Устройство для управления трехфазным автономным инвертором Советский патент 1985 года по МПК H02M7/515 

1 11 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления автономн1 1ми инверторами напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШШ). Известен способ цифрового формиро синусоидального тока нагрузки и устройство для его осуществления, содержащее тактовьй генератор с заторможенными мультивибраторами, Bbf ходы которых соединены со схемой коммутации, генератор опорной частоты, выход которого также соединен с входом схемы коммутации, выход коTOpcrfl соединен с мостовьи инвертором Заторможенные мультивибраторы преобразуют импульсы тактовой частоты в последовательность импульсов заданной скважности для ступенчатой аппроксимации синусоиды. Шпульсы гене ратора опорной частоты поступают на схему коммутации, которая пропускает соответствуимцие последовательности импульсов на мостовой инвертор Л Недостатки данного способа - зави симость закона модуляции от параметрических измерений в системе, а также то, 4to регулирование вьгходного напряжения связано с регулированием ряда заторможенных мультивибраторов, Известно также устройство для управления инвертором с ШШ на интегральных схемах, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с входами счетчика интервалов и счет чика длительности импульсов, схемы совпадения, входы которых соединены с выходами счетчиков, е выходы - с входами схемы собирания, формирователь трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, преобразо ватель аналогового управляющего напряжения, вход которого соединен с вы ходсм задающего генератора, а выход через схему запрета - с входами счет чиков длительности импульсов, выход схемы собирания - с вторьм входом схемы запрета, а также с первыми вхо дами схем совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции,, а выходы - с анодньм и катодньм группам мостового инвертора. С псмощью счетчика интервалов период выхбдного напряжения разделяют на равные интервалы, число которы равно числу импульсов управления, а длительнооть импульсов на каждом интервале счетчик длительности преде- тавляетУрядом последовательных натуральных чисел, величина KOTojaix промодулирована по синусоидальному закону-. ЗаданнЕле числа фиксируют схемами совпадения 21 . Недостатками указанного устройства являются невысокая надежность, так как возможны сбои в работе счетчика длительности импульсов на каждом интервале из-за некратности частот выходного напряжения задающего генератора и. преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, и невысокая точность, так как не. обеспечивается точная фиксация момента начала фо| мирования трехфазного широтно- модулированного выходного напряжения. Наиболее близким по технической сущности к изобретеигао является Устройство для управления трехфазню автономным инертором,содержащее формирователь длительности ичпульсов, включакщий счетчик импульсов и элементы совпадения по числу фаз, первые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенньм такя|;е с первым входом блокировки основного выхода синхронизирующего блока, вторые - с первым выходом счетчика интервалов, третьи - с выходом счетчика ге пульсов, первь вход которого соединен с основньм . выходом синхронизирующего блока, а второй - с выходом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блокируюащй вход которого соединен с выходом блока выделения максима1а ного вьрсодного сигнала, а установочный - с основным вшсодом синхронизирующего блока, перв установочный выход которого соединен с входом делителя частоты, первьн ВЫХОДСН4 соединенно о с бХодом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а вторьм - с вторю входе блокировки основного выхода синхронизирующего блока, третий вход которого соединен с вторым выходом счетчика интервалов, входом соединенного с вторьм установочным выходом синхронизирующего блока, основной вход которого подключен к выходу задающего генератора тактовой частоты 13J .

Однако известное устройство не позволяет повысить точность соответствия выходных напряжений закону преобразования без снижения надежности устройства, так как это связано с 5 увеличением емкости трех (по числу фаз) счетчиков длительности импульсов , входящих в блок счета цифры, что приводит к снижению надежности.

Цель изобретения - упрощение уст- ю ройства и повьшение его надежности при высокой точности формирования широтно-модулированного вьпсодного

сигнала.

I - .

Поставленная цель достигается тем, «э

что в устройстве для управления трехфазньм автономньм инвертором, содеращим формирователь длительности импульсов, включающий счетчик импульсов и элементы совпадения по числу 20 аз, первые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного рямоугольного напряжения частоты моуляции, соединенным также с первьм входом блокировки основного выхода: 25 синхронизирующего блока, вторые с первьм выходом счетчика интервалов, третьи - с выходе счетчика импульсов, первый вход которого соединен с основные выходо1 cинзtpoнизиpyющeгo 30 блока, а второй - с выходсм преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующим входом соединенного с выходом блока вьщеления макс194ального выходного 35 сигнала, а установочным - с основным выходом синхронизирующего блока, первый установочный выход которого соединен с входом делитейя частоты первьн выходом соединенного с входом 40 формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а вторьм - с вторым входом блокировки основного выхода синхронизирующего блока, третий вход блокировки основ- 45 ного выхода которого соединен с вторым выходсм счетчика интервалов, входсм соединенного с вторьм установочным выходом синхронизирующего блока, основной вход которого подключен к 50 выходу задающего генератора тактовой частотьц формирователь длительности импульсов снабжен триггерами по числу фаз, первые входы KOTOF IX соединены с основньм выходом синхронизи- 55 рующего блока, вторые - с выходами сортветствующик элементов совпадения, а первые и вторые выходы триггеров

предназначены для подключения к управляюоцш переходам вентилей анодной и катодной групп соответствующей фазы инвертора, причем первые выходы триггеров подключены к входам блока выделения максимального выходного сигнала.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства при формирования длительности широтно-модулированных импульсов управления.

Устройство для управления трехфазным автономным инвертором содержит формирователь 1 длительности импульсов, состоящий из общего для всех фаз счетчика 2 импульсов, трех элементов 3-5 совпадения и трех триггеров 6-8.

Входами формирователя 1 являются первый вход счетчика 2 импульсов, : соединенный с выходом преобразователя 9 аналогового управляющего напря.жения в частоту, второй вход счетчика 2, импульсов и первые входы триггеров 6-8, соединенные с основньм выходом синхронизирующего блока 10, первые входы элементов 3-5 совпадения, соединенные с выходом формирователя 11 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, и вторые входы элементов 3-5 совпадения, соединенные с перзым выходом счетчика 12 интервалов. Выходами формирователя 1 являются первый и второй выходы триггеров 6-8, причем первые выходы триггеров 6-8 подключены к входам блока 13 выделения максимального выходного сигнала. Внутри формирователя 1 выход блока 2 счета цифры подключен к третьим входам элементов 3-5 совпадения, выходы KOTopijix подкл1дчеиы к вторым входам соответствующих триггеров 6-8 Основной выход синхронизирующего блока 10 соединен также с установочным входом преобрв эвателя 9 аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующий вход которого соединен с выходом блока 13. Второй установочный выход синхронизирующего блока 10 соединен с входом счетчика 12 интервалов, первый установочный выход - с входом делителя 14 частоты, перьый вход блокировки основного выхода - с выходом формирователя 1 1 трехфазного прямоугольного

напряжения, второй вход блокировки основного выхода - с вторым выходом , делителя 14 частоты, первый выход которого соединен с входом формирователя 1 Г трехфазного прямоугольного 5 напряжения третий вход блокировки основного выхода синхронизиру1 его блока 10 - с вторым выходом счетчика 12 интервагов, а основной вход с выходом задающего генератора 15 10 тактовой частоты.

Принцип формирования устройством трехфаэногЬ широтно-модулированного управляющего сигнала основан на пред ставлений: полупериод частоты выход- 15 ного напряжения инвертора делится на равные интервалы, число которых равно силу импульсов в выходном напряжении инвертора. Начала отпирающих импульсов для вентилей всех фаз ин- . 20 вертора совпадают с началом интервала разбиения, задний фронт промодулирован по закону синуса для данной фазы. Длительность импульса в каждом интервале разбиения соответствует 25 значению синусоидального напряжения в конце (или в начале) интервала и задается заранее в виде цифры Ц , значение которой соответствует целой части числа 10 (1+sin«), где i - ЗО порядковый номер интервала разбиения ( i 1 ,2,. .i .. Q )., угловая координата конца (или начала) интервала разбиения с порядковым номером j. , И -целочисленный показатель ,опреде- jj ляющий точность соответствия выходных нгапряжений закону преобразования. -

Длительность импульсов для одной из фаз инвертора при значелиях Q 12 приведены в таблице. 0

Устройство для управления трехфазным автономным инвертором, работающим в режиме ШИМ, работает следующим образом.

При включении устройства импульсы и,5 задающего генератора 15 через синхронизирующий блок 1.0 поступают на входь преобразователя 9 аналогового управляющего напряжения в частоту, счетчика .12 интервалов, счетчика 2, 50 триггеров 6-8 и через делитель 14 частоты на вход формирователя 11 трехфазного прямоугольного напряжения. При этом в схеме фиксируется начало формирования сигналов управления для i-S. ключевых элементов трехфазного инвертора. Выходные импульсы преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту U) поступают на вход счетчика 2 импульсов, выхо1цные сигналы которого несут информацию о текущей цифре кодирования длительности импульсов управления..Выходные сигналы счетчика 2 поступают на третьи входы элементов 3-5 совпадения, на первые входы которьпс поступают вьпсодные напряжения U ,/,. .. И „ формирователя 11 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, производящие распределение сигналов по вентилям инвертора, а на вторые входы - выходные напряжения и. .. 52/3 счетчика 12 интервалов, неся информацию о порядковсм номере.интервала. С выходов элементов 3-5 совпадения сигналы и 5 отмечающие моменты времени, соответствуювд1е задним фронтам формируемого широтно-модулированного трехфазного сигнала управления, поступают на вторые входы триггеров 6-8, с выходов которых снижаются широкие импульсы и - Ug управления вентилями инвертора, передние фронты которых определяются сигналом (j с основнвго выхода синхронизирующего блока 10, а задние - сигналами U« - PS с выходов соответствующих элементов 3-5 совпадения. Сигналы У, - Ug поступают также на входы блока 13 выделения максимального выходного сигнала , на выходе которого сигнал 1. изменяется при сфорировании самого

широкого на данном интервале разбиения импульса управления (по трем фазам) и подается на блокирующий вход преобразователя 9 аналогового .управляющего напряжения в частоту, останавливая его. После этого устройство готово к формированию следующего импульса управления.

Таким образом, предлагаемое изоб,4)етение упрощает схему формирования длительности широ тн о-модулиров анныу импугьсов управления вентилями трехфазного автономного инвертора за счет использования одного счетчика блока счета цифры для всех фаз, что повьшает надежность устройства в целом. Надежность повышается как за счет уменьшения количества типовых элементов схемы, так и э счет обл.егчения работы отдельных блоков: блок счета цифры не останавливается после отсчета определенного числа импульсов, и его состояние после этого не влияет на формирование длительности импульса на интервале разбиения. 1П-11 л11Ш о 15 30 .град sin (/t 0 0,25880,5 ll,i() 10 13 15 U,;(.) 100 126 150 45 60 75 90 t05 120 135 150165 0,70710,866,0,9659 1 0,96590,86600,7071 0,50,258f 17 19 20 20 20 19 t7 1513 171 187 197 100 197 187 171 150126 .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬИ ABTOHOMffiJM ИНВЕРТОРОМ, содержащее формирователь длительности импульсов, включающий счетчик 1В4пульсов и элементы совпадения по числу фаз, первые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенные та1оке с первьм входом блокировки основного выхода синхронизирующего блока, вторые - с первьм выходом счетчика интервалов, третьи - с выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединен с основные выходо1 синхронизирующего блока, второй - с выходом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блоки1 ующий вход которого соединен с выходом блока вьщеления максимального выходного сигнала, а установочный - с основные выходом сипхроннэируюцего блока, первый уета 1рвочный вькод которого соед1шен с входом делггеля частоты, nepKiA выход котораго соедиг нен с входом фо1 нрователи1 ч юхфазного прямоуго.пьного напряхения часто ты модуляция, второй -,с вторым входом блокировки основного выхода синхроняэкруицего блока, третий вход блокировки основного вьосода которого соед«1нен с вторив выходом счетчика 1В1тервалов, вход которого соединен с BTOpiM Установочным вы ходом синхронизирующего блока, основной вход которого подклочен к выходу задающего генератора тактовой частоты, отличающееся тем, что, с цетм его упрощения и повыпения надежности, формирователь длительности ютульсов триггерами по числу фаз, первые входа кото1 1Х соедниега 1 с основньм выходом N1 синхронизирующего блока, вторые .- с выходами соответствукщих элементов, совпадения, а и вторые выходы триггеров предназначены для подСО ключения к управляющим переходам вентилей анодной и катодаой групп соответствующей фазы инвертора, причем первые вьвЕоды триггеров подключены , к входам блЫса выделения максимального выходного сигнала.