Универсальное устройство для управления полупроводниковыми преобразователями Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

Иэобретешсе относится к электротехнике и может использоваться в системах управления вентильными электроприводами промышленных установок и транспор ных средств. Известно устройство для управления шаговым двигателем: с кратным дроблением шага, содержащее распределитель импульсов, связанный через преобразователь с входами усилителя мощности и рст уляторы напряжения, изменяющие напряжение на фазах двигателя по сигна лам преобразователей код-аналог, подклгоче1гаых вхогэми к выходам распределителяГА, К недостаткам этого устройства отйосится сложйость конструкции. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для утфавлеиия пре образователем, содержащее последовательно соединенные выпрямитель, сглаживаюшяй фильтр, широтио-импульсный преобразователь, пьезо-трансформатор 2 К его недостаткам относятся малые {функциональные возможности, сложность конструтщни при форм1фовании многофазного напряжения, малая выходная мснцНость и нестабильность параметров пьеэо- трансформатора. Цель изо ете1шя - расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции с качественным улучшением регулировочных характеристик преобразователей без ограшгчения выходной МОЩНОСТИ; Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено генератором функций Уолша, блоком переменных со-, прот11влений, суммирующими усилителями на каждую фазу, комбинационньпу логическим блоком, генератором тактовых импуттьсов, усилителем мощности, причал выход генератора тактовых импульсов соединен с синхронизирующими входами широтно-имцульсных преобразователей в каждой фазе и с входом генератора функций Уолша, выходы которого соеди-i йены с входами комбинациогаюго логического блока и с входами блока переменных сопротивлений, выходы которого соединены со входами суммируюи(их усилителей, а выходы последш1х соединены с управляющими входами широтно-импупьсных преобразователей, выходы которых соешшены с входами комбинационного лозтического блока, а выходы Комбинационного логического блока соединены с входами усилителя мощности. На фиг. I изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Универсальное устройство управления состоит иэ последовательно соединенных генфатора 1 тактовых импульсов, гене ратора 2 функций Уолша, блока 3 переменных сопрот1тлений, суммирующих уси лителей 4 по числу выходы которых со динены с утфавляющими входами широтн импульсных преобразователей5, комбинационный логический блок 6, усилитель мощности, синхронизирующий вход широт но-да пульсных преобразователей 5, сое динен с выходом генератора. 1 тактовых импульсов, а входы комбинааио1пгого ло г ического устройства 6 соединены с выходами генератора 2 функций Уолша. Необходимый выходной сигнал можно получать в виде его аппроксимаиии в .соответствующей системе базисных функ ций, в частности путем аппроксимации сигнала в базисе функций Уолша, Пусть задана функция $(1 ) тогда коэффициен раапоженад данной функш1И в рад Уолша находятся по следующей формуле ((e j где (R) - вектор коэффициентов Уолша; (s) - вектор средних значений сигнала:, )- матрица Уолша. В результате обратного преобразования получецот аппроксимированный сигнапs(t).(K).(w) I Следовательно, зная коэффициенты разложения и имея генератор функций Уолша, можно получить на выходе преобразователя любой сигнал. Рассмотрим применение устройства для управления шаговым двигателем в ренсиме деления шага. Форма напряжеши на фазах шагового двигателя для рассматриваемого случая показаны на фиг. 2,i где СХ- последовательность тактовых импульсов; 5,6, - форма напряжения на фазах. Количество аппроксимирующих функций Уолща равно числу тактов, в данном случае восьми. На диаграммах и , oic , , U (фиг.2) изображены функции Уолша со своими знаками, на диаграмме К - аппроксимированный сигнал, получаемый на выходе суммирующего устройства 4, на диаграмме к - сигнал на выходе широтHo-KMnyjjbCHoro преобразователя 5, Сигналы на других фазах получаются аналогично. Для обеспечения реверса двигателя генератор функций Уолша выполняется реверсивным. Данное устройство обеспечивает деление шага в дробное число раз. При формировании разнополярных импульсов напряжения на фазах шаговогчэ двигателя интервалы переключения плеч моста усилителя 7 мощности onj)eделяются генератором 2 функции Уолша совместно с комбинационным логическим блоком 6. Устройство является универсальным,так как его можно использовать и для управления автономными инверторами, одшол из основных требований которых является синусоидальность выходного напряжения. При получении на выходе квазисинусоидального напряжения устройство управления работает следующим образом. Формируемое на выходе квазисинусоидальное напряжение имеет незначительный коэффициент Гармонии по сравнешпо с известными способами. Процесс формирования квазисинусоидального напряжения показан на фиг. 2 ) где м - синусоида на интервале О, Н - аш1роксим1фованная синусоида на выходе суммирующего усилителя 4; О - сигнал на выходе широтноимпульсного преобразователя. При формироващш 3-х фазного напряжения интервалы переключеш1я плеч Моста усилителя 7 мощности определяются геератором 2 функций Уолша совместно с комбинационным лопгчесютм блоком 6. При использовании генератора 2 функций

Уолша асимметричность фазового напряисения не превышает 1,5%.

Таким образом, введение в устройств управления генератора функций Уолша, блока переменных сопротивлений, суммирующих усилителей и к ж1бкнационвого ло.гического блока позволяет осуществлять ; все теоретически возможные режима работы шагового двигателя: обычная Коммутация, режимы деления шага в целое и дробное число раз. Переход с одного режима работь на другой осушествляется изменением с помощью блока переменны сопротивлений коэффициентов передачи суммирующих усилителей. По сравнению с известными устройствами управления шаговыми двигатейями предлагаемое устройство имеет меньшие схемные затраты, так как в предлагаемом устройстве отсутствуют преобразователи код-аналог и регуляторы напряжения. Иаменением коэффициентов передачи суммирующих усилителей на выходе получают квазисинусоидальное напряжение с минимаяьньм коэффициентом гармоник, что достигается нес лачительными схемными затратами по сравнению с известными способами , так как отсутствуют трансформаторные усилители, токовый генератор, ждущие мультивибраторы. На выходе предлагаемого устройства можно получить любой требуемый закон изменения выходного сигнала без ограничения выходной мощности.

Кроме тогб, щэи применении данного устройства управления в электроприводе его легко согласовать со всей систем автоматического регулирования, исполь,зуя в этом случае управляемый генератор тактоьых импульсов.

Предлагаемое устройство для управл€ ния обладает высокой технологичностью, так как благодаря ото большим функциональным возможностям может выпускаться промышленностью в виде унифицированного функционального блока.

5

Формула Изобретевяя

Универсальное устройство для управ ; ления полупроводниковыми преобразователями, содержащее широткочпмпульсный преобразовательt|о т л и чаю ше вся тем, что, с целью расширения функшю нальных возможностей, упрощения конструкции с качественным упучшеакем регулировочных характ истик преофазователей без ограничения выходной мсяцности, устройство снабжено гевератором функций Уолша, блоком переменных сопротивлений, суммирующими усилителями на каждую фазу, комбинационным лся ическим блоком, генератором, тактовых импульсов, усилителем мощности, npjrteM выход генератора тактовых импульсов соединен с син фопизкрующими входами широтно-импульсных преобразователей в каждой фазе к с входом генератора функций Уолша, выходы которого сое|динены с входами комбинационного логи|ческого блока и с входами блока переменных х;опротивлений, выходы которого соединены со входам сумм1фующих усилителей, а выходы последних соединены с управляющими входами ишротноимпульсных гфеофазователей, выходы которых соединены с входами комбинационного логического блока, а выходыкомбинационно-логического блока соединены с входами усилителя мощности.

Источники информации,

; прртятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР . № 514410, кл. Н О2 Р7/62, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР №520676, кл. Н О2 М 5/42, 1976.

iJ LI I ( { III f { { f i I

а.

752746

FLnnnnOFL

/}

M