Устройство для управления инвертором напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

ч о о VI

го

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотно- регулируемого электропривода, а также в источниках электрической энергии с высоким качеством выходного тока.

Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема управления мостовым инвертором напряжения; на фиг. 2 - эпюры напряжений на основных элементах схемы управления.

Устройство для управления инвертором напряжения содержит блок 1 управления, компаратор 2, D-триггер З, генератор 4 тактовых импульсов стабильной частоты, однофазный мостовой инвертор 5 напряжения, выполненный на ключах 6-9, нагрузку 10, датчик 11 тока нагрузки, источник 12 питания, блок 13 обратной связи, содержащий последовательно соединенные блок 14 гальванической развязки, модулятор 15, первый усилитель 16 переменного тока, демодулятор 17, а также инвертор 18, Т-триг- гер 19, второй усилитель 20 переменного тока,

Один из входов компаратора 2 подключен к выходу блока 1 управления. Выход компаратора 2 подключен к информационному входу D-триггера З, стробирующий вход которого подключен к выходу генератора 4 тактовых импульсов стабильной частоты, Инвертирующий выход D-триггера З подключен к управляющим входам ключей 6 и 8, а инвертирующий выход - к управляющим входам ключей 7 и 9. Вход инвертора 18 подключен к выходу генератора 4 тактовых импульсов стабильной частоты, а выход - к входу Т-триггера 19, выход которого подключен к входу усилителя 20, выход которого подключен к входам опорных сигналов измерительного преобразователя 13, выход которого подключен к другому входу компаратора 2.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход компаратора 2 подается сигнал с выхода измерительного преобразователя 13, а на второй его вход - сигнал 21 задания, определяющий амплитуду и частоту тока в нагрузке 10 инвертора 5. На выходе компаратора 2 появляется сигнал логической Г, если 0 и - сигнал логического О, если ,Этот цифровой сигнал поступает на вход D-триггера З, имеющий, кроме того, счетный вход, прямой и инверсный выходы. Триггер 3 изменяет свое состояние в соответствии с входным сигналом только в моменты прихода на его счетный вход тактовых импульсов 23 (по по0

5

0

5

0

5

ложительному их фронту), следующих с частотой fo. Если Д 0, то на выходе компаратора 2 сигнал 1, и на прямом выходе D-триггера З в момент прихода тактового импульса 23 появляется сигнал Г, а на инверсном О. Через цепи управления ключами инвертора эти сигналы включают ключи 7 и 9 и выключают ключи 6 и 8 инвертора.

Ток нагрузки под действием приложенного отрицательного напряжения уменьшается и при достижении величины сигнала с датчика тока сигнала задания становится Д) $1, Выходной сигнал компаратора 2 становится О, и в момент прихода тактового импульса на счетный вход триггера 3 на его прямом выходе появляется сигнал О, а на инверсном 1. Эти сигналы через цепи управления ключами включают ключи 6 и 8 и выключают ключи 7 и 9. Ток )н в нагрузке 10 начинает расти под действием положительного напряжения. Далее процессы повторяются, и ток нагрузки iH пульсирует с частотой равной или кратной тактовой около тока задания 13.

Ток нагрузки 1Н протекает через датчик 11,в блоке 14 гальванической развязки преобразуется в сигнал, пропорциональный 1Н, и затем подается на модулятор 15, где модулируется прямоугольными двухполярными импульсами частотой 0,5, поступающими с усилителя 20 переменного тока. Выходной сигнал модулятора

it II п - п + 0,5 .-То:

0

5

0

ki;

п+0,5

t

п + 1

0,5 f00,5 fo

где ,1 ...;

ki - общий коэффициент передачи датчика 11, блок 14 гальванической развязки и собственно модулятора 15.

Далее выходной сигнал модулятора усиливается усилителем 16 с коэффициентом усиления К2 и демодулируется демодулятором 17 с коэффициентом передачи кз. Огибающая выходного сигнала 22 демодулятора 17

1и, где ka ka.

Тогда сигнал задания, подаваемый на вход компаратора 2

1з fm slnw t,

где m,(o соответственно заданные амплитуда и круговая частота тока нагрузки.

Прямоугольный однополярный сигнал 5 23 тактовой частоты f0 подается на счетный вход D-триггера З. Этот сигнал инвертируется схемой НЕ и полученный сигнал 24 поступает на Т-триггер 19. Выходной сигнал Т-триггера 25 представляет собой однополярные импульсы, следующие с частотой 0,5. Усилитель 20 отсекает постоянную составляющую этого сигнала и усиливает его, Выходной сигнал усилителя в виде последовательности двухполярных импульсов 26 с частотой 0,5 подается на модулятор 15 и демодулятор 17 измерительного преобразователя 13. Таким образом, положительные фронты импульсов 26 опорной частоты сдвинуты относительно передних фронтов импульсов 23 тактовой частоты на величину 0,5/fo. Это приводит к тому, что срабатывание D-триггера З (и, соответственно, переключение ключей инвертора 6, 8 и 7, 9) возможно лишь в моменты времени, прихо- дящиеся на середины полупериодов импульсов 26 опорной частоты.

Сигнал 22 с выхода демодулятора состоит из импульсов с частотой несущей и содер- жит, кроме того, высокочастотные составляющие, обусловленные коммутационными процессами в ключевых элементах модулятора и демодулятора. Поэтому в моменты времени, определяемые передними или задними фронтами импульсов 26 опор- ной частоты, возможны ложные срабатывания компаратора 2. Однако они не влияют на работу инвертора, так как сигнал с выхода компаратора 2, несущий информацию о знаке сигнала рассогласования и вызываю- щий соответствующее переключение ключей инвертора, считывается с компаратора 2 лишь в моменты времени, задаваемые передними фронтами тактовых импульсов 23, которые расположены во времени посере- дине полупериодов импульсов 26 опорной частоты. Следовательно, в эти моменты времени сравниваемый с сигналом задания з сигнал 22 с демодулятора свободен от переходных коммутационных составляющих (по- лагают, что длительность переходных коммутационных процессов много меньше периода следования импульсов опорной частоты). При этом допущении коммутационные процессы в силовых ключах инвертора также не влияют на правильность функционирования схемы управления, так как операция сравнения сигналов задания и обратной связи предшествует коммутации силовых ключей.

Такое построение устройства управления инвертором исключает необходимость использования .фильтра на выход демодулятора для подавления опорной частоты и высокочастотных составляющих переходных процессов, что повышает быстродействие контура регулирования тока нагрузки. Формула изобретения Устройство для управления инвертором напряжения, содержащее компаратор, подключенный одним из входов к выходу блока управления, другой вход компаратора подключен к выходу блока обратной связи, вход которого подключен к выходу датчика тока нагрузки, выход компаратора подключен к информационному входу D-триггера, стро- бирующий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов стабильной частоты, выходы D-триггера предназначены для подключения к управляющим входам ключей моста инвертора, о т- личающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в устройство введены инвертор, Т-триггер, усилитель переменного тока, блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных блока гальванической развязки, вход которого использован как вход блока обратной связи, модулятора, усилителя переменного тока и демодулятора, выход которого использован как выход блока обратной связи, причем вход инвертора подключен к выходу генератора тактовых импульсов стабильной частоты, выход через Т-триггер к входу усилителя переменного тока, выход которого подключен к входам опорных сигналов модулятора и демодулятора блока обратной связи.

21

4 з

22

гъ

2Ь 25

п.п п п п п. п п п п п.п г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотнорегулируемом электроприводе. Цель изобретения -увеличение быстродействия. Это достигается за счет устранения фильтра на выходе измерительного преобразователя. Устройство для управления инвертором напряжения содержит блок управления 1. компаратор 2, Д-триггер 3, генератор тактовых импульсов стабильной частоты 4. В устройство введены инвертор 18, Т-триггер 19 и усилитель переменного тока 20, причем вход инвертора подключен к выходу генератора тактовых импульсов стабильной частоты 4, а выход - к входу Т-триггера 19, выход которого подключен к входу усилителя переменного тока 20, выход которого подключен к входам опорных сигналов модулятора 15 и демодулятора 17 блока обратной связи 13.2 ил. (л с

ШМЩ

-+--- Т|Т

1вкЛ Bmj.J «явк IMEUJ -Lxn

f

Ф(/г2