульсов; на фиг.4 - временные диаграммы, поясняю1цие .работу устройства управления. Преобразователь частоты (фиг.) содержит ключи 1-6, образующие мостовую схему преобразователя частоты, на вход которого подключены фаэы А, В и С трехфазной питающей сети, а на выход - нагрузка 7. Устройство для управления преобразователем содержит задающий генератор 8, вырабатывающий на выходе 9 последовательности импульсов с регулируемой частотой. Выход 9 соединен с суммирующим входом 10 суммирующего счетчика 11, разрядные выходы I2 которого соединены с входами 13 блока 14 сравнения кодов, а выход 15 переполнения соединен с одним из входов 16 элемента 17 ИЛИ и с входом 18 распределителя: 19 импульсов. Высокочастотный генератор 20 вырабатывает на выходе 21 импульсы стабильной частоты, поступающие на вход 22 вычитающего счетчика 23, разрядные выходы 24 которого соединены с входами 25, блока 14 сравнения кодов, а . выход обнуления 26 соединен с .входом 27 элемента 17. Выход 28 блока 14 подключен к S-входу 29 триггера 30, R-вход 31 которого соединен с выходом 32 элемента 17. Шесть последовательностей шотульсов с выходов распределителя 19 поступают на входы 33-38 выходного формирователя 39 импульсов, другие входы 40 и 4i которого подсоединены к прямому 4i инверсному выходам триггера 30, а выходы 42-47 подключены к управляющим входам полностью управляемых ioiioчей 1-6 преобразователя. Схема фиг.З реализует,логическук) функцию 2И -2ИЛИ и предстайляет собой канал выхода 42 выходного форми рователя 39. Логические функции остальных каналов аналогичны. Устройство работает следующим об разом. Импульсы с выхода 9 задающего генер атора 8, поступая на суммирующий вход 10, изменяют значение кода на выходах 12 счетчика 11 от О до 15. Каждьй шестнадцатый импульс вызывает переполнение счетчика 11 и импульс с выхода 15 переполнения поступает на вход 18 распределителя 19, Который формирует шесть последовательнЪстей импуль сов на выходах 33-38 (фиг.4) длительностью , сдвинутых на 60 друг относительно друга. Импульс переполнения поступает также на вход 16 элемента 17. Импульсы с выхода 21 высокочастотного генератора 20,.поступая на вычитающий вход 2 изменяют значение кода на выходах 24 счетчика 23 от 15 до 0. Каждое обну ление счетчика 23 вызывает появление на его выходе 26 импульса обну ления, поступающего на вход 27 элемент.а 17. Импульсы равенства кодов в счетчиках 11 и 23 с выхода 28 блока 14 и импульсы с выхода 32 эле мента 17, поступая соответственно на входы 29 и 31 триггера 30, форми руют на его виходах 40 и 41 парафаз ,ные последовательности импульсов, длительность которых изменяется по закону линейной широтно-импульсной модуляции. На выходах 42-47 выходного формирователя 39 появляются импульсы управления ключами 1-6 преобразователя. Обозначения диаг- рамм на фиг. 4 соответствует нумераций выходов на фиг.2 и 3. Рассмотрим подробнее формировани сигналов с линейной широтно-импудьс ной модуляцией иа выходах, триггера 30. На входы 13 и 25 блока 14 непрерывно поступают четырехразрядные двоичные коды, значения которых либо увеличиваются с приходом оче-редного импульса (для счетчика. 11), либо уменьшаются (для счетчика 23). Дискретное изменение значений двоичных кодов . на выходах 12 счетчи™ ка 11 в зависимости от периода следования импульсов задающего генератора 8 и на выходах 24 счетчика 23 представлено на фиг.4 (диаграммы 12 и 24). В момент времени t значение двоичного кода на выходах 12 счетчика 11 равно О, а на выходах 24 счетчика 23 - 15. В интервале времени tjj- t, на выходах 42 и 46 установлейы уровни логической единицы на выходах ,47 - уровни логического нуля и соответственно замкнуты ключи I и 5, ключи 2,3, 4 и 6 разомкнуты; к нагрузке 7 прикладывается линейное напряжение фаз А и В. В момент времени t. на выходах 12 счетчика 1I устанавливается код со значением 3. На выходах 24 счетчика 23 также устанавливается код со значением 3. Блок 14 в момент времени t;{ равенства кодов формирует импульс установки триггера 30 в единичное состояние, что вызывает изменение состояния выходов 46. и 47 вы одного формирователя 39, и наг- , рузка 7 подключается к линейному напряжению между фазами С и А, так как замыкаются ключи 1 и 6. В момент времени t импульс с выхода 26 счетчика 23 через элемент 17 устанавливает триггер 30 опять в единичное состояние и к нагрузке 7 в интерват ле времени t вновь прикладывается напряжение фаз А и В. Затем в интерйале времени на наг7 появляется напряжение и А и т.д. Таким образом, до момента времени tp происходит попеременное чередование на нагрузке 7 напряжений фаз А,В и С,А, причем длительности подключений изменяются линейно вовремени. В моцрнт времени tg происходит переполнение счетчика 11 не выхода 15 импульс поступает на вход 18 распределителя 19, изменяя состояние еговыходов 32-37; импульс с выхода 15 поступает также через вход 16 элемента 17 на вход 31 триггера 30. С момента времени tg на нагрузке 7 происходит чередование напряжений фаз С,А и В,С, так как работают ключи 1,2 и 6 преобразователя. Длительность чередований также лине.йно изменяется в зависимости от времени. Таким образом, в лечение шести циклов периодических попарных чередований линейных напряжений питающей сети на нагрузке 7 формируется выходное напряжение, промодулированное по закону линейной широтно-им-. пульсной модуляции. Частота основной гармоники выходного напряжения преобразователя равна разности частот импульсов управления ключами 1-.6 и частоты питающей сети.

Частота следования импульсрв высокочастотного генератора 20 остается постоянной, а частота генератора 8 изменяется в зависимости от требуемой выходйой . частоты преобразователя так, как потери на .переключения зависят от числа переключений в единицу времени, а это число практически определяется частотой высокочастотного генератора 20, которая не меняется, то потери на ключах остаются неизменными, а следовательно, во всем диапазоне регулирования выходной частоты тепловой режим преобразователя будет равномерным.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить равномерный тепловой режим силовых ключей преобразователя, т.е. исключается необходимость применения дополнительных мер для охлаждения ключей..

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ, содержащее задающий генератор, подключенный к входу первого счетчика, высокочастотный генератор, подключенный к входу второго счетчика, распределитель импульсов и RS-триггер, выходы которых через выходной формиро-ватель соединены с выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности оборудования, оно снабжено блоком сравнения кодов и элементом ИЛИ, первый счетчик выполнен суммирующим и снабжен выходом переполнения, второй счетчик выполнен вычитающим и снабжен выходом обнуления , причем выходы обоих счетчиков соединены с входами блока сравнения кодов, выход переполнения первого счетчика соединен с входом распределителя импульсов и с первым йходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу обнуле(П ния . второго счетчика, а выходы блока сравнения кодов и элемента ИЛИ соединены соответственно с S- и R-BXOдами RS-триггера.

Фиг.Ъ