Цифровое многоканальное устройство для управления инвертором Советский патент 1989 года по МПК H02M7/527 

::ел

gfMj

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к системам управления автономными инверторами. Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит задающий генератор 1, кольцевой распределитель 2, 4 п-канальный формирователь 3 коротких импульсов, цифровой задатчик 4 угла регулирования и один канал 5 управления. Канал 5 содержит два преобразователя 6 и 7 код-временной интервал, два распределителя 8 и 9 импульсов и четыре формирователя 10 - 13 управляющих импульсов. Преобразователь код-временной интервал состоит из двухвходового элемента ИЛИ 14 (15), триггера 16 (17), двухвходового блока совпадения 18 (19), реверсивного счетчика 20 (21) и формирователя 22 (23) коротких импульсов. Первый (второй) распределитель импульсов содержит два элемента ИЛИ 24 и 25 (26 и 27), первый и второй триггеры 28 и 29 (30 и 31), два двухвходовых блока 32 и 33 (34 и 35). Применение в устройстве формирователя коротких импульсов и распределителей импульсов с их внешними и внутренними связями позволяет существенно повысить надежность работы устройства в пусковых режимах, а схемная реализация преобразователей код- временной интервал позволяет раздельно регулировать фазу переднего и заднего фронтов управляющих импульсов. 2 ил.

фи1.1

теля 8 и 9 импульс on и четыре фор- № ропателя 10-13 упранляющих импульсов. Преобразователь код - временной интервал состоит из двухвходо- вого элемента 14 (15), триггера 16 (17), двухвходового блока совпадения 18 (19), реверсивного счетчика 20 (21) и формирователя 22 (23) коротких импульсов. Первый (второй) распределитель импульсов содержит два элемента ИЛИ 24 и 25 (26 и 27), первый и второй триггеры 28 и 29

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к системам управления вентильными преобразователями, и может быть использовано для управления автономными инверторами напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

На фнг.1 представлена схема устройства (изображен только один канал управления); на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит задающий генератор 1, кольцевой распределитель 2, 4п-канальный формирователь 3 коротких импульсов, цифровой задатчик

4угла регулирования и один канал

5управления. Канал 5 управления содержит два преобразователя 6 и 7 код - временной интервал (ПКВИ1 и ПКВИ2), два распределителя В и 9 уп- равляюишх импульсов (РИ), первый 10 второй 11, третий 12 и четвертый 13 формирователи длительности управляющих импульсов. ПКВ (ПКВИ2) состоит из двухвходового элемента ИЛИ 14 (15), 1)-триггера 16 (17), двухвходового блока 18 (19) совпадения, реверсивного счетчика 20 (21) и формирователя 22 (23) коротких импульсов Первый (второй) распределитель 8 (9 импульсов содержат два элемента

ИПИ 24 и 25 (26 и 27), первый / Я и второй 29 D-триггеры (30 и 31), двд блока 32 и 33 (34 и 35) совпадтрнчя.

Низкочастотны выход задающег о генератора 1 соединен с входом кольцевого распределнталя 2, высокочастотный выход подк.1почеи к одному и. i входов двух рходовых блоков 18 и 19

(30 и 31), два лпухпходоных блока 32 и 33 (34 и 35) совпадения. Применение в устройстве формирователя

коротких импульсов и распределителей импульсов с их внешними и внутренними связями позволяет существенно повысить надежность работы устройства в пусковых режимах, а схемная реализаи ия преобразователей код - временной интервал позволяет раздельно регулировать фазу переднего и заднего фронтов управляющих импульсов.2 ил.

совпадения. Другой вход блока 18 совпадения подключен к выходу D-триггера 16, а другой вход блокг( 19 - к выходу D-триггера 17.

Установочные входы S этих триггеров соединены с соответствующими входами предустановки реверсивных

счетчиков 20 и 21 и соответственно подключены к выходам элементов ИЛИ 14 и 15, входы которых являются входами преобразователей код - временной интервал (ПКВИ1 и ПКВИ2) 6 и 7

и подключены к выходам 4п-канально- го формирователя 3 коротких импульсов. Выходы блоков 18 и 19 совпадения подключены к счетным входам реверсивных счетчиков 20 и 21 соответственно. Выходы переполнения этих счетчиков подключены к входам формирователей 22 и 23 импульсов соответственно. Информационные входы реверсивных счетчиков 20 и 21 соединены поразрядно с цифровьм задатчиком 4 угла регулирования, синхронизирующий вход которого соединен с синхронизирующим выходом задающего генератора 1. Выходы кольцевого распределителя 2 соответственно соединены с входами 4п-канального формирователя импульсов.

Выходы формирователей 22 и 23 коротких импульсов являются выходами соответствующих ПКВИ и подключены соответственно к установочным входам и-триггеров 16 и 17 и к первьм входам двухвходовых блоков 32 и 33 совпадения (34 и 35) распределителя импульсов 8 (9) (РИ8 и РИ9). Вторые входы двухвходовых блоков 32 и 33 (34 и 35) совпадения соединены с выходами первого и второго D-триггеров

51

«

28 и 29 (30 и 31) соответственно, S-входы которых соединены с входами соответствующих ЛКВИ, а К-входы подключены также соответственно к выходам элементов ИЛИ 24 и 25 (26 и 27) первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков 32 и 33 (34 и 35) совпадения, вторые входы объединены и соединены с входами сброса реверсивных счетчиков 20 и 21 ПКВИ и подключены к шине Общий сброс, при этом выходы первого и второго двухвходовых блоков совпадения 32 и 33 (34 и 35) являются первы ми и вторыми выходами распределителей импульсов РИ8 (РИ9). Входы запуска первого 10 и третьего 1 2 формирователей управляющих импульсов подключены к первым выходам РИ, а второ го 11 и четвертого 13 - к вторым выходам распределителей импульсов.Входы сброса первого 10 и третьего 12 формирователей управляющих импульсов подключены к вторым выходам распределителей 8 и 9 импульсов, а второго П и четвертого 13 соответственно к первым выходам распределителе 8 и 9 импульсов.

На фиг.2 позициями обозначены: 36 - сигнал, изображающий двоичное число на выходе цифрового задатчика 4 угла управления; 37 - сигнал на высокочастотном выходе задающего генератора 1; 38 и 39 - сигналы на выходах элементов 10и 15:40и42- сигналы на выходах О-триггеров 16 и 17; 41 и 43 - сигналы на выходах блоков 18 и 19 совпадения (на счетных входах реверсивных счетчиков 20 и 21 соответственно); 44 и 46 - сигналы на выходах переполнения реверсивных счетчиков 20и21,а45и47- сигналы на выходах формирователей 22 и 23 коротких импульсов; 48-51 сигналы на выходах В-триггеров 28, 29, 30 и 31 соответственно, а 52 - 55 - сигналы на выходах формирователей 1013 длительности управляющих импульсов соответственно, представляющие собой последовательности импульсов управления для четырех вентилей ин- верторного модуля.

Устройство работает следующим образом.

Задаюсций генератор формирует высокочастотный сигнал 36 и его часто та в общем случае определяется выражением

f (2

- О/о

m 5

где f - частота счетных импуль

реверсивных

о6„,сов, Гц; разрядность счетчиков;

максимальное предельное значение угла регулирования из выбранного диапазоданном случае 180 эл.град, который поступает на входы блоков 18 и 19, импульсы с частотой в 2п раз выше выходной частоты инвертора, которые поступают на вход кольцевого распределителя 2 и сигнал с частотой

fl

2fb-K

5

15 20

5

где f. К

0

частота записи информации NU в ПКВИ;

частота выходного напряжения инвертора; 1, 2, 3 - число каналов управления (для случая изображенного фиг.2,К 1), подаваемый на вход синхронизации цифрового задатчика 4 угла регулирования. 4п-канальный формирователь выделяет передние фронты импульсов, поступающих на его вход с выхода распределителя. Двухвходовые элементы ИЛИ 14 и 15 суммируют импульсные сигналы, сдвинутые между собой на 180 эл.град., таким образом на выходе элемента 15 - сигнал 39, сдвинутый относительно сигнала 38 на четверть периода выходного напряжения инвертора. Сигнал 38 поступает на S-вход Dтриггера 16 и вход предустановки реверсивного счетчика 20, посредством чего происходит установка D- триггера 16 в состояние логической единицы, а в счетчик записывается очередное значение NM с выхода цифрового задатчика угла регулирования. При этом на счетный вход счетчика Q проходят импульсы 41, причем число отсчитанных (вычтенных) импульсов до момента появления на выходе переполнения счетчика 20 уровня логи5

0

55

ческой единицы равно числу Ny. В

момент установления на выходе Р счетчика высокого уровня на выходе формирователя 22 коротких импульсов появляется импульс, сбрасьшающий Dтриггер 16 в нуль, чем запрещается да.аьнел плее прохождение счетных импульсов на вход реверсивного счет- Ч1гка 20, Таким образом на выходе D-триггера 16 образуется сигнал 40, на выходе блока 18 совпадения - сигнал 41, на выходе переполнения счетчика 20 - сигь ял Д4, а на выходе формирователя 22 - сигнал 45, который

блоков Совпадения по цепи обратной связи и через элементы И1Ш 24, 25 и 26, 27 соответственно. На выходах D-триггеров 28, 29, 30 и 31 образуются сигналы 48-51.

Импульсами с выходов блоков совп дения запускаются соответствуюише формирователи длительности управляяршяется выходным для ПКВИ1 и сдвинут ю импульсов. Диаграммы 52-54 соответствуют предельному случаю 180 эл.град. при Nn const. В случае изменения сигнала управления

с частотой f3 2fb, как чае, производит запись значения и в jj реверсивный счетчик 21 и устанавливает на выходе U-триггера 17 уровень

Лналогично на БЫ- образуе.тсн сигнал блока 9 совпахчения п1-1ло 1с переполнения

о (-H.-iCMTenhFo сигнала 38 па угол rv,n град, (фиг,2). Сигнал 39 поступает на S-вход D-триггера 17 и, кроме того, также, как и в первом слулоги-«ег,кс ходе

N (36)

это изображено на диафрагме на фиг.2

ч.:;

на

20

1 ри7 ег

вь уода

сиг;и1Л 43, на счетчика 21 - 46, а на выходе форюфователя 23 коротких импульсов - сигнал 47 являющийся выходным для ИКВИ и сдвинутый относитель- тс

Iяf- J

НО CHrHaJia 39 - г/ : причем

Г1 угол

90 ЧФИГ.2), в сторону отставания. Без нарушения временных соотноиюний можно сказать, что сигнпл 47 оперелсает сигнал 39 на угол и j - С,, . Достигаемьп эффект обес ч чиьается тем, что число импульсов, .:/тС-Читываемое су№- Ирую- щим счс шчком 2, равно N (2г,, - К.), глг: N.; - двоич- ное дополнен - ;; числа N,, т,е, ПКВИ2 преобразует дополнительный код во

временной интерва.п с . I

Сигналы 45 и 47 поступают на пер30

35

при включении очередного вентиля инвертора необходимо снимать управляю- гдий сигнал с диагонально-противоположного вентиля. Это достигается введением перекрестных связей формирователями 10-13, В результате на выходах формирователей 10 и 11 форми руются управляющие импульсы опе- режаюи их вентилей инверторного моста (сигналы 52 и 54), а на выходах фор шрователей 12 и 13 - управляющие импульсы запаздывающих вентилей.

Количество разрядов реверсивных счетчиков Гр,| определяет точность и гшавность регулирования выходного напряжения инвертора,

Л-пя управления т-фазньш преобразователем необходимо иметь п каналов управления, аналогичных каналу 5. Кольцевой распределитель должен иметь четкое количество выходов An.

Предлагаемое устройство обеспечивые входы блоков 32, 33 и 34, 35 сов-дд вает предельно возможную степень

падения распределителей 8 и 9 импульсов соответственно. На в.торые входы блоков совпадения, выполняющих функщ и управляемых ключей, поступают управляю Д е сигналы с вьгходов соотЕьтствуюиугА Г;-триггеров, Поскольку при этом один из двут триггеров 28 М.ГИ 7-9 или 31) РИ8 (9) оказывается БЫ..ечным Б очередного :;раР а г лзания формирователя 22 (23) ,, тс. проводящим оказывается блок соЕП.щеьия - подк.чюченньгй к выходу зтого триггера, Такь м образом, обаспечивастся независимая ш:иБязка Kri;. упразляющего им- пу:-;ьса (его г оред;1е о фронта) к СБО-- ей зоне регулирол :.Н1.л. Сброс триггере;; осуп;ествляетс;1 автоматически посоедстпог еелтяетстзующих спгнапов

симметрии управляюпщх импульсов в установившихся и переходных режим в кплчдом канале управления, макси мально возможньй диапазон регулир вания угла управления, составлянлд 0-180 элоград., с возможностью ег ограничения н пределах (/ .,.,„ с

(xL

макс

при любьгх Об

мич

и об лдакс

50

55

из указаннот о диапазона посредств цифрового задатчика угла регулиро ния высокую понехоустойчиБость к нала передачи управляющего сигнал и стабильность управляющих импуль сов, так как вся информация обраб тывается и хранится в цифровой фо ме, возможность длительнос управляюи их имгп1 льсов5а также на работу преобразователя при пусках,

блоков Совпадения по цепи обратной связи и через элементы И1Ш 24, 25 и 26, 27 соответственно. На выходах D-триггеров 28, 29, 30 и 31 образуются сигналы 48-51.

Импульсами с выходов блоков совпадения запускаются соответствуюише формирователи длительности управляс частотой f3 2fb, как

N (36)

это изображено на диафрагме на фиг.2,

с частотой f3 2fb, как

при включении очередного вентиля инвертора необходимо снимать управляю- гдий сигнал с диагонально-противоположного вентиля. Это достигается введением перекрестных связей формирователями 10-13, В результате на выходах формирователей 10 и 11 формируются управляющие импульсы опе- режаюи их вентилей инверторного моста (сигналы 52 и 54), а на выходах фор шрователей 12 и 13 - управляющие импульсы запаздывающих вентилей.

Количество разрядов реверсивных счетчиков Гр,| определяет точность и гшавность регулирования выходного напряжения инвертора,

Л-пя управления т-фазньш преобразователем необходимо иметь п каналов управления, аналогичных каналу 5. Кольцевой распределитель должен иметь четкое количество выходов An.

Предлагаемое устройство обеспечисимметрии управляюпщх импульсов в установившихся и переходных режимах в кплчдом канале управления, максимально возможньй диапазон регулирования угла управления, составлянлдий 0-180 элоград., с возможностью его ограничения н пределах (/ .,.,„ с

при любьгх Об

мич

и об лдакс

из указаннот о диапазона посредством цифрового задатчика угла регулирования высокую понехоустойчиБость канала передачи управляющего сигнала и стабильность управляющих импульсов, так как вся информация обрабатывается и хранится в цифровой форме, возможность длительности управляюи их имгп1 льсов5а также на- работу преобразователя при пусках,

Формула нзобрет

Цифровое многоканальное устройство для управления инвертором, содержащее кольцевой распределитель с числом выходов 4п, вход которого соединен с первым низкочастотным выходом задаю1 (его генератора, и п каналов угфавления, включаюи(ие каждый первый и второй преобразователи код - временной интервал, каждый из которых состоит из реверсивного счечика, двухвходового блока совпадеНИН,

D-триггера и элемента ИЛИ, от- J5

личающее-ся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей устройства, введены 4п-канальный Формирователь коротких импульсов, соединенный входами с выходами кольцевого распределителя, цифровой задат- чик угла регулирования, синхронизирующий вход которого соединен с втрым низкочастотным выходом задающего генератора, в каждый канал уп- равляния введены первый, второй, тртий и четвертый формирователи управляющих импульсов, первый и второй распределители импульсов, а в каждый преобразователь код - временной интервал - формирователь коротких импульсов, причем высокочастотный выход задающего генератора соединен с первыми входами двухвходовых блоков совпадения, вторые выходы двухвходовых блоков совпадения соответственно подключены к выходам D-триггеров, установочные S-входы D-триггеров соединены с соответствующими входами предустановки реверсивных счетчиков и входами элементов ШШ, входы которых соединены с выходами многоканального формирователя коротких импульсов, входы элементов ИЛИ являются входами преобразователей код - временной интервал, выход двухвходового блока совпадения первого преобразователя код - временной интервал соединен с вычитающим входом соответствующего реверсивного счетчика, выход двухвходового блока совпадения вто15258А7

И

10

т10

- J5

ое20

25

30

35

40

45

50

ды

но соединены

задатчика угла

рого преобразователя код - временной интервал соединен с суммирую- пшм входом соответствующего реверсивного счетчика, выходы переполнения реверсивных счетчиков подключены к входам формирователей коротких импульсов, а информационные вхо- реверсивных счетчиков поразряд- с выходами цифрового

регулирования выходы формирователей коротких импульсов, являюво1еся выходами преобразователей код - временной интервал, соединены с R-входами соответствующих D-триггеров, каждый из распределителей импульсов содержит два элемента ИЛИ, первый и второй D-триг- геры, первый и второй двухвходовые блоки совпадения, первые входы которых подключены к выходам соответствующих преобразователей код - временной интервал, вторые входы соединены с выходами первого и второго D-триггеров соответственно,S-входы которьж соединены с входами соответствующих преобразователей код - временной интервал, а R-входы подключены к выходам элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков совпадения, вторые входы объединены и соединены с входами сброса реверсивных счетчиков преобразователей код - временной интервал и подключены к шине сброс, при этом выходы первого и второго двухвходовых блоков совпадения соответственно являются первыми и вторыми выходами распределителей импульсов, при-чем входы запуска первого и третьего формирователей управляющих импульсов подключены к первым выходам распределителей импульсов, а второго и четвертого соответственно - к вторым выхо- дам распределителей импульсов, входы сброса первого и третьего формирователей управляющих импульсов подключены к вторым выходам распределителей импульсов, а второго и четвертого соответственно - к первым выходам распределителей импульсов .

Фае. 2