Устройство для управления вентильным преобразователем Советский патент 1985 года по МПК H02M7/00 

2. Устройствр по п. 1, отличающееся тем, что, с целью получения регулировочной характеристики линейного типа, управляемый мультивибратор состоит из интегратора с ключом сброса, компаратора и источника напряжения, задающего амплитуду, причем выход интегратора через компаратор связаны с управляющей цепью ключа сброса, вход интегратора присоединен к источнику напряжения, задающего амплитуду.

3. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся- тем, что, с целью обеспечения независимости регулирования амплитуды и частоты, генератор тактовых импульсов состоит из дополнительного интегратора с ключом сброса, дополнительного компаратора, источника постоянного напряжения и источника напряжения, задающего частоту, причем выход дополнительного интегратора через дополнительный компаратор связан с управляющей цепью ключа сброса дополнительного компаратора, вход дополнительного интегратора связан с источником постоянного напряжения, а входы компаратора и дополнительного компаратора - с источником напряжения, задающего частоту.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный к счетчику развертки, поразрядно связанному с цифровым ж блоком сравнения, отличающееся тем, что, с целью упрощения, оно снабжено управляемым мультивибратором, сдвиганщим регистром, двухпозиционным управляемым переключателем, делителем частоты на четыре и реверсивным счетчиком, причем управляемый мультивибратор через переключатель связан с делителем частоты на четыре и счетным входом реверсивного счетчика, связанным также с выходом делителя частоты на четыре, выход реверсивного счетчика поразрядно подключен к цифровому блоку сравi нения, выход счетчика развертки связан с входом сдвигающего регистра, (Л выходы которого присоединены соответственно к управляющей цепи переключателя и входу реверса реверсивного счетчика. 90 СП ел Jiii сл

1

Р1зобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для управления автономными инверторами напряжения с широтно-импульсной модуляцией и непосредственно преобразователями частоты.

Цель изобретения - упрощение схемной реализации устройства, а также достижение линейности регулировочных характеристик преобразователя и получение независимой регулировки частоты и амплитуды выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, (фиг. 1). Генератор тактовых импульсов 1 через счетчик развертки 2 подключен к цифровому блоку сравнения 3. Управляемый мультивибратор 4 через переключатель 5 связан с делителем частоты на четыре.6 и реверсивный счетчик 7, выход которого подключен к цифровому блоку сравнения 3, К выходу счетчика развертки 2 присоединен сдвигающий регистр 8, выходы которого связаны с управляющей цепью переключателя 5 и входом реверса реверсивного счетчика 7, Управляемый мультивибратор состоит из интегратора 9, ключа 10, шунтирующего наполнительный элемент интегратора, и компаратора 11. Вход интегратора 9 подключен к источнику напряжения 12, задающего амплитуду. Генератор тактовых импульсов состоит из дополнительного интегратора 13, дополнительного ключа 14 и дополнительного компаратора 15, причем вход интегратора 13 связан с источником постоянного напряжения 16, а входы компараторов 11 и 15 с источником напряжения 17, задающего частоту.

Временные диаграммы, поясняющие

работу устройства, для определенности отнесены к автономному инвертору напряжения с однополярной ШИМ: 18 импульсы генератора тактовых импульсов 1; 19 - напряжение счетчика развертки 2; 20 - импульсы на входе реверсивного счетчика; 21 - сигнал на выходе реверсивного счетчика; 22 - сигнал на выходе автономного инвертора напряжения; 23 и 24 - сигналы на выходах сдвигающего регистра 19, 21; сигналы на счетчиках в виде веса кода, дискретизации кода не показаны.

Работа устройства основана на вертикальном принципе управления при его цифровой реализации. Цифровой блок сравнения 3 фиксирует равенство кода счетчика развертки 2 (опорный сигнал) и кода реверсивного счетчика 7 (управляющий сигнал). На первой четверти периода выходной частоты (t|- tj) сигналы управляемого -мультивибратора 4 непосредственно поступают на вход реверсивного:

счетчика 7 и управляющий код линейно возрастает до уровня 0,75 своего максимального значения. В момент t,, по сигналу со сдвигающего регистра 8 (фиг. 23) переключается переключатель 5 и реверсивный счетчик заполняется сигналами, поступающими через делитель частоты на четыре 6. В момент tj по сигналу со сдвигающего регистра (фиг. 2, 24) реверсивный счетчик 7 переходит в режим реверса и управляющий код (фиг, 2, 21) начинает убывать. В. момент t коммутируют переключатель 5. и реверсивный счетчик 7 вновь подключен непосредственно к импульсам одновибратора 4. На второй половине периода процессы повторяются вновь. Выходное напряжение инвертора (фиг. 2) соответствует ШШ по синусоидальному закону.

Формирование управляющего кода принятым способом аппроксимации (фиг. 2, 21), во-вторых, обеспечивает большую точность приближения к синусоидальной форме, чем при распространенной прямоугольно-ступенчатой аппроксимации (отклонение сигнала 21 от синусоиды не превосходит 5% от ее амплитуды, что требует нали-зо чия десяти ступеней при прямоугольно ступенчатой аппроксимации, что означает использование чрезвычайно громоздких схемных решений), во-вторых использованная в устройстве схема формирования управляющего сигнала весьма проста (элементы реализуются на стандартных интегральных схемах среднего уровня интеграции и простейших интегральных аналоговых элементах (мультивибратор). При этом допускается регулирование амплитуды управляющего сигнала (при изменении частоты импульсов на выходе управляемого одновибратора 4) и его частоты (при изменении частоты генератора тактовых импульсов 1 или коэффициента деления частоты указанного генератора 1 к входу сдвигающего регистра 8, которое осуществляет счетчик развертки 2). Реализация схемы управляемого мультивибратора позволяет получить линейную зависимость амплитуды управляющего сигнала (фиг. 2, 21) от напряжения, задающего амплитуду на и точнике 12. Действительно, амплитуда управляющего сигнала пропорциональна

частоте импульсов мультивибратора 4, а последняя при указанной реализации равна

,

f

где Г постоянная времени интегратора 9;

и,

сигнал на втором входе компаратора 11.

При работе устройства с переменной выходной частотой при изменении выходной частоты изменяется амплитуда -управляющего сигнала, а такая зависимость нежелательна. Для ее исключения схема генератора тактовых импулсов выполнена указанным на фиг. 1 образом. Период повторения тактовых импульсов при этом определяется

где t - постоянная времени дополнительного интегратора 13; Uf, - напряжение источника 16; и - напряжение источника 17. Амплитуда управляющего сигнала пропорциональна периоду повторения генератора тактовых импульсов. Из выражений (1) и (2) следует, что амплитуда управляющего сигнала не зависит от напряжения Ur и от выходной частоты инвертора если U| U, т.е. источник 17 связан с вторым входом компаратора 11. Таким образом, предлагаемая реализация генератора тактовых импульсов, осуществимая в автономных преобразователях, обеспечивает независимость регулировки частоты и амплитуды выходного сигнала вентильного преобразователя. Таким образом, предлагаемая схема как всякая вертикальная схема управления обеспечивает высокое быстродействие сигнала, при этом за счет применения иной схемы формирования управляющего напряжения по сравнению с известными ранее способами формирования прямоугольно-ступенчатой аппроксимации управляющего кода достигается значительное снижение аппаратурньк зптрат (количество корпусов микросхем уменьшается в 2,2 раза при пяти ступенях в известном решении и в 4 раза при десяти ступенях, причем первый вариант известного решения значительно уступает по точности предлагаемому устройству). В устройстве может быть обеспечена линейная

регулировочная характеристика благодаря линейной зависимости амплитуды управляющего сигнала от напряжения,

задающего амплитуду. В автономных преобразователях легко реализуется независимое управление амплитудой и частотой выходного сигнала. Управление схемой аналоговыми сигналами дает дополнительные преимущества: позволяет вводить аналоговые сигналы обратной связи без их преобразования в код, что упрощает аппаратурную

реализацию цепей обратной связи; снимает ограничение, вызванное дискретностью цифрового сигнала управления, тем самым повьппает точность управления инвертором без увеличения аппаратурных затрат на увеличение числа разрядов цифровых сигналов. Предлагаемое устройство может быть

реализовано на серийно выпускаемых интегральных элементах, затраты на его проектирование и освоение выпуска малы.