Устройство для широтно-импульсного управления вентильным преобразователем Советский патент 1990 года по МПК H02M1/08 

а с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании систем управления автономными инверторами. Целью изобретения является повышение надежности работы инвертора путем исключения срыва инвертирования за счет ограничения минимальных и максимальных углов регулирования. Цель достигается тем, что в устройство введены два дополнительных блока 3 и 4 задержки и два элемента ИЛИ-НЕ 5 и 6. С помощью блока 4 задержки ограничивается верхняя, а с помощью блоков 2 и 3 задержки - нижняя граница диапазона изменения углов регулирования. 3 ил.

(Jf

Фив.1

О)

сл

ел

01

316

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании управления автономными инверторами с широтно-импульсным регулированием для электропривода переменного тока

Целью изобретения является повышение надежности работы автономного инвертора путем исключения срыва инверт фования за счет ограничения минимальных и ;максимальных углов регулирования.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы его узлов; на . фиг, 3 - пример реализа1у1и устройства Устройство широтно-импульсного управления ,содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, первый блок 2 задержки, второй блок 3 задержки и третий блок 4 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 5, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ--НЕ 6, выход которого соединен с входом схемы 7 запуска триггера, содержащей одновибраторы 8 и 9 и элемент НБ; 10, вход которого объединен с входом одновибратора 8 и использован как вход схемы 7 запуска тригге- ра, а выход соединен с входом одно- ;вибратора 9, выход которого соединен с R-входом RS-триггера 11, S-вход которого соединен с выходом одновибратора 8, причем выходы RS-триггера 11 использованы как выходы устройства. Устройство содержит также интегратор 12 с ключом 13 сброса, управля- BMi iM с выходм второго блока 3 задержки, компаратор 14, первый вход которого соединен с выходом интегратора 12, на второй вход подается управляющее напряжение V. а выход соединен с вторым входом схемь ИЛИ-НЕ 5. Кроме того, выход первого блока 2 за- держки соединен с вторьш входом схемы ИЛИ-НЕ 6. На вход задающего генератора подается постоянное напряжение Uf 5 определяющее выходную частоту, а на вход интегратора 12 - стабильный ток IQ, не зависящий от час тоты напряжения U/.

На фиг. 2 представлена диаграмма работы узлов устройства пшротно-импульсного управления, где 2а - выходные импульсы задающего генератора 1; 26 - импульсы, сформированные блоком 2 задержки, длительность которых оп- ределя.вт угол ограничения управления

,-

5

0

0

сверху ((Хмакс) в - импульсы йй выходе блока 3 задержки, длительность которых определяет время сброса t-..

С V

в исходное состояние напряжения интегратора; 2 г - импульсы, сформированные блоком 4 задержки, длительность которых определяет угол ограничения управления снизу (); 2д - напряжение на выходе интегратора 12 с наложенным напряжением управления скважностью модулируюпдах импульсов; 2е, ж - прямые и инверсные выходные импульсы модулятора М и М, длительность и количество которых (чаще всэ го в середине 180 интервала длительностью 60° выходной частоты) определяют величину выходного напряжения; 2з, и - выходные импульсы, например, для тиристоров фаз +А, +В логической схемы формирования выходных импульсов (на фиг, 1 не показаны) при работе автономного инвертора в трехимпульсном режиме (3 - количество импульсов на протяжении 180 периода выходного линейного напряжения автономного инвертора).

Задаюп91Й генератор 1 представляет собой преобразователь напряжение- частота и может быть выполнен, к примеру, по структуре с переменой зна- . ка интегрирования. .Блоки 2-4 задержки и одновибраторы 8,9 могут быть выполнены на логических интегральных схемах по схеме формирователей узких импульсов на двух инверторах и емкости, с различными длительностями, и так как импульсы 0 /,акс t .gp , мин один за другим, то сдвиг по времени, к примеру, импульса , относительно (X ддд, можно получить и как результат логического вычита- .ния длительности импульса блока 3 задержки из длительности импульса блока 2 задержки (если блоки 2, 3 запускать от импульсов блока 1) и т.д. Интегратор 12 и компаратор 14 выполнены на операционном усилителе. RS-триггер 11 выполнен обычно на двух инверторах с перекрестными связями. Схемы ИЛИ-НЕ 5, 6 выполнены на логической интегральной схеме.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства (пример реализации). Нумерация блоков идентична нумерации блоков фиг. 1.

Устройство работает следующим образом.

516

По заднему фронту узких импульсов задающего генератора (фиг. 1, 2а) блоком 2 задержки формируются расширенные импульсы, длительность которых определяет максимальный угол ограничения оС woiKC (Г . 2б) . По заднему фронту импульсов РС., блоком 3 задержки формируются импульсы сброса длительностью tjgp (фиг,.2в), которые синхронизируют работу генератора развертывающего, например пилообразного, напряжения на интеграторе 12 посредством разряда интегрирующей емкости С. Интегратор 12 по диап азону частот автономного инвертора имеет на выходе стабилизированную амплитуду развертывающего напряжения, так как емкость С интегратора 12 заряжается током 1 от источника стабильного напряжения, причем ток Ig меняется за счет коммутации разных весовых сопротивлений для различных поддиапазонов частот при разном числе коммутаций в течение 60° интервала посередине полупериода управляющих импульсов После окончания прохождения импульса сброса на выходе интегратора вновь начинает формироваться отрицательное пилообразное, напряжение до прихода следующего импульса сброса (фиг. 2д). По импульсу сброса в блоке 4 задержки формируется импульс оС (фиг.2г) положительной полярности, который проходит через схемы ИЛИ-НЕ 5, 6 и поступает на входы схемы 7 запуска RS-триггера. Схема 7 запуска представляет собой блок одновибраторов с двумя выходами, причем по верхнему выходу выходной запускающий сигнал фор- мируется по переднему фронту положительного входного сигнала, а по нижнему выходу - по заднему фронту входного сигнала Поэтому по переднему фронту сигнала Ы, д,цн одновибратор 8 формирует положительный узкий импульс, устанавливающий в состояние Г устанавливающий триггер 11 по входу S в состояние 1 (формирование сигнала М) . В момент равенства полож - тельного напряжения управления и „ отрицательному пилообразному напряжению с выхода интегратора 12 (в случае выполнения компаратора 14 по схеме сравнения токов) выход компаратора 14 перекидывается с состояния- 1 в состояние О. Так как на вход схемы ИЛИ-НЕ 5 в это время идут оба О сигнала, то на выходе схемы ИЛИ-НЕ 5 в это время образуется сиг-

556

нал 1, который инвертируется схемой ИШ1-НЕ 6. Сигнал О не оказывает воздействия на одновибратор 8 F, схеме 7 запуска 7, а, инвертируясь инвертором, превращается в сигнал 1 сигнал, который запускает одновибратор 9, выходной сигнал которого по входу R перекидывает RS-триггер 11

Е состояние О (формируется сигнал М по инве сному выходу триггера 11). Сигнал М (фиг. 2ж) является инверсным по отнощению к М и используется для управления противоположными тиристорам одноименной фазы автономного инвертора. Если из-за недостаточной амплитуды пилообразного напряжения по сравнению с Uu, перекидывания компаратора 14 не произойдет, а

значит, и триггер 11 в О состояние не перекинется, через схему ИЛИ-НЕ 6 пройдет импульс установленной длительности ., схема 7 по нижнему выходу выработает узкий импульс 1

и триггер 11 перекинется в состояние О, ограничив таким образом минимальную длительность регулирующих импульсов на основных тиристорах. Если напряжение Uu- будет иметь минимальное значение, отсекающее через компаратор 14 минимальное значение длительности импульса М, меньшее о( на выход устройства через схемы ИЛИ-НЕ 5,6 пройдет импульсе , формируя в схеме 7 запуска импульс,

опрокидываюрщй триггер 11 по заданному фронту импульса ,(. Длительность ограничиваю1цих импульсов

0

5

0

HCxf ок выбирается исходя из частотных свойств установленных в силовой

схеме автономного инвертора тиристоров.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить надежность работы автономного инвертора путем ограничения минимальных и максимальных углов регулирования введением второго и третьего блоков задержки, двух схем ИЛИ, ограничивая длительность регулируемых импульсов на основные тиристоры, и не допуская срыва коммутации инвертора. Данное техни- ческое решение позволяет осуществить импульсное ограничение минимальных длительностей импульсов на основные 5 тиристоры в диапазоне частот автономного инвертора, не предъявляя жестких требований к соблюдению стабильности амплитуды пилообразного напря- жския в диапазоне частот и при разitbix количествах коммутаций по поддиапазонам частот работы автономного инвертора с широтно-ш шульсным регулированием.

Формула изобретения

Устройство для широтно импульс- ного управления вентильным преобразователем, содержащее задающий генера- тфр, выход которого соединен с вхо- дфм первого блока задержки, интегра- тфр с ключом сброса интегратора, кфмпаратор, первый вход которого пред н значен для подключения к источнику управляющего напряжения, а второй соединен с выходом интегратора, вход которого предназначен для подключения к источнику постоянного тока, и. КЗ-триггер, прямой и инверсный вы- хфды которого использованы как выходу. устройства, отличающее- С:Я тем, что, с целью повьшения надежности работы путем ограничения

г

0

минимальных и максимальных углов регулирования, введены второй и третий блоки задержки, два двухвходовых элемента ИЛИ-НЕ,.злемент НЕ и два одно- вибратора, причем выход первого блока задержки соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и входом второго блока задержки, выход которого соединен с управляющим входом ключа сброса интегратора, и входом третьего блока задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом компаратора, а выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, вьЬсод которого соединен с входом первого одновибра- тора и входом элемента НЕ, выход которого соединен с входом второго од- новибратора, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом первого од- новибратора.

7

fen. 3