Устройство формирования сигналов инфранизкой частоты Советский патент 1986 года по МПК H02M1/08 H03K3/02 H03K3/80 

11 Изобретение .относится к преобразователыюй технике, а именно к источникам задающего двухфазного напряжения инфранизкой частоты для управления тиристорными нреобразователями,. Цель изобретения - улучшение качества выходных сигналов при формировании двухфазной системы сигналов инфранизкой частоты путем улучшения его гармонического состава. На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства формирования сигналов инфранизкой частоты; на фиг, 2 и 3 - эпюры напряжений, поясняю1цие работу устройства. Устройство (фиг. 1) состоит из задающего генератора 1 с плавно изменяющейся частотой следования импульсов , выходы которого подключены к распределителю импульсов, состоящему из счетчика 2 и дешифратора 3, и к генератору 4 пилообразного напря жения. Выходы распределителя импуль сов от первого до т-го подключены к управляющим входам пятого и шестого коммутирующих узлов 5 и 6. Пятый коммутирующий узел 5 содержит две подгруппы управляемых ключей S-l,.. 5-m и 5-1., . . . ,5-ni, где rn-m- число ступеней разбиения, тестой коммутиру ющий узел б также содерлшт- две подгруппы управляемых ключел 6--1 , . . . , 6-т и 6-1 э . . . ,. Выход счетчика 2 распределителя импульсов, сигнал на котором изменяется каждд к; четверт периода, подключен к огорого триггера 7, Коммутируюшд.е узлы 5 и 6 соедипены с резистивпым делителем напряжения, образовг нны-м резисторами 8-11, причем ключи 5-1, 5-2 ,, . , . ,5--п , 5-m подключены к точкам 1, 2,,. ,,п, п+1 делителя папряжеиия, а ключи ; 5-2 ,., . , , 5-m подключены к точ кам 2,.. . ,п , п-1- i , m делителя напряжения, КЛЮЧ1 6-1, 6-2, . . , ;, б-П , подключены к точкам т, п-М . П5...,2 делителя напряжения, а ключи б-l ; 6-2 ,...,6-11 , по/дкллочены к точ кам п+1 , г,,.,,2, 1 делителя напряже иия, Выходы ключей 5-1 , . . , , 5-ni объединены в общую точку а , ВЫХО,:,Ы КЛЮЧЕЙ 5-1,.., ,5-01 - в общую точку & , Btiixoды ключей 6-1 , . . . , 6-т - в об|дую точку с и выходы ключей 6-1,..,, б--т- в общую точку ct., 9 5 (точВыходы коммутирующего узла ки а и b) подключены к входам первого коммутирующего узла 12, а выходы коммутирующего узла 5 (точки с и ( ) к входам второго коммутирующего узла 1 3 . Управляющие входы коммутирующих узлов 12 и 13 подключены к выходам компаратора 14 и инвертора 15. Генератор 16 треугольного напряжения высокой частоты и генератор 4 пилообразного напряжения подключены к входу компаратора 14 этих сигналов, выход компаратора 14 подключены к первому и второму управляющим входам 12-1 и 13-2 первого и второго коммутирующих узлов соответственно, выход инвертора 15 - к второму и первому управляющим входам 12-2 и 13-1 первого и второго коммутирующих узлов соответственно. Выходы первого и второго коммутиРУЮ1ЦИХ узлов 12 и 13 подключены к входам третьего и четвертого коммутирующих узлов 17 и 18. Управляющие входы коммутирующих узлов I7 и 18 подключены к выходу второго триггера 7, причем прямой выход второго триггера 7 подключен к первым входам 17-1 и 18-1 третьего и четвертого коммутирующих узлов 17 и 18 соответственно,- а инверсный - к вторым входам 17-2 и 18-2 третьего и четвертого коммутирующих узлов 17 и 18 соответствепно. Кроме того, прямой выход второго триггера 7 подключен к счетному входу первого триггера 19 первого канала для формирования выходных сигналов, а инверсный - к счетному входу триггера 20 второго канала для формирования выходных сигналов. Общая точка выхода третьего коммутирующего узла 17 подключена через усилитель 21 к входу инвертора 22 канала и к входу 23-2 коммутирующего узла 23 первого канала формирования выходного сигнала, а выход инвертора 22 канала - к входу 23-1 коммутирующего узла 23. Уиравляюидае входы коммутирующего узла 23 первого канала формирования выходных сигналов подютючены к выходам первого триггера 19 первого канала. Общая точка, выходов коммутирую.щего узла 23 подсоединена через усилитель 24 к входу фильтра 25 первого канала. 3 Общая точка выхода четвертого ком мутирующего узла 18 подключена через усилитель 26 к входу инвертора 27 и к входу 28-2 коммутирующего узла 28 второго канала формирования выходных сигналов, выход инвертора 27 второго канала подключен к входу 28-1 коммутирующего узла 28 второго канала. Управляющие входы коммутирующего узла 28 соединены с выходами третьег триггера 20 второго канала формирова ния. Общая точка k выходов 28-1 и 28-2 коммутирующего узла 28 через усилитель 29 соединена с фильтром 30 Устройство работает следующим образом. На вход счетчика 2 поступают импульсы от задающего генератора (фиг. За). Заполнение счетчика происходит после отсчета числа импульсов, соответствующих числу интервалов, на которые разбит участок О-так как первоначально формируются отрезки синусоиды и косинусоиды на участке О- у Выходные сигналы счет чика 2 поступают на входы дешифратора 3. На каждом из выходов дешифрато ра поочередно возникает сигнал 1 на время, равное интервалу разбиения участка О- ; . Выходные сигналы дешифратора поступают на управление подгруппами ключей коммутирующих узлов 5 и 6. Коммутирующий узел 5 формирует ступенчато-аппроксимированную синусоиду на отрезке О- , коммутирующий узел 6 - косинусоиду на этом же участке. Предположим, что участок О- раз бит на три интервала. На интервале О- (1 на первом выходе дешифратора 3) замыкаются ключи 5-1, 5-Г , 6-1, 6- . При этом потенциалы в общих точках ключей равны (фиг.2о,5) в точке а 0; в точке Ь UjSin |точке с} Уд sin в точке с На интервале т - -т (1 -на втором выходе дешифратора З) замыкаются клю чи 5-2, 5-2 , 6-2, 6-2 и потенциалы соответственно равны: в точке а Уд . И . , Ufl-sin I sin - ; в точке о в точв точке d i n ке с и ft-sin 29 На интервале -- (l на третьем выходе дешифратора З) замыкаются ключи 5-3, 5-3 , 6-3, 6-3 и потенциа.чы равны: в точке я Un-sin -:| ; в точке Ь Уд; в точке с - ; в точке 0. Генератор 4 пилообразного напряжения синхронизирован с задающим генератором 1, поэтому частота пилообразного напряжения равна частоте задающего импульсного напряжения во всем диапазоне частот. На выходе компаратора 14 суммируются пилообразное напряжение низкой частоты и треугольное напряжение высокой частоты (фиг. 2Ь). На выходе компаратора 14 получаем напряжение, соответствующее фиг. 22. Этот сигнал поступает на вход инвертора 15. Выходные сигналы компаратора 14 и инг вертора 15 поступают на управление коммутирующими узлами 12 и 13. На управляющие входы 12-1 и 2-2 (13-1 и 13-2) подаются взаимно инверсные сигналы и поэтому коммутирующие узлы 12 и 13 замыкаются поочередно с частотой сигнала управления. При этом каждая ступень напряжения, аппроксимирующая синусоиду (косинусоиду) на данном интервале, представляется двумя соседними уровнями, переключаемыми с частотой сигнала управления, скважность которого изменяется по линейному закону (фиг. 2А). Таким образом, производится широтно-импульсная модуляция напряжения ступеней, при которой среднее напряжение в течение одного интервала также изменяется линейно от напряжения предьщущей ступени до напряжения последующей (фиг. 2а), В общей точке выходов коммутирующего -узла 12 формируется синусоида f на участке О- - (фиг. 3), в общей точке выходов коммутирующего узла 13 - косинусоида на этом же участке (фиг. Зв). Сигналы с выходов коммутирующих узлов 12 и 13 поступают на входы коммутирующих узлов 17 и 18, управляемых от триггера. 7. Триггер 7 переключается при заполнении счетчика 2, т.е. через каждые четверть периода. Ключ с входом 17-1 включается на четверть периода и пропускает на выход (в общую точку входов 17-1 и . 17-2) напряжение, аппроксимирующее синусоиду на участке О- - , затем ключ с входом 17-1 размыкается и включается ключ с входом 17-2, через который на выход поступает напряжение, аппроксимирующее синусоиду на участке - -п. Таким образом, на выходе коммутирующего узла 17 получается напряжение, аппроксимирующее синусоиду на участке О-П (фиг, Зг). Аналогично с помощью ключей с вхо дами 18-1 и 18-2 формируется напряжение, аппроксимирующее косинусоиду на участке О-7 (фиг. Зе) . Выходное напряжение коммутирующего узла 17 поступает на вход усилителя 21 и инвертируется инвертором 22 (фиг, ЗА) Сигналы с выходов усилителя 21 и инвертора 22 поступают на вход коммутирующего узла 23, управляемого от триггера 19. Триггер 19 управляется по счетному входу от прямого выхода триггера 7 и переключается через каждые полпериода синусоидального напряжения.,На выходе коммутирующего узла 23 формируется напряжение, аппроксимирующее синусоиду на участке 0-21 (фиг. Зж) . Сигнал с выхода коммутирующего узла 23 поступает на вхо усилителя 24 и далее на фильтр 25. На выходе фильтра получается напряжение, аппроксимирующее синусоиду с высокой степенью точности (фиг. ЗА пунктир 1) . Аналогично работает канал из коммутирующего узла 18, усилителя 26, инвертора 27, коммутирующего узла 28 триггера 20, усилителя 29 и фильтра 30, на выходе которого получается косинусоидальное напряжение (фиг. Зж пунктир 2). Формула изобретения 1. Устройство формирования сигналов инфранизкой частоты, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов резистивный делитель напряжения, nep вый канал для формирования выходных сигналов, выполненный из последовательно соединенных инвертора канала, .коммутирующего узла и фильтра канала, вход инвертора канала соединен с вторым входом коммутирующего узла канала, управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого триггера, а также второй триггер, вход которого соединен с выходом распределителя импульсов, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества выходных сигналов при формировании двухфазной системы сигналов инфранизкой частоты путем улучщения его гармонического состава, оно снабжено вторым каналом для формирования выходных сигналов, выполненным идентично первому, генератором треугольного напряжения, генератором пилообразного напряжения, выходы которых подключены через компаратор к входу дополнительного инвертора, первым, вторым, третьим, четвертым,пятым и шестым дополнительными коммутирующими узлами, причем выход компаратора подключен к первому и второму управляющим входам первого и второго дополнительных коммутирующих узлов соответственно, выход дополнительного инвертора подключен к второму и первому управляющим входам первого и второго дополнительных коммутирующих узлов соответственно, первый выход второго триггера подключен к первым управляющим входам третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов и к входу первого триггера первого канала, второй выход второго триггера подключен к вторым управляющим входам третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов и к входу первого триггера второго канала для формирования,выходы третьего и чет.вертого дополнительных коммутирующих узлов соединены соответственно с входами инверторов обоих каналов, выход первого дополнительного коммутирующего узла подключен к первому и второму входам третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов соответственно, а выход второго дополнительного коммутирующего узла подключен к второму и первому входам третьего и четвертого дополнительных коммутирующих узлов соответственно , управляющие входы пятого и шестого дополнительных коммутирующих узлов соединены с соответствующими выходами распределит еля импульсов, резистивный делитель выполнен с m выходами, где m - число ступеней разбиения, которые подключены соответственно в прямом порядке к m входам пятого дополнительного коммутирующего

71

узла и в обратном порядке - к m входам шестого дополнительного коммутирующего узла, первый и второй выходы пятого и шестого дополнительных коммутирующих узлов подключены соответственно к первому и второму входам первого и второго дополнитель ных коммутирующих узлов, а синхронизирующий вход генератора пилообразного напряжения подключен к выходу задающего генератора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый, второй, третий и четвертый дополнительные коммутирующие узлы выполнены

692298

Б виде двух управляемых ключей, выходы которых объединены, а пятый и шестой дополнительные коммутирующие узлы выполнены в виде двух подгрупп 5 управляемых ключей с числом ключей в каждой подгруппе, равным т, при этом выходы всех управляемых ключей каждой подгруппы объединены и являются для пятого и шестого дополнитель10 ных коммутирующих узлов соответственно первым и вторым выходами, управляющие входы i-x ключей каждой под. группы пятого и шестого дополнительных коммутирующих узлов, где f - ноf5 мер ключа в подгруппе, объединены.

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к источникам двухфазного напряжения инфранизкой частоты, для управления тиристорными преобразователями. Це-i лью изобретения является улучшение качества выходных сигналов при формировании двухфазной системы сигналов инфранизкой частоты путем улучшения его гармонического состава. Устройство обеспечивает формирование синусоидального напряжения инфранизкой частоты за счет ступенчатого формирования с разбиением периода на участки. На каждом участке синусоидальное напряжение формируется на базе ШИМа и обеспечивается согласование абсолютного значения напряжения на (/) границах участков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

9) г)

ViLZ.