Генератор регулируемой частоты для управления широтно-импульсным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК H02M3/135 

--0/

оо со

О5 ГчЭ

СП

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть применено в устройствах управления широтно- импу. 1ьсными преобразователями, рабо- таюншми на двигатель постоянного тока, нанрнмер в тяговом электроприводе.

Цель изобретения - повышение КПД установки электропривода.

На чертеже приведена структурная схема генератора.

Генератор регулируемой частоты для JQ управления широтно-импульсным преобразователем содержит датчик 1 выходного напряжения преобразователя, первый сумматор 2, выход которого через интегратор 3 подключен к первому входу компаратора 4, выход которого подключен к управляющему входу ключа 5, второй сумматор 6, первый вход которого предназначен для подключения к источнику напряжения задания тока электропривода.

15

.„-текущая и максимальная величины тока управления, который задает значение выходного тока широтно-импульсного преобразователя.

Период повторения можно представить в виде

тIb+lv/U Ь+1у/1ум/ 1,1

-foa+Y{l-Yrfo{Ki-K2/Y-K2 K,-7

где Ki 0,5±Vo 25+a (2)

Предлагаемое устройство имеет двухтактный режим работы. На первом такте ключ 5 разомкнут. На входе первого сумматора 2 действуют напряжение фильтра 7 низких частот, пропорциональное параметру Y, Е, а также напряжение первого источника постоянного напряжения, равное - К2Е, где Е - величина напряжения источника

Генератор дополнительно снабжен фильт- 2Q питания и преобразователя. Сумма указанных напряжений с выхода сумматора 2 поступает на вход интегратора 3, накопительный элемент которого заряжается со скоростью, прямо пропорциональной напряжению на выходе сумматора 2. При достижении на- проводимости силового ключа преобразова- 25 пряжения срабатывания компаратора 4 Uo

ром 7 нижних частот, тремя источниками 8-10 постоянного напряжения, усилительным элементом 11 и резистором 12, а датчик 1 выходного напряжения преобразователя выполнен в виде датчика интервала

теля, причем выход 1 датчика выходного напряжения преобразователя подключен к входу фильтра 7 нижних частот, выход ко- ;торого нодключен к первому входу первого сумматора 2, второй и третий входы которого подключены к первым выводам перво- 30 го 8 и второго 9 источников постоянного напряжения, вторые выводы первого 8 и I второго 9 источников постоянного напряже- |ния подключены к обпдей шине источника I питания, причем первого - непосредственно, |а второго - через ключ 5, выход компа- |ратора 4 связан с его вторым входом че- рез усилительный элемент 11, управляющий |вход которого подключен к выходу второ- 1го сумматора 6, второй вход которого под- ключен к первому выводу третьего источ- 40 ;ника 10 постянного напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной источника питания, второй вход компаратора 4 через резистор 12 соединен с общей шиной источника питания.

первый такт завершается и компаратор 4 замыкает ключ 5. Длительность первого такта

Т,

Ь оТп

(V-K2)E

где т - постоянная времени интегратора 3, что соответствует первому слагаемо.му выражения (2) при (b+Iy/Iy.M)/fo (К|- K2)UoT«/E.

На втором такте ключ 5 замкнут и на входе первого сумматора 2 действует также напряжение второго источника 9 постоянного напряжения -E(Ki-К2).

Напряжение на выходе сумматора 2 вызывает разряд накопительного элемента интегратора 3 со скоростью, прямо пропорциональной напряжению на выходе сумматора 2. На втором такте на выходе компаратора образуется нулевое напряжение, кото- Генератор работает следующим образом. 45 рое передается на второй вход. Поэтому

длительность второго такта

Потери на переменном токе в электроприводе складываются из KOMIV/тационных потерь в ключе широтно-импульгного преобразователя, возрастающих при увеличении частоты, и пульсационных потерь в двигателе, снижающихся с ростом частоты. Частота, при которой КПД установк максимален, определяется выражением

fa+v(l-v).(,

- ° Ь+1у/1уп

где fo, а, b - параметры, опре, . ляемые данными установки,F личины которых находятся Uj известной методике;

Т.,

-UOT.

UoTt.

E(Y-K2-Ki + K2)E(Ki-7)

50

55

что соответствует второму слагаемому в выражении (2).

Необходимая зависимость периода повторения Т.„ от напряжения источника задания тока электропривода реализуется подаче на второй сумматор 6 напряжения управления и напряжения источника 10. Сумма этих сигналов подается на усилительный элемент 11, включенный по схеме повторителя (истоковый повторитель или эмиттерный пов

.„-текущая и максимальная величины тока управления, который задает значение выходного тока широтно-импульсного преобразователя.

Период повторения можно представить в виде

тIb+lv/U Ь+1у/1ум/ 1,1

-foa+Y{l-Yrfo{Ki-K2/Y-K2 K,-7

где Ki 0,5±Vo 25+a (2)

Предлагаемое устройство имеет двухтактный режим работы. На первом такте ключ 5 разомкнут. На входе первого сумматора 2 действуют напряжение фильтра 7 низких частот, пропорциональное параметру Y, Е, а также напряжение первого источника постоянного напряжения, равное - К2Е, где Е - величина напряжения источника

питания и преобразователя. Сумма указанных напряжений с выхода сумматора 2 поступает на вход интегратора 3, накопительный элемент которого заряжается со скоростью, прямо пропорциональной напряжению на выходе сумматора 2. При достижении на- пряжения срабатывания компаратора 4 Uo

первый такт завершается и компаратор 4 замыкает ключ 5. Длительность первого такта

Т,

Ь оТп

(V-K2)E

где т - постоянная времени интегратора 3, что соответствует первому слагаемо.му выражения (2) при (b+Iy/Iy.M)/fo (К|- K2)UoT«/E.

На втором такте ключ 5 замкнут и на входе первого сумматора 2 действует также напряжение второго источника 9 постоянного напряжения -E(Ki-К2).

Напряжение на выходе сумматора 2 вызывает разряд накопительного элемента интегратора 3 со скоростью, прямо пропорциональной напряжению на выходе сумматора 2. На втором такте на выходе компараТ.,

-UOT.

UoTt.

E(Y-K2-Ki + K2)E(Ki-7)

что соответствует второму слагаемому в выражении (2).

Необходимая зависимость периода повторения Т.„ от напряжения источника задания тока электропривода реализуется подаче на второй сумматор 6 напряжения управления и напряжения источника 10. Сумма этих сигналов подается на усилительный элемент 11, включенный по схеме повторителя (истоковый повторитель или эмиттерный повторитель), на нагрузочном резисторе усилительного элемента II формируется пряжение

т гЬ-|-1у/1уи р

°fo(K|-K2)T«

Таким образом, устройство обеспечивает изменение частоты переключений компаратора 4 в соответствии с выражением (1), а следовательно, работу установки с максимальным КПД в любом режиме.

Формула изобретения

Генератор регулируемой частоты для управления широтно-импульсным преобразо- вателем, работающим на электропривод, содержащий датчик выходного напряжения преобразователя, первый сумматор, выход которого через интегратор подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к управляющему входу ключа, второй сумматор, первый вход которого предназначен для подключения к источнику напряжения задания тока электропривода, отличающийся тем, что, с целью повыще- ния КПД электропривода, он снабжен

фильтром нижних частот, тремя источниками постоянного напряжения, усилительным элементом и резистором, а датчик выходного напряжения преобразователя выполнен в виде датчика интервала проводимости силового ключа преобразователя, причем выход датчика выходного напряжения преобразователя подключен к входу фильтра нижних частот, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй и третий входы которого подключены к первым выводам первого и второго источников постоянного напряжения, вторые выводы первого и второго источников постоянного напряжения подключены к общей шине источника питания, причем первого - непосредственно, а второго - через ключ, выход компаратора связан с его вторым входом через усилительный элемент, управляющий вход которого подключен к выходу второго сумматора, второй вход которого подключен к первому выводу третьего источника постоянного напряжения, второй вывод которого соединен с общей щиной источника питания, второй вход компаратора через резистор соединен с общей щиной источника питания.

Изобретение предназначено для использования в широтно-импульсных преобразователях, работающих на двигатель постоянного тока, в том числе в системах тягового электропривода. Целью изобретения является повышение КПД установки электропривода. Генератор содержит датчик выходного напряжения преобразователя 1. сумматоры 2 и 6, первый из которых через интегратор 3 связан с первым входом компаратора 4, выход которого подключен к управляющей цепи ключа 5. За счет введения в устройство фильтра нижних частот 7,трех источников постоянного напряжения 8,9, 10, усилительного элемента II и резистора 12 обеспечивается изменение частоты переключений компаратора 4 таким образом, чтобы работа осуществлялась с максимальным КПД в любом режиме. 1 ил. с (Л