Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/42 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике.

Целью изобретения является устранение скачков в среднем на полупериоде значений регулируемого выходного напряжения инвертора при изменении .количества импульсов в полу-, волне выходной кривой.

На фиг.1 представлена функциональная схема; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства .

Источник 1 управляющего напряжения связан с усилителями 2-4 с нормированными и разными коэффициентами усиления (число усилителей приведенной схемы равно трем, т.е. в данном случае ), Выходы усилителей 2-4 связаны -с плюсовыми входами соответствующих сумматоров 5-7, кроме того, выходы усилителей 3 и 4 подсоединены к входам блоков 8 и 9 сравнения.

Генератор 10 тактовых импульсов, задающий частоту выходного напряжения инвертора, связан с генератором 11 пилообразного напряжения и с регистром 12, выход которого подсо-, единен к распределителю 13 управляющих импульсов. Генератор 11 связан с датчиком 14 амплитуды пилообразного напряжения, выходной сигнал которого поступает на вторые входы блоков 8 и 9 сравнения, а также на первые входы компарирующих блоков 15-19, сигналы которых через элемент ИЛИ 20 поступают на распределитель 13.

На второй вход компарирующего блока 15 поступает сигнал от сумматора 5, к вторым входам блоков 16- 19 подсоединены ключи 21-24, через которые на соответствующие компари- рующие блоки приходят сигналы соответственно от источника 25 постоянного напряжения, сумматора 6, усилителя 4 и источника 26 постоянного напряжения. Выход сумматора 7 через дополнительный ключ 27 подсоединен к второму плюсовому входу сумматора 6, а выход сумматора 6 через ключ 28 связан с Ш1ЮСОВЫМ входом сумматора 5 Источник 26 напряжения связан с минусовьм Входом сумматора 7, источник 25 подсоединен к минусовому входу сумматора 6 через дополнительный ключ 29. Управляющие цепи клю- .чей 21 и 22, 23 и 24 объединены

попарно и связаны соответственно с выходами схем 8 и 9 сравнения. Управляющие цепи дополнительных клю- чей 28 и 29 подсоединены к выходу

5 блока 8 сравнения через инвертирую- щий блок 30, а управляющая цепь ключа 27 связана с выходом блока 9- сравнения через инвертирующий блок 31. . ,

0 Генератор тактовых импульсов 10 периодически запускает генератор 11 пилообразного напряжения, выходное напряжение которого, имеющее постоянную крутизну, обозначено на фиг.2

5 как и. Период выходной частоты

сигнала генератора 11 соответствует при этом полуперио ду частоты выходного напряжения инвертора. Изменение (увеличение) частоты генератора,

0 10 тактовых импульсов сопровождается пропорциональным изменением (уменьшением) амплитуды напряжения 1) генератора 11, которая постоянно фиксируется датчиком 14 амплитуды

5 пилообразного напряжения.

Выходные напряжения усилителей 2-4 с нормированными и разными коэф- фициентами передачи, усиливающих сигнал блока 1 управляющего напряжения,

0 который определяет величину выходного

напряжения инвертора, обозначены на фиг.2 как и, Uj , и, при этом U, и и. Величины напряжений U,g и лежат в диапазонах-U - и наряду с коэффициента-ми передачи усилителей 2-4 выбираются из условия обеспечения близкого К оптимальному гармонического состава выходного напряжения инвертора в

. процессе регулирования частоты и на.- пряжения.

В компарирующих узлах 15-19 устройства осуществляется последователь ное сравнение развертьшающего пилообразного напряжения U генератора 11 с напряжениями, поступающими: на второй вход блока 15 - от сумматора 5, на вторые входы блоков 16-19 через ключи 21-24 соответственно от источника 25 ()) от сумматора 6, от усилителя 4 (и) и от источника 26 - постоянного напряжения (Ц). При этом в.области пониженных выходных частот инвертора, ко.гда амплитуда . сигнала U генератора 1 1 пилообразного напряжения,, выделяемая датчиком 14 амплитуды, близка к максимальным значениям и превышает величину на5

пряжений U и U усилителей 4 и 3, на выходе блоков 9 и 8 сравнения вырабатьшаются сигналы, замыкающие ключи 21-24 и способствующие формированию кривой вьЕкодного напряжения из максимального количества импульсов .на полупериоде (в данном случае из пяти импульсов на полупериоде). Ключи 27-29, связанные с выходами блоков 8 и 9 сравнения через инвертирующие блоки 30 и 31, при этом оказываются разомкнутыми.

При увеличении частоты генератора 10 тактовых импульсов, определяющей частоту выходного напряжения инверто ра, пропорционально уменьшается амплитуда развертывающего напряжения и генератора 11, которая в опреде- ленньш момент сравнивается с амплитудой напряжения U усилителя 4. В этот момент, которому соответствуют временные диаграммы, приведенные на фиг.2, от блока 9 сравнения поступает кoмaн a. на размыкание ключей 23 и 24 к соответственно через инверти- рующий блок 31 на замыкание ключа 27

Напряжения U,. и Ц , показанные на фиг.2а пунктиром,на компарирующи узлы 18 и 19 уже не поступают, в кривой вьпсодного напряжения при этом формируется на два крайних импульса меньше. Одновременно через замкнутый ключ 27 на плюсовой вход сумматора 6 от -сумматора 7 приходит разностный сигнал (, увеличивающий вели- чину выходного сигнала сумматора 6, равной при этом поступающего через замкнутый ключ 22 на компарирующий узел 17 (фиг.). За счет этого вольт-секундная площадь формируемых в данный момент импульсов кривой выходного напряжения и, увеличивается на величину, равнзгю площади ранее формировавшихся крайних импульсов с наименьшими длительностя- ми (заштрихованные площади на фиг.2б), при переходе от одного поддиапазона регулирования к друго-, Myi сопровождаемом изменением количества импульсов на полупериоде вы- ходной кривой, среднее на полупериоде значение выходного напрякё ния поддерживается постоянным.

При дальнейшем увеличении выходной частоты, сопровождаемом умень- шением амплитуды напряжения U гене ратора 11, в момент, когда указанная амплитуда сравняется с величиной

напряжения U .усилителя 3,- по сигналу с выхода схемы 8 сравнения размыкаются ключи 21 и 22, замыкаются ключи 29 и 28 и кривая выходного напряжения начинает формироваться из одного импульса на полупериоде, вольт-секундная площадь которого увеличивается пропорционально велн- чине сигнала (U + Иц - U,jg- U,, ) поступающего через замкнутые ключи 27-29 от сумматоров 7 и 6 на второй вход сумматора 5 и через него - на второй вход компаратора 15. Среднее на полупериоде значение выходного напряжения при этом остается неизменным. При уменьшении, частоты выходного напряжения описанные процессы повторяются в обратной последовательности..

Компарирующие блоки 15-19 устройства управления вырабатьшают в мо- мент равенства напряжений на их с входах короткие импульсы (фиг.25 ) последовательно поступающие через ячейку ИЛИ 20 на вход распределителя 13 управляющих импульсов. Смена полярности импульсов кривой формируе -ж могр напряжения инвертора осуществляется распределителем в соответствии с сигналом от регистра 12, принимающего за период два состо яния и связанного с генератором 10 тактоп вых импульсов. Распределитель 13 управляющих импульсов при этом вклну- чает в свой состав триггерное звено на входе, связанное с комбинациояньш логическим устройством. Считая для определенности, что при управлении мостовой схемой инвертора при формировании положительной полуволны выходного напряжения включены вентил А и С, при формировании нулевой паузы - А и В, соответственно на отрицательной полуволне включены Вир, на нулевой паузе - С и D, обозначая сигнал на вькоде триггерного звена распределителя 13 через X, а сигнал от регистра 12 через У, получаем логические уравнения, описывающие комбинационное устройство распределителя 13-:

Уд XY+ XY Y

Wg XY+ XY

Wp XY+ XY

Wj, - XY+ XY Y.

Дополнительные элементы предлагаемого устройства: сумматоры, ключи и инвертирующие блоки, представляют собой простейшие узлы и могут быть 5 легко реализованы на стандартных полупроводниковык элементах. Общее число сумматоров в схеме при этом равняется п - Количеству усилителей устройства, число инвертирующих бло- 10 ков на единицу меньше числа сумматоров и равно (п-1), суммарное- количе - ство.дополнительных ключей в общем случае равно (2п-3) (по одному ключу

на входе и выходе средних сумматоров, 15 один ключ на выходе п-го сумматора, при первом сумматоре клю чи отсутствуют).

Устранение скачков в среднем на полупериоде значений выходного ка- 20 пряжения ийвёртора при широкодиапа- зошюм регулировании частотй и величины выходного напряжения, осуществляемое предлагаемым устройством, поз- воляе:т существенно ул учшить качество 25 процесса регулирования. Изменение количества импульсов в выходной кривой при регулировании частоты выходкого напряжения осуществляется при постоянной величине среднего на по- ЗО лупериоде и соответственно действующего значений выходного напряжения, благодаря чему к минимуму сводится отрицательное воздействие на нагрузу переходных процессов, возникающих 35 момент перехода от одного поддиапазона регулирования к другому. Особенно существ енно указанное улучшение переходных режимов сказывается на нагрузке динамического характера, 40 в частности на двигательных нагрузках различных типов ;

Формула изобретения

Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, соединенный с нормированными усилителями, () из которых свя- заны с первыми входами соответствующих блоков сравнения, (2п-1) компа- рирующих блоков с выходными формирователями коротких импульсов, выходы

5 10

15

20 5

О 5 0

5

Q

котйрых через элемент ИЛИ соединены с распределителями управляющих импульсов, (п-1) источников постоянного напряжения, (2п-2) ключей, генера. тор тактовых импульсов. связанный с подсоединенным к распределителю управляющих импульсов регистром и с генератором пилообразного напряжения, соединенным с датчиком амплитуды пилообразного напряжения, соединенным с вторыми входами блоков .сравнения, выход генератора пилооб-. разного напряжения подключен к первым входам всех компарирзтощих бло- . ков, вторые входы (2п-2) из которых связаны с соответствзпощими ключами, , (п-1) ключей связаны такж1е с соот- ветствующими источниками постоянного напряжения, а один из ключей подсо- единен к выходу п-го усилителя, управляющие цепи ключей соединены между собой попарно и подключены к выходам соответствующих блоков сравнения, отличающееся тем, . что, с целью устранения скачков в : i среднем на полупериоде значения регулируемого выходного напряжения : инвертора при изменении числа импульсов в полуволне выходной кривой, оно снабжено сумматорами, (2п-3) ключами ) инвертирующими блока-; ми, причем первые плюсовые входы сумматоров соединены с выходами соответствующих усилителей, минусовые входы сумматоров,кроме первого и п-го, через дополнительные ключи связаны с соответствующими источниками постоянного напряжения, минусовой : вход п-го сумматора связан с (; -,;.. (п-1 )-м источником постоянного напряже-i Нйя непосредственно,выходы всех сумма- : торов, начиная от п-го, через допол- нительные ключи последовательно подсоединены к вторым входам соседних сумматоров, выход первого сумматора подсоединен к второму входу первого компарирующего блока, выходы всех сумматоров,кроме первого и п-го, подсоединены также к основнь1м ключам, управляющие цепи дополнительных ключей через инвертирующие блоки связаны с выходами соответ- ств ующих блоков сравнения, .

Составитель О.Парфенова Редактор В.Иванова Техред Л.Олейник орректор С.Ше:кмар

4337/57

Тираж 631 . Подписное 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

Изобретение относится к силовой :преобразовательной технике. Цель изобретения - устранение скачков в среднем на полупериоде значений регулируемого выходного напряжения ин- .вертора при изменении количества .импульсов в полуволне выходной кривой. Устр-во содержит источник 1 управляющего напряжения, усилители 2-4 с нормированными и разными коэфф. усиления, блоки 8 и 9 сравнения. Генератор 10 тактовых импульсов связан с генератором 11 пилообразного напряжения, регистром 12 и распределителем 13 управляющих импульсов, а также датчиком 14 амплитуды пилообразного напряжения, связанных с компарирующи- ми блоками 15-19. Введение сумматоров 5-7, ключей 27-29 и инвертирующих блоков 30 и 31 позволяет улучшить качество процесса регулирования. Изменение количества импульсов в выходной кривой осуществляется при постоянной величине среднего на полупериоде, благодаря чему к минимуму сводится отрицательное воздействие на нагрузку переходных процессов, возникаиощих в момент перехода от одного поддиапазона регулирования к другому. 2 ил. с о (Л 4xa.f