Преобразователь напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M7/48 H02P7/62 

Изобретет5е относится к элактротекнике, -.более конкретно, к преобразователям напряжения постоянного тока в напря жении переменного тока. Такие преобразователи широко применяются в электроприводе, .Известны полупроводниковые преобразователи напряжениЯа преобраэутощие по стоянное напряжение источника питания в квазисинусоидальное выходное напряжение, в которык наряду с изменением частоты выходного напряжения можно изменять и его величину. Использование таки.х преобразователей в электроприводе позвопя ВТ применить частотного управлешя двигателями, когда наряду с изменением по линейному закону частоты пкта ющего двигатель напряже шя цепесообразно одновременно по определенному, квад ратичнрму, закону г менять и его велячину W . в известных .схемах преобразователей эта задача решается путем кусочно-линей,ной аппроксимации необходимой зависимости величины питающего даигатель напряжения во всем диапазоне изменения частоты этого напряж ения. Данная зависимость обеспечивается путем ссхздания двух независимых каналов управления по частоте и по величине питаюшэго инвертор напряжения 2 , Канал управления по частоте в таких преобразователях состоит из посэтэдова- тшгьно соединенных управляемого заданотего генератора, логического блока управления и инвертора, а канал управления по величине выходного напряжения - иэ последовательно совдиненного звена perjлирования напряжения и регулятора нап ряжениЯв питающего инвертор. .Такая структура преобразователя сложна и имее-т низкую точность. Цель изобретения упрощение преобразователя и повышение точности аоспроизведения заданной функции. Псставленная цель достигается тем, ЧТО в преобразойатвле1напряже шя, содер жащем СИЛОВОЙ инвертор, логичйсг йё (ЛБ), схема управления включает в себя два инвертора, вход перво Х) интегратора подключен к выходу управляемого от ЛБ дапителя входного напряжения, а вход второго и цепи управляющего напряжения выходы интеграторов и цепь управляющего напряжения через ключи подключены ко входам порогового элемента, выходы которого подсоединены ко входам указанньгх выще ключей, а также к установ нным аходам интеграторов и ко &ходу ЛБ. На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы, Преобразов;атепь состоит из силового каскада 1 и схемы управления. Силовой каскад может быть выполнен .по любой известной схеме, например, схема мосто вого транзисторного инвертора. Схема управления состоит из двух инверторов 2 и 3, вход интегратора 2 подключён к выходу управляемого делителя 4 входного напряжения, а аход интегратора 3 - к цепи управляющего напряжения, Вььходы интеграторов 2 и 3 соответственно чересз ключи 5 и 6 подключены к двум входам 7 и 8 порогового элемента 9, третий вход 10 .- через ключ 11 подклк чен к цепи управляющего напряжения Uy. Выкоды 12 и 13 подсоединены соответст венно к управляющему Bxofqy ключа 6 и . к установочным входам интеграторов 2 и 3,а выход 14 - к управляющим входам ключей 5 и 11 и ко аходу логического блока управления 15, Выход 16 этого блока подключен к управляющему входу делителя входного напряжения 4, а выходы 17 и 18 - к управляющим входам инвертораСхема работает следующим образом. На ьходы интергаторов 2 и 3 подаютс соответственно напряжения U , гдет - коэффициент передачи делителя 4,и напряжение управления У у , имеюще обрат1 пю К полярность. На вькоде интегратора 2 формируется напряжение Ug {фиг, 26) U(t)2 mK2Ju di, () О. а на выходе интегратора 3 - напряжение УЗ {фиг,.2в) -t ajUydt.(2) в этих выражениях К2 и К постоян ные коэффициентьи Напряжения U (t)2 и U (t}, через ключи 5,6 и напряжение управления 11 через ключ 11 подключаются соответ-ственно ко входам 7,8 и 10 порогового устройства, имеющегх два порога срабатьшания. Один порог срабатьюания 11 равен нулю, а второй Un2 отрицателен (фиг. 2а), В интервале i. i (фиг, 2) сигналами с выходов 12 и 14 ключи 5 и 11 включ&ны, а ключ 6 выключен. На входы 7 и 10 подключены напряжение U (1)2 и напряжение управлэния-и V .Когда сумма, этих напряжений будет равна напряжению порога срабатьшания Uf, ,е, tt ,dt-U,,(3) произойдет срабатывание порогового устройства, при этом, сигналами с выходов 12 и 14 производится выключение ключей 5 и 11 и включение ключа 6, На вход 8 подключится напряжение U (i),j и когда это напряжение достигнет порога срабатьюания при T/,T,e, -K3|%.,,,(4) произойдет срабатьюание порогового уст ройства, установка с выхрда 13 интег раторов 2 и 3 в исходное положение, и сигналами с выходов 12 и 14 .производился выключение ключа 6 и включение ключей 5 и 11 (фиг, 26, Ь). Далее процесс , повторяется,, Учитывая, что среднее за период модуляции Т значение напряжения U равно .t, из уравнений (4) и (5-) получим, что период модуляции Т равен -т. Т., (6) с выхода 14 (фиг, 2г) импульсы напряжения с периодом Т подаются на вход логического блока управления и с выхода 17 ЛБУ поступают на управление инвертором 1, Среднее за периой Тд значение выходного напряжения и динвертора определяется выражением UBxdt. С учетом уравнений (3), (6) и (7) при незначительном изменении UylUj и у) за период Т„ можно записать U o-Ko-m П2 :откуда видно, что при постоянных т .У вняя по любому периодическрму закону с периодом Т ТБ /2 , например, ступенчатому, попу.чим ступенчатое изменение среднего зн чения выходного натфяжения U g,,, (фиг,2) поступаюнщми на управляющий вход делитепя 4, производится изменение коэффициента передачи 41 делителя 4, Одновременно, с помощью инвертора 1 производится вьшертьтание второй полуволны выходного напряжения, для чего на один из его вхо жов подается соответствующее напряжение с выхода 18 ЛБУ, Период этого напряжения, а следовательно и период выходного напряжения, связаны с периодом модуляции следующим равенством . где п коэффициент деления делителя частоты в блоке ЛБУ, С учетом уравн ния (6) получим Kyu, .Среднее за пслупериод j,/2 значение вьгходного напряжения определяется вы жение . и/гf БЫхт (11 Б/2 гдеП/2 - число импульсов и полов не периода выходного на ряжения. Подставляя в (11) значение U БЫХ. М из уравнения (8), получим t7/2 Uv к,, и„.-К; . П/2 i . . Hi m/ 4 1 m, Поскольку при заданном законе изменения m(t) величина п/2 И St 74 (10 386 из выражения (12) следует, что при любом законе изменения tn во времени среднее значение выходного напрям ения за попупериод Т,;2 пропорционально квадрату напряжения управления, Йй уравнений (10) и (12) видно, что период выходного напряжения преобразоватеяя прямо пропорционален напрязкению уравнения, а среднее за попупериод значение выходного напряжения Ugj,ix пропорционально кваарагу этого напряжения, Кроме того, если напряжение О у не за:висит от напряжения U g, , то и среднее за полупериод значение выходного напряжения Нб зависит от изменения аходнбго напряжения, что во .многих случ.ая.х позволяет обойтись без специального стабилизирующего устройства, : Схема предлагаемого преобразователя проще по сравнению с известными. Формула изобретения Преобразователь напряжения для частотного управления электродвигателем, содержащий силовой инвертор, логический блок, выходы которого соединены с управляющими входами инвертора, и схему управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, схема управления включает в себя два ИЕГгегратора, вход первогчэ интегратора подключен к выходу управляемого от логического блока делителя входного на1 ряжения, а вход второго - к цепи управляющего напряжений, выходы интеграторов и цепь управляющего напряжения через ключи подключены ко аходам порогового элемента, выходы последнего подсоедин&ны ко аходам указанных ключей, а также к установочным аходам интеграторов и ко аходу логического блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Невраев В, Ю,, Петелин Д, П, Системы автоматизированного электропривода переменного тока, Энергия, 1964, с, 53, 2, Берлин Е. М, и др. Системы частотного управления асинхронно-реактивными двигателями,. Л,, Энергия, 1968, рис, 60 (прототип).

748738

i&i

U«