Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах частотно-регулируемого элек тропривода на базе автономных инверторов напряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных .возможностей устройства применительно к использованию в области замкнутых по выходу автономных инверторных систем со слежением.

На фиг. 1 изобр. шена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Выходное напряжение инвертора Ug, через усилитель 1- с нормированным коэффициентом передачи,, обеспечивающим согласование по уровню выходного сигнала инвертора с напряжением систем- управления, поступает на шшсо- - вый вход сумматора 2, Минусовый вхо сумматора 2 связан с выходом источника 3 управляющего синусоидального сигнала. Выход сумматора 2 связан с двумя входными клеммами двухпозицион ного коммутационного, ключа 4; с первой клеммой непосредственно,, а с второй через логический инвертор.5. Общая клемма ключа 4 присоединена к интегратору 6} накопительный элемент (конденсатор) 7 которого зашун- тирован управляемым ключом 8. Выход интегратора 6 связан с пороговыми узлами 9 и 10, подключенными к соответствующим входам триггера 11 с раздельной установкой. Выход триггера 11 связ.ан с входом распределителя 12 управляющих импульсов.

Генератор 13 тактовых импульсов, частота следования импульсов которого определяет выходную частоту инвертора, связан.с источником 3 управляющего напряженияj с управляющей цепью ключа 8 и с двухразрядным счетчиком 14 через делитель 15 частоты с двумя выходами. Выход младщего разряда счетчика 14 связан с управляющей цепью коммутирующего ключа 4, выход старшего разряда счетчика 14 соединен с распределителем 12.

Устройство работает следующш-i образом.

Генератор 13 тактовых импульсов вырабатывает короткие импульсы,частота следования которых кратна частоте выходного напряжения инвертора и значительно превышает частоту выходного напряжения. Эти импульсы поступают на вход источника 3 уп12

.

46296-2

равл.яющего напряжения, формирующего на каждом полупериоде ступенчатое однополярное- напряжение близко к синусоидальной форме, и определяют частоту сигнала источника 3, гладкая составляюпа;ая которого изображена на фиг. 2S, период этого сигнала совпадает с периодом полуволны выходного напряжения инвертора.

Точность аппроксимации синусоиды в подобных устройствах в первую очередь определяется количеством уровней квантования во времени,час-, тота тактовых импульсов генератора .J 13, заД;зющего шаг квантования, поэтому значительно превышает выходную частоту инвертора. Делитель 15 частоты, включенный на выходе генератора 13 тактовых импульсов, уменьшает эту частоту до значения, равного удвоенной выходной частоте ин10

20

0

5

0

5

0

вертора (сигнал с первого выхода делителя 15 (фиг. 2 а ), поступающий на управляющую цепь ключа 8), и до частоты, равной учетверенной выходной частоте (импульсы с такой частотой снимаются с второго выхода делителя 15 частоты, связанного с входом двухразрядного счетчика 14, эти импульсы показаны на фиг. 2 с и {.П1 ) .

Вькодной, близкий к синусоидаль- ному, сигнал источника 3 управляю- . щего напряжения поступает на минусовый вход сумматора 2. На плюсовый вход последнего через нормирующий усилитель 1 приводит сигнал, форма которого тождественна выходному напряжению инвертора (фиг..).

Вькодной сигнал сумматора 2 поступает через двухпозиционный ключ 4 (или через ключ 4 и логический инвертор 5) на вход интегратора 6 с накопительным элементом 7, определяя скорость изменения выходного напряжения Uft интегратора 6 (фиг. 2 7, ). Напряжение U интегратора 6 поступает на входы пороговых узлов 9 и 10, величины пороговых напряжений которых (фиг. 2г ) соответственно

и

ПОРЧ

и и

ПОР10

В моменты равенства

5

напряжения Ug интегратора 6 значениям или j, на выходе пороговых узлов попеременно вырабатываются командные сигналы, которые, попеременно изменяют состояние триггера 11, связанного с входом распределителя 12, моменты переключения которого определяют моменты формирования фронтов импульсов однополяр ного выходного напряжения инвертора (фиг, 2 с. ) . Форма выходного сигнала триггера 11 при этом совпадает с кривой выходного напряжения инвертора (фиг. 2 с ).

Тактовые импульсы генератора 13, поделенные делителем 15 частоты, поступают с второго выхода делителя 15 на вход двухразрядного счетчика 14 периодически, четыре раза за период, изменяя состояние его выходов (фиг. 2 f ) ; Младший разряд счетчика 14 связан с управляющей цепью двухпозиционного ключа 4. При этом при нулевом состоянии выхода младшего разряда счетчика 14 (интервал О- -J, фиг. 2) через ключ 4

осуществляется непосредственное подключение выхода сумматора 2 к интегратору 6, а при единичном состоянии выхода младшего разряда счетчика

t 14 (интервал - -1, фиг. 2) ключ 4

перебрасывается в другое положение и выход сумматора 2 оказывается присоединенным к интегратору 6 через логический инвертор 5, меняющизЧ полярность выходного сигнала сумматора 2 на противоположную. Соответственно (фиг. 2 1 ) в момент fT/j интегратор 6 начинает перезаряжаться в обратном направлении. Кроме того, короткие тактовые импульсы с первого выхода делителя 15 часто ты, определяющие собой начало формирования полупериодов выходного напряжения инвертора (моменты 0,,фиг. 2), поступают на управляющую цепь ключа 8, шунтирующего накопительный элемент 7 интегратора 6, вызывая его кратковременное замыкание и, соответственно, быстрый разряд накопительного элемента 7,

О.исанный алгоритм управления ключами 4 и 8 позволяет добиться повышенной степени симметрии выходного напряжения инвертора. На всем диапазоне регулирования частоты и, величины напряжения в спектре выходного сигнала инвертора отсутствуют четные гармонические составляющие, а также комбинационные гармоники и субгармоники, гармонический состав выходной кривой характеризуется при этом улучшенным качеством.

Смена полярности импульсов кривой формируемого выходного напряжения ин46296 .4

вертора осуществляется распределителем 12 управляющих импульсов в соответствии с сигналами старшего разряда счетчика 14. Распределитель 12 при этом строится на базе простейшего комбинационного логического устройства. Считая для определенности что при управлении мостовой схемой инвертора при формировании положиJQ тельной полуволны выходного напряжения включены вентили А и С, при формировании нулевой паузы - А и В, соответственно на отрицательной полуволне включены В и D, на нулевой

,, паузе - С и D, обозначая сигнал на выходе счетного триггера 11 через х, а сигнал от старшего разряда счетчика 1 4 через у, получаем логические уравнения, описывающие распределитель 1 2

20

ху + ку у;

Wg ху + ху;

Wj ху + ху;

ху + ху у,

Таким образом, включение в систему управления инвертором с одноуровневым выходным напряжением простейших узлов: усилителя, логического инвертора, осуществляемого на базе обычной усилительной схемы, делителя частоты и электронных ключей, реализуемых на стандартных схемах

транзисторного интегрального исполнения, расширяет функциональные возможности устройства, позволяя использовать его в новом классе схем - в замкнутых по выходу системах со слежением, обеспечивая при этом улучшенный гармонический состав выходного напряжения инвертора.

Формула изобретения

Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, генератор тактовых импульсов, двухразрядный счетчик, выход

старшего разряда которого связан с первым входом распределителя, сумматор, интегратор, соединенный с двумя пороговыми узлами, выход первого из которых присоединен к первому входу триггера с раздельной установкой, отличающее ся тем, что, с целью расширения функ5 ,. 1

циоиальных возможностей, устройство снабжено нормированным усилителем, логическим инвертором, делителем частоты с двумя выходами, двухпоэи- ционным ключом, шунтирующим накопительный элемент интегратора, а в качестве источника управляющего напряжения использован источник ступенчато-синусоидального напряжения, причем плюсовый вход сумматора связан с нормированным усилителем, минусовый вход сумматора соединен с источником управляющего напряжения, выход сумматора связан с интегратором через первую клемму двухпозиСоставитель О.Парфенова Редактор В.Петраш, Техред В.Кадар Корректор С.Шёкмар

Заказ 4017/52 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

46296 б

ционного ключа, а также через логический инвертор и вторую клемму двухпозиционного ключар управляющая цепь которого соединена с выхо- 5 дом м-падшего разряда счетчика, выход второго порогового узла подсоединен к второму входу триггера, который связан с вторым входом распределителя, генератор тактовых иМпуль- 10 сов связан с источником управляющего напряжения и с делителем частоты, первый выход которого подсое динен к управляющей цепи шунтирующего ключа, а второй выход связан 15с входом счетчика.

Изобретение относится к элект- ротехн ике и может быть использовано в системах частотно-регулируемого электропривода на базе автономны инверторов напряжения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей уст-ва. Уст-во содержит усилитель (У) 1, сумматор (С) 2, источник управляющего синусоидального сигнала 3, двухпозицион- ный ключ (К) 4, инвертор 5, интегратор 6, пороговые узлы 9 и 10, триггер i 1. Тактовые импульсы генератора 13 через делитель частоты (ДЧ) 15 поступают на вход двухразрядного счетчика 14, подключая К 4 и интегратор 6. При этом инвертор 5 меняет выходной сигнал С 2 на противоположный (4 раза за период).Кроме того, короткие тактовые импульсы с ДЧ 15 поступают на управляющую цепь К 8, шунтирующего накопительный элемент 7. Указанный алгоритм управления К 4 и 8 позволяет добиться повышенной степени симметрии выходного напряжения инвертора. На всем диапазоне регулирования частоты и величины напряжения в спектре сигнала инвертора отсутствуют четные гармонические составляющие, что улучшает качество выходного напряжения. Смена полярности импульсов кривой формируемого выходного напряжения уст-ва осуществляется распределителем управляющих импульсов в соответствии с сигналами старшего разряда счетчика 14. Включение в систему управления инвертором У 1, логического инвертора 5, ДЧ 15 и ключей 4 и 8, реализуемых на схемах интегрального исполнения, расширяет функциональные возможности уст-ва, что позволяет использовать его в замкнутых по выходу системах со слежением. 2 ил. (Л С ISD 4 О) СО О)