Устройство для управления @ -фазным инвертором Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано - 1Ец1я уи$ авления автономными инверторами с широтно-импульсной модуляци- |ей (ШИК). 5

Цель изобретения - повьшение надежности устройства.

На фиг,1 представлена функциональная схема предложенного устройства |Q для числа фаз инвертора m 3; на ; фиг.2 - схема преобразователя коды - частота; на фиг.З и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства,J5 Устройст.во содержит генератор 1- , . опорной . jiacTOTb,- выходом соединенный с счетными входами третьего 2, второго 3 и четвертого 4 счетчиков, выходы разрядов второго счетчика 3 20 соединены с адресными входами постоянных запоминающих устройств 5 - 7, п которых хранятся значения квазисинусоид для m фаз, выход третьего счетчика 2 соединен с первым R-BXO- 25 дом первого счетчика 8 и с S-входа- ми триггеров 9 - П, первый выход счетчика 8 соединен с его входом блокирования счета, второй выход - с первыми входами цифровых элемен- 30 .тов 12 - 14 сравнения, вторые входы которых соединены с выходами постоянных запоминающих устройств 5 - 7, выходы цифровых элементов 12 - 14 сравнения соединены с R-входами тригге- ров 9 - П. Счетный вход первого счетчика 8 соединен с выходом преобразователя 15 К.ОДЫ - частота, второй R-вход первого счетчика 8 соединен с R-входом третьего 2, второго 3 О и четвертого 4 счетчиков, с Н-входом распределителя 16, D-вход третьего счетчика 2 соединен с шиной Код частоты модуляции и с первым D-BXO- дом преобразователя 15 коды - часто- 45 та, второй Ь-вход которого соединен с шиной Код напряжения. Выход четвертого счетчика 4 соединен с счетным -ВХОДОМ распределителя 16, выходы которого соединены с первыми входами 50 2т элементов И 17, вторые выходы которых соединены с выходами триггеров 9-11.

Преобразователь 15 коды - частота

Работу устройства рассмотрим на примере трехфазного инвертора (т :.3),

Импульсы генератора I опорной частоты поступают на счетные входы счетчиков 2-4. Счетчик 3 является счетчшсом временных интервалов, на которые разбивается полупериод синусоиды, В постоянных запоминающих устройствах 5-7 записаны коды, соответствующие значениям синусоид фаз А, В, С На соответствующих временных интервалах.

Код, записанный в i-ю ячейку памяти постоянного запоминающего устройства 5, определяется путем округления до целых числа, вычисленного по формуле

sin I- 2п

It

Н., . (21-1)1

2п где

1 k номер ячейки памяти постоянного запоминающего устройства, или номер временного интервала, или текущее значение числа в счетчике 3; коэффициент пропорциональстью счетчика 8, если число разрядов равно 8, то ft 255; 2п - число интервалов за период,

п выбирается кратным- трем, Если полупериод синусоиды разбит на 24 временных интервала, то в ячейках памяти постоянных запоминающих устройств 5-7 хранятся числа согласно следующей таблице.

Коэффициент деления 2 определяет частоту модуляции выходного напряжения инвертора. Если полупериод синусоиды разбит на 24 временных интервала, то при коэффициенте деления

счетчика, равном единице, частота модуляции будет 48f , (f - выход- содержит генератор 18 импульсов, со- 55 ная часть инвертора), если же коэффи- единенный с вычитающим входом пятого циент деления равен 2 - то 24f , и

19

вычитающего счетчика IУ с предустановкой, выход которого соединен с его установочньм входом и с вычитаТ,д, Коэффициент деления счетчика 2 определяется частотньп и свойствами силовых вентилей инвертора и выбира ющим входом шестого вычитающего счет чика 20 с предустановой, выход которого соединен с его установочным входом и является выходом блока 15. Р-входы пятого 19 и шестого 20 счетчиков являются соответственно первым и вторым D-входами преобразователя 15,

Работу устройства рассмотрим на примере трехфазного инвертора (т :.3),

Импульсы генератора I опорной частоты поступают на счетные входы счетчиков 2-4. Счетчик 3 является счетчшсом временных интервалов на которые разбивается полупериод синусоиды, В постоянных запоминающих устройствах 5-7 записаны коды, соответствующие значениям синусоид фаз А, В, С На соответствующих временных интервалах.

Код, записанный в i-ю ячейку памяти постоянного запоминающего устройства 5, определяется путем округления до целых числа, вычисленного по формуле

sin I- 2п

It

Н., . (21-1)1

2п где

1 k номер ячейки памяти постоянного запоминающего устройства, или номер временного интервала, или текущее значение числа в счетчике 3; коэффициент пропорциональстью счетчика 8, если число разрядов равно 8, то ft 255; 2п - число интервалов за период,

п выбирается кратным- трем, Если полупериод синусоиды разбит на 24 временных интервала, то в ячейках памяти постоянных запоминающих устройств 5-7 хранятся числа согласно следующей таблице.

Коэффициент деления 2 определяет частоту модуляции выходного напряжения инвертора. Если полупериод синусоиды разбит на 24 временных интервала, то при коэффициенте деления

Т,д, Коэффициент деления счетчика 2 определяется частотньп и свойствами силовых вентилей инвертора и выбирается из условия, чтобы частота ШИМ- сигналов не превышала максимально допустимой частоты переключения силовых вентилей инвертора. При глубоком регулировании частоты инвертора счетчик 2 может быть выполнен как управляемьй делитель частоты, коэффициент деления которого зависит от выходной частоты инвертора, что позволяет максимально использовать силовые вентили по частоте переключения .

На выходе счетчика 2 формируется короткий импульс, который устанавливает счетчик 8 в нулевое состояние, а триггеры 9 - 11 - .в единичное. На

счетный вход счетчика 8 поступают импульсы с преобразователя 15 коды - настота. При изменении кода напряжения изменяется частота на выходе пре образователя 15, Это приводит к изменению наклона числовой пилы, формируемой счетчиком 8, и тем самым к из;менению выходного напряжения инвертора. При достижении числа в счетчике 8 максимального - 255 сигнал с его первого выхода блокирует поступление импульсов на его счетный вход, Коэффихщент деления счетчика 19 преобразователя 15 равен коэффициенту деления счетчика 2. Это необходимо для правильной ра боты устройства, так как изменяя частоту модуляции дл обеспечения одного и того же значе-. ния выходного напряжения инвертора, необходимо изменить наклон числовой пилы,

Цифровые элементы 12-14 сравнения сравнивают числа, поступающие с выходов постоянных запоминающих устройств 5 - 7, с числом счетчика 8, в момент равенства сигнал на выходе . соответствующего цифрового элемента сравнения перебрасьюает соответствующий триггер в нулевре состояние. На фиг,3 показаны фрагменты ступенчатой кривой, аппроксимирующей синусоиду одной из фаз (21), нарастающей код на выходе счетчика 8 (22 без учета дискретизации), сигналы с выхода .. . счетчика 2 (23), сигналы с выхода цифрового элемента 12 сравнения (24), сигналы с выхода триггера 9 (25)-.

Распределение импульсов с выходов TpiirrepoB 9-11 на соответствующие силовые вентили инвертора о существ- ляется следующим образом.

Предварительно сигналом Начальная установка счетчики 2,3,4 и 8 уста- навливаюются в нулевое состояние, .распределитель 16 - в исходное состо- 5 яние (фиг,4). Затем импульсы 26 генератора 1 опорной частоты 1 делятся

, / 2п, счетчиком 4 на (-jr) и импульсы 27 поступают на счетньш распредели)0 теля 16, где распределяются на 2т канала в виде сигналов 28 - 33,

Элементы И 17 обеспечивают правильную подачу ШИМ-сигналов на силовые вентили инвертора,

J5 Введение триггеров 9-11 устраняет ложное формирование импульсов, чт.о повышает надежность силовой части .инвертора. Введение постоянных запоминающих устройств 5-7 повышает 20 надежность устройства, так как уменьшается количество связей и микросхем. Введение преобразователя 15. повышает надежность устройства, так как полностью устраняются аналоговые элемен-

25 ты. Введение счетчика 2 устраняет iвозможность появления субгармонических колебаний, а также повьш{ает надежность работы силовых вентилей инвертора и универсальность устройст30 ва, когда одно и то же устройство при минимуме изменений (изменяется код частоты модуляции) используется для любых силовых схем инвертора, изменяется коэффициент деления счетчика 2 и в соответствии с

35 «-по V.UU гисгитиии с максимально допустимой частотой переключения силовых вентилей инвертора.

Введение счетчика 4, распределителя 16 и элементов И 17 обеспечивает простое распределение формируемых ШИМ-сигналов по силовым вентилям инвертора.

Фор м у ла изобретения

1, Устройство для управления ш- фазным инвертором, содержащее первый и второй счетчики, генератор опорной частоты, m цифровых элементов сравнения, причем выход генератора опорной частоты соединен с счетным входом второго счетчика, вход блокирования

счета первого счетчика соединен с его первым выходом дешифратора максимального числа в счетчике, второй выход соединен с первьми входами m цифровых элементов сравнения, о т л и ч а- щ е е с я тем, что, с целью по- вьшения надежности устройства, оно

снабжено третьим и четвертым счетчи- Кйми, m постоянными запоминающими устройствами, в которых хранятся значения квазисинусоид для m фаз, m триггерами, преобразователем коды частота с двумя D-входами, распределителем импульсов и 2т элементами И, причем выход генератора опорной частоты соединен с счетными входами третьего и четвертого счетчиков, адресные входы постоянных запойинаю- щих устройств соединены с выходами разрядов второго счетчика, выходы постоянных запоминающих устройств соединены с вторыми входами га цифровых элементов сравнения, выходы которых соединены с R-входами триггеров, S- входы которых соединены с выходом третьего счетчика и с первым R-BXO- дом первого счетчика, второй R-вход которого соедин ен с R-входами второг третьего и четвертого счетчиков, с . R-входом распределителя импульсов и с шиной Начальная установка, D- вход третьего счетчика предназначен для соединения с шиной Код частоты модуляции и с первым D-входом преобразователя коды - частота, выход

которого соединен с счетным входом первого счетчика, второй D-вход преобразователя коды - частота предназначен для соединения с шиной Код напряжения, выход четвертого счетчика соединен с счетным входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами 2т элементов И, вторые входы которых соединены с выходами m триггеров,

2. Устройство по П.1, о т л чающееся тем, что пре образо- ватель коды - частота содержит генератор импульсов, пятый и шестол вычитающие счетчики с предустановкой, причем выход генератора импульсов соединен с вычитающим входом пятого счетчика, выход которого соединен с его установочным входом и с вычитающим входом шестого счетчика, выход которого соединен с его установочным входом и является выходом преобразователя коды - частота, 0 в«оды пятого и шестого счетчиков являются, соответственно, первым и вторым D-входами преобразователя коды - частота.

Ajy/yy/yawv

Ч1кугютя Mody/iyuia

yc/nffff(fS/fa

f7

If

G V:

I Ноэ рфициент деления cvemt/uHa гровен

Фи5.:з

tlt

-JIII IIII 1 I t I

28t

29

1

31

t.

Изобретение .относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления автономными инверторами с широтио-импульсной модуляцией. Целью изобретения является повышение надежности. Импульсы генератора опорной частоты 1 поступают на счетные входы счетчиков 2,3 и 4. Счетчик 3 является счетчиком временных интервалов, на которые разбивается полупериод синусоиды. В постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ) 5,6 и 7 записаны коды, соответствующие значениям синусоид фаз А, В,С на соответствующих временных интервалах. Коэффициент деления счетчика 2 определяет частоту модуляции выходного напряжения инвертора. На выходе счетчика 2 формируется короткий импульс, устанавливающий счетчик 8 в нулевое состояние, а триггеры 9, 10 и 11 - в единичное. На счетный вход счетчика 8 поступают импульсы с преобразователя код-частота 15. При изменении кода напряжения изменяется частота на выходе преобразователя 15. Это приводит к изменению наклона пилы, формируемой счетчиком 8, и тем самым к изменению выходного напряжения инвертора. Цифровые элементы сравнения 12,13 и 14 сравнивают числа с выходов ПЗУ 5,6 и 7 с числом счетчика 8, в момент равенства сигнал на выходе соответствующего цифрового элемента сравнения перебрасывает соответствующий триггер в нулевое состояние. С Ьыходов триггеров 9,10 и 11 импульсы поступают на соответствующие силовые вентили. Таким образом, введение триггеров 9,10 и 11 устраняет ложное фор- мирование импульсов, введение счетчика 2 устраняет возможность появления субгармонических колебаний. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. § (Л