Цифровое устройство для управления инвертором Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управле- ния однофазными и многофазными инверторами.

Целью изобретения является п зыше- ние надежности работы инверторэ.

На фиг. 1 представлена схема устройства с одним каналом управления; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1 с встроенным делителем частоты, рас- пределитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, элементы ИЛИ 4 и канал 5 управления. Последний содержит формирователь 6 коротких импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ И 7, элемент НЕ 8, элементы И 9 и 10, реверсивный счетчик 11, блок 12 сравнения кодов, элементы НЕ 13 и 14 и два D-триггера 15 и 16.

Низкочастотный выход задающего генератора 1 подключен к входу распределителя 2, высокочастотный выход - к одному из входов элементов 9 и 10. Другой вход элемента 10 соединен с выходом элемента 8, вход которого соединен с другим входом элемента 9 и подключен к выходу элемента 7. Входы этого элемента подключены к первому и второму выходам распределителя 2. Выходы элементов 9 и 10 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 11, вход установки которого соединен с выходом формирователя 6. Выходы реверсивного счетчика 11 подключены к одним входам блока 12, другие входы которого подключены к выходам элементов 4. Одни входы элементов 4 объединены и подключены к выходу старшего (К+1) разряда аналого- цифрового преобразователя 3, остальные К

.N х|

00

ю

разрядов которого подключены к другим входам элементов 4 соответственно. Тактовый вход первого триггера 16 подключен к выходу элемента 14, а управляющий вход соединен с прямым выходом триггера 15, тактовый вход которого соединен с входом элемента 14 инвертора и через элемент 13 подключен к выходу блока 12. Управляющий вход триггера 15 соединен с входом формирователя 6, с первым входом элемента 7 и с первым выходом распределителя 2,

На фиг. 2 показаны импульсы 17 на высокочастотном выходе задающего генератора 1, сигналы 13 и 19 на первом и втором выходах распределителя 2, сигнал 20 на выходе элемента 7, сигнал 21 на выходе элемента 8, импульсы 22 и 23 на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 11, сигнал 24 на выходе формирователя 6. Сигнал 25 изображает код А на выходах реверсивного счетчика 11, а сигнал 26 изображает код

8на выходах элементов 4, сигнал 27 на выходе блока 12, сигнал 28 на выходе элемента 13, сигнал 29 на прямом выходе триггера 15, сигнал 30 на прямом выходе Tpnirepa 16, выходное напряжение 31 однофазного инвертора.

Зздзющий генератор 1 содержит последовательно соединенные собственно задающий генератор и делитель частоты. Распределитель 2 импульсов представляет собой счетчик Джонсона.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотные импульсы 17 поступают на одни входы блоков 9 и 10 совпадения. Импульсы с частотой, в 2п раз выше выходной частоты инвертора, поступают на вход распределителя 2. На первом выходе распределителя 2 формируется сигнал 18, на втором его выходе - сигнал 19, сдвинутый относительно сигнала 18 на 90°. Частота сигналов 18 и 19 равна выходной частоте инвертора. Сигналы 18 и 19 поступают на входы элемента 7, на выходе которого формируется сигнал 20. Последний поступает на один из входов элемента

9и на вход элемента 8, на выходе которого формируется сигнал 21, который поступает на один из входов элемента 10. Другие входы элементов 9 и 10 объединены м подключены к высокочастотному выходу задающего генератора 1. В результате на выходе элемента 9 формируются импульсы 22, которые поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11, а на выходе элемента 10 формируются импульсы 23, которые поступают на вычитающий

аход счетчика 11. В результате число А на выходах счетчика 11 возрастает в первой половине и уменьшается во второй половине каждого полупериода синхронизирующего сигнала 18, т.е. реверсивный счетчик 11 в данном случае выполняет роль формирователя сигнала 25.

На аход установки счетчика 11 поступает сигнал 24 с выхода формирователя б, ко0 торый сбрасывает счетчик 11 в конце каждого полупериода, тем самым начало работы счетчика 11 жестко привязывается к началу каждого пслупериода, что повышает надежность работы устройства путем иск5 лючения сбоев, возникших в предыдущем полупериоде. Число А (сигнал 25) с выходов счетчика 11 поступает на одни входы блока 12, на другие входы которою через элементы 4 поступает число В (сигнал 26) с анало0 го-цифрового преобразователя 3. На выходе блока 12 сигнал логической 1 существует тогда, когда число А меньше числа В (), во всех других случаях сигнал на его выходе соответствует уроэню логического О.

5В нормальном режиме (интервал времени 0 - ti фиг. 2), когда А станет больше В, на выходе блока 12 формируется сигнал 27 логичзского О, который инвертируется элементом 13 и сигнал 28 поступает на так0 говый вход триггера 15. По фронту сигнала 28 переключается триггер 15, на прямом выходе которого формируется сигнал 29. Сигнал 28 инаертируется элементом 14 и поступает на тактовый вход триггера 16, ко5 торый переключается таким образом по срезу сигнала 28 и формирует на прямом выходе сигнал 30. При изменении числа В от О до максимально возможного первая последовательность управляющих сигналов

0 29 сдвигается относительно синхронизирующего сигнала 18 на угол а в сторону отставания, а вторая последовательность управляющих сигналов 30 - на тот же самый угол в сгороь-у опережения.

5 Максимально возможным значением чмслз В, при котором сохраняется нормальная работа устройства,. является условие В . Действительно, в течение времени, соответствующего этому условию (сиг0 нал 26 равен амплитуде треугольного напряжения 25, фиг. 2), на выходе блока 12 формируются сигналы 27 максимально возможной длительности, поэтому на выходе элемента 13 существуют узкие импульсы

5 сигнала 28, и устройство в целом продолжает функционировать нормально. Длительность сигналов 23 равна двум периодам высокочастотных импульсов 17. Ограничение числа В на уровне числа Амакс происхо- дит следующим образом. Пусть входное

напряжение аналого-цифрового преобразователя 3 достигает такой величины, что по- яаляется сигнал логической 1 на выходе его старшего (К+1) разряда. Тогда сигнал логической 1 появится на всех вторых входах блока 12..А это значит, что число В равно своему максимально возможному значению Амакс и больше быть не может и, следовательно, при сколь угодно большой аналоговой величине на входе аналого-цифрового преобразователя 3 работоспособность устройства для управления инвертором не нарушается.

Для управления m-фазным инвертором необходимо иметь п каналов, подобных каналу 5 управления. Распределитель должен иметь четное количество выходов 2п. Сдвиг по фазе между выходными сигналами двух соседних выходов в таком распределителе равен 180/2п эл.град. В общем случае входы любого канала управления подключаются к 1-ому и j-ому выходам распределителя, причем j I + п, так как именно эта пара выходов формирует две однофазные последовательности импульсов, сдвинутые относительно друг друга на 90°.

Отличительные особенности устройства: предельно возможная степень симметрии управляющих импульсов как в каждом канале управления, так и между каналами, так какртепень несимметрии определяется в основном частотой генератора; высокое быстродействие, так как в основу устройства положен вертикальный принцип управления; высокая помехоустойчивость, так как аналоговый сигнал управления преобразуется в код и может передаваться в каналы управления по высокопотенциальным, гальванически развязанным цепям; высокая стабильность параметров управляющих импульсов при воздействии дестабилизирующих факторов, так как вся информация передается, обрабатывается и хранится в цифровой форме.

Устройство отличается повышенной надежностью, так как сохраняет работоспособность при больших значениях входной аналоговой величины.

Устройство целесообразно использовать для управления многофазными преобразователями постоянного тока в постоянный, выпрямителями с принудительной коммутацией вентилей и в особенности автономными инверторами напряжения

для систем бесперебойного электропитания, где требуются малые колебания модуля и фазы выходного напряжения инвертора.

Формула изобретения

Цифровое устройство для управления инвертором, содержащее задающий генератор, низкочастотный выход которого под- ключен к входу распределителя,

(К-1)-разрядный аналого-цифровой преобразователь и каналы управления, каждый из которых содержит формирователь коротких импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента И, два элемента НЕ,

реверсивный счетчик импульсов, блок сравнения кодов и два D-григгера, тактовый вход первого из которых подключен к выходу элемента НЕ, D-вход соединен с прямым выходом второго D-триггера, тактовый вход

которого соединен с входом первого элемента НЕ, D-вход второго D-триггера соединен с входом формирователя коротких импульсов, с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первым выходом распределителя,второйвыход

распределителя, сигнал на котором сдвинут на 90° по отношению к первому, соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым

входом первого элемента И и через второй элемент НЕ с первым входом аторого элемента И, вторые входы элементов И соединены с высокочастотным выходом задающего генератора, выходы элементов

И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки соединен с выходом формирователя коротких импульсов, выходы соединены с первыми входами блока сравнения кодов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы инвертора, оно снабжено К элементами ИЛИ, каждый канал управления снабжен третьим элементом НЕ, причем выход

третьего элемента НЕ соединен с входом первого элемента НЕ, вход соединен с выходом блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ, первые входы которых подключены к выходу (К+1) разряда аналого-цифрового преобразователя, остальные К разрядов которого подключены соответственно к входам элементов ИЛИ.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления однофазными и многофазными инверторами. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит задающий генератор, формирующий импульсы высокой и низкой частоты. Выходы задающего генератора подключены через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. НЕ, И и формирователь коротких импульсов к входам реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчика и аналого-цифрового пребразователя соединены с входами блока сравнения ходов, выходные сигналы которого через элементы НЕ тактируют работу двух D-триггеров. Устройство отличается повышенной надежностью, так как сохраняет работоспособность при любых значениях управляющего сигнала. 2 ил.

аШШШШШШШ

(Pi/2.1

ишшши ишшшшшшшшшшл «

IIIIIHII

IHIilllHI

1

Ullll III II

#

f6

J

1

МП III Illl

У