Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления тиристорными или транзисторными преобразователями, и может найти применение в качестве блока управления широтно-импульсным преобразователем переменного тока.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена структурная схема цифрового устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Структурная схема содержит задающий генератор 1 , разве ртываюпщй счетчик 2, блок 3 инвертирующих элементов, первый блок 4 сравнения, второй блок 5 сравнения, первый 6 и второй 7 коммутаторы, первый и второй ре- версив Ш1е счетчики 8 и 9 соответственно, третий блок 10 сравнения, четвертый блок 11 сравнения, формирователь 1 2 управляк1цих импульсов.

Выход задающего генератора подклю чен к счетным входам развертывающего счетчика 2 и реверсивных счетчиков 8 и 9, выходы которых подключены к входам первого 4 и четвертого 11 блоков сравнения соответственно, вход блока 5 сравнения предназначен для подключения к источнику кода амплитуды, к которому через блок инвертирующих элементов подключается вход блока 10 сравнения, вторые входы блоков 4,5,1П и 11 сравнения объединены и подключены к выходу развертьшающего счетчика 2, выходы блоков 5 и 10 сравнения подключены к информационным входам комм таторов 6 и 7, выход блока 4 сравнения подключен к управляющему входу коммутатора 7, а выход блока 11 сравнения подключен к управляющему вхо- ду коммутатора 6. Выходы коммутаторов 6 и 7 подключены к входам изменения направления счета реверсивных счетчиков 8 и 9 соответственно, выход блока 4 сравнения подключен к входу формирователя 12 импульсов управления, выход которого.предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя.

Устройство работает следующим .образом.

Обозначим состояния первого и второго реверсивных счетчиков 8 и 9 це

лыми числами и и и соответственно, равными числу импульсов задающего генератора 1, необходимых для при- ведения счетчиков в эти состояния из начального, за начальное состояние принимается состояние счетчиков, характеризуемое высоким потенциалом на выходе ситаршего разряда счетчика и низким - на остальных. Это число берется положительным или отрицательным в зависимости от направления счета, таким образом - 2 U,, и fr - 1 , где К - разрядность

реверсивных счетчиков 8 и 9. Состояние развертьшающего счетчика Up, определенное как и для реверсивных, изменяется в течение периода несущей частоты по линейному закону, причем

iUp - 1, где ,

Е - разрядность развертывающего счетчика,высокий потенциал на выходе схем сравнения появляется при пре- вьш1ении кода состояния развертьшающего счетчика 2 либо кода состояния соответствующего реверсивного счетчика, либо прямого кода амплитуды, либо инверсного. На фиг.2 приведены временные

диаграммы состояний и выходные сигналы схем сравнения.

Рассмотрим работу устройства при отсутствии ограничения сигнала, создаваемого блоками 5 и 10 сравнения

(например, период несущей, начинающийся с tj) .

Обозначим текущий номер периода п, тогда длительность низкого логического уровня на выходе первого

блока 4 сравнения составляет

,(п) 2 -ь и,)п) f, (1)

а длительность высокого логического уровня

2,(п) 2- - и,(п)/2 - f. (2)

Изменение состояния счетчика 9 в течение п-го периода

uU(n) U(n-H)-U(n) fL-, (n)-2.(n) , U,(n)(3)

поскольку интервал времени рабо- тает на вычитание, а г, - на сложение .

В отличие от (З) изменение состояния реверсивного счетчика 8 записывается

и, (n+l) - и, (n) -2

P-k + i

U,(n) (Л)

поскольку после коммутатора 6 сигнал снимается с прямого выхода.

Систему уравнений (З) и (4) можно переписать в комплексной форме умножив второе уравнение на j и сложив с первым

и(п-и) (uj) ),

где и(п) U,(n)-i-j U(n); Решение уравнения (5) имеет вид

и(г) (1+j) и(о)

(.f )

2п

Отсюда видно, что через N

arctg.периодов несущей фаза колебаний совпадает с начальной, но амплитуда

возрастает в (1+ Л ) раз.

Таким образом, колебание

и,(г) л|иУыТи (

/ 2 U2(o)v xcosC -fj--. arctg ) при Д 1 (что в практике применения ШИМ всегда соблюдается) близко к гармоническому. Однако свободное движение невозможно, поскольку амплитуда колебаний со временем возрастает непрерывно, поскольку амплитуда колебаний со временем возрастает непрерывно, что при ограниченной разрядности всегда ведет к срыву. Ограничение амплитуды колебаний (при

1332487

логический уровень,реверсивный счетчик 9 работает на сложение. Во второй зоне te(t, t) коммутатором производится инверсия управляющего сигнала, что соответствует знаку минус перед правой частью уравнения (4). В третьей зоне на информационных входах .коммутаторов присут10 ствуют высокие логические уровни /5) (временной интервал t |, t,), следовательно, независимо от управляющего сигнала на инверсном выходе коммутатора 7 присутствует низкий логи15 ческий уровень, реверсивный счетчик 9 работает на вычитание. Коммутатор 6 производит операцию ограничения с сигналом на выходе блока I1 сравнения , но направлением счета первого

20 счетчика 8 управляет сигнал с прямо- ,го выхода коммутатора 6, что соответ30

ствует знаку плюс перед правой частью уравнения (З).

2 Поскольку интервалы времени f ,, и с , характеризуемые состоянием выхода блока 4 сравнения,зависят от и,(п)согласно формулам (1) и (2), то их величины оказываются промодулиро- ванными по закону, близкому к синусоидальному. Выходной сигнал блока 4 сравнения после усиления формирователем 12 может быть использован для управления широтно-импульсным преобразователем, работающим с двух- 5 полярной lUHM с несущей частотой f 2 f и модулирующей

f 1 - arctg f f

- N - -17:2

40 Таким образом, в предлагаемом цифровом устройстве производится прямой синтез ШИМ по синусоидальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений на

40 Таким образом, в предлагаемом цифровом устройстве производится прямой синтез ШИМ по синусоидально му закону, что позволяет снизить к эффициент нелинейных искажений на

необходимости возможна и его регули- 4-5% и осуществить прямое цифровое .ровка достигается включением блоков 5 и 10 сравнения и коммутаторов 6 и 7.

Как показано на фиг.2, блоки сравнения ограничивают зону, в которой изменение состояния реверсивных счетчиков приводит к изменению скорости его нарастания. В первой зоне (временной интервал t, t ) на информационных входах коммутаторов присутствуют низкие логические уровни, следовательно, независимо от управляющего сигнала на инверсном выходе коммутатора 7 присутствует высокий

управление от ЭВМ, что существенно расширяет функциональные возможности.

5оФормулаизобретени

Цифровое устройство для управления щиротно-импульсным преобразователем, содержащее задающий генера 5g тор, выход которого через счетчик развертки подключен к первому входу первого блока сравнения, и формиров тель импульсов управления, вход кот рого подключен к выходу первого бло

ствует знаку плюс перед правой частью уравнения (З).

Поскольку интервалы времени f ,, и с , характеризуемые состоянием выхода блока 4 сравнения,зависят от и,(п)согласно формулам (1) и (2), то их величины оказываются промодулиро- ванными по закону, близкому к синусоидальному. Выходной сигнал блока 4 сравнения после усиления формирователем 12 может быть использован для управления широтно-импульсным преобразователем, работающим с двухполярной lUHM с несущей частотой f 2 f и модулирующей

f 1 - arctg f f

- N - -17:2

Таким образом, в предлагаемом цифровом устройстве производится прямой синтез ШИМ по синусоидальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений на

4-5% и осуществить прямое цифровое

4-5% и осуществить прямое цифровое

управление от ЭВМ, что существенно расширяет функциональные возможности.

5оФормулаизобретения

Цифровое устройство для управления щиротно-импульсным преобразователем, содержащее задающий генера- 5g тор, выход которого через счетчик развертки подключен к первому входу первого блока сравнения, и формирователь импульсов управления, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, а выход предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя, отличающее- с я тем, что,.с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, оно снабжено блоком инвертирующих элементов, двумя коммутаторами. Двумя реверсивными счетчиками и вторым, третьим и четвертым блоками сравнения, каждый из которых первым входом соединен с выходом счетчика развертки, второй вход вто- .рого блока сравнения предназначен для подключения к источнику кода амплитуды и через блок инвертирующих элементов подключен к второму входу третьего блока сравнения, выходы второго и третьего блоков сравнения сое динены с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющий вход первого коммутатора подключен к выходу четвертого блока сравнения , а управляющий вход второго коммутатора соединен с выходом первого блока сравнения, прямой выход первого коммутатора и инверсный выход второго коммутатора соединены с входами изменения направления счета первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, счетные входы

которых соединены с выходом задающего генератора, а выходы подключены к вторым входам первого и четвертого блоков.сравнения соответственно.

ti t2 t3

иг.2

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в качестве блока управления широтно- импульсным преобразователем переменного тока. Цель изобретения - повьппе- ние точности и расширение функциональных возможностей. За счет введения в устройство управления блока 3 инвертирующих элементов, коммутаторов 6 и 7, реверсивньк счетчиков 8 и 9 и блоков 4,5,10 и И сравнения, обеспечивается синтез ШИМ по синусо- ; идальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений. 2 ил. Ш СЛ К источнику Koffa апплиглуды К преобразователю Фиг.1 СО со ND 4 СХ

Составитель А.Придатков Редактор Г.Волкова Техред В.КадарКорректор Л.Бескид

Заказ 3845/53 Тираж 659Подписное

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