Устройство для управления трехфазнымАВТОНОМНыМ иНВЕРТОРОМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано пр построении систем управления автоном ными инверторами напряжения с широтной мпульсной модуляцией (ШИМ). Известно устройство, содержащее тактовый генератор с заторможенными мультивибраторами, выходы которых соединены со схемой коммутации, генератор опорной частоты, выход которого также соединен со входом схемл коммутации, а выход ее соединен с мостовым инвертором. Заторможенные мультивибраторы преобразуют импульсы тактовой частоты в последовательност импульсов заданной скважности для ступенчатой опроксимации синусоиды. Импульсы генератора опорной частоты поступают на схему коммутации, которая пропускает соответствующие последовательности импульсов на мостово инвертор 1. К недостаткам данного устройства относится то, что закон модуляции за висит от параметрических измерений в системе и регулирование выходного напряжения связано с регулированием ряда заторможенных мультивибраторов Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления инвертором с ШИМ на интегральных схемах, содержащее задающий генератор, выход которого соединен со входами счетчика интервалов и счетчика длительности импульсов, схек« совпадения, входы которых соединены с выходами счетчиков, а выходы - со входами cxeNBJ собрания, формирователь трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, преобразователь аналогового управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход через схему запрета - со входами счетчиков длительности импульсов, выход cxeNM собирания соединен .со вторым входом схемы запрета, а также с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а выходы с анодными и катодными группами мостового инвертора. С помощью счетчика интервалов период выходного напряже ния разделяют на равные интервалы, число которых равно числу импульсов управления, а длительность импульсов на каждом интервале счетчик длительности представляет рядом последовательных натуральных чисел, величина которых промодулирована по синусоидальному закону. Заданные числа фик скруюг схемам совпадения 2. Надостлткаггот данного устройства явл,«аотся недостаточная надежность, так как возможны сбои в работе счет чика длительности импульсов на каждом интервале кз-за некратиостн час тот выходного напряжения задающего генератора к преобразователя аналогового управляющего наггряжения в частоту. и невысокая точность, так как не обеспечивается точная фиксация момента начала Фор1ха-1рования тре фазмого шкротко-модулированного выходного Ч.с рЯЖОЬИЯ о .гь изобретения - повышение наде ности устройства и точности соответ ствия зыходн.ьйх напряхгоиий закону пре сбразованяя. riocTaHjieHHaJi цель достигается тем что ы устройство для управления трех фазным автономным инвертором, работаюуим в ре:. ЫИМ, содержащее зада щий генератор тактовой частоты, счет чики длите/лькости импульсов, первые входы которых соединены с выходом преобразователя аналогового управляю тего напряжения в частоту, а выходы с первыми, вxoдa i элементов совпадения, вторые входы которых соединены с ныхо.цо, .poвaтeля трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляцу к, тратьи - с выходом счетчи ка интервалов, а первые выходы элементов совпадения соединены с соотве СТЕУЮ1ДКМИ входал.1И блока обратной свя зи, выход которого соединен с одним из входов преобразователя аналоговог управляющего напряжения в частоту, вторые и третьи выходы элементов сов падения - с выводалш для подключения к вентилям анодной и катодной групп срответствупмдей фазы инвертора, а четвертые выходы - с третьими входами счетчиков длительности импульсов, введен делитеУ1ь частоты с синхрониэи рующим блоком, один из выходов которого соединем со вторым входом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту и со вторыми входам - счетчиков д.пительности импу; сов, второй выход - со входом счетчиха интерва/ ов, первый вход синхJpoнизкpyюFдeгo блока соединен с выходом задающего генератора тактовой частоты,второй вход - с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения, а третий - с выходом счетчика интервалов, и делитель частоты, вход которого соединен с третьим выходом синхронизирующего блока, первый выход - со входом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения:, а второй - с четвёртым входом синхронизирующего блока. Синхронизирующий блок совместно с делителем частоты фиксирует начало формирования широтно-модулированного выходного напряжения, жестко синхронизируя начало каждого интервала с началом каждого импул-ьса, а также уменьшает вероятность сбоев. Установка блоков устройства в исходное состояние при включении источника питания осуществляется по рабочим цепям, что повышает надежность устройства. На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока синхронизации; на фиг. 3 - временные диаграмлы, поясняющие работу устройства при включении , Устройство для управления трехфазным автономным инвертором , работающим 3 режиме ШИМ (фиг. 1), содержит задающий генератор тактовой частоты 1, счетчика 2-4 длительности импульсов, первые входы которых соединены с выходом преобразователя 5 анашогозого управляющего напряжения в частоту. Выходы счетчиков длительности импульсов 2-4 соединены с первыми входами элементов совпадения 6-8, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а третьи - с выходом счетчика 10 интервалов. Первые выходы элементов 6-8 совпадения соединены с соответствующими входами блока 11 обратной связи, выход которого соединен с первым входом преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту, а вторые и третьи - с ветилями анодной и катодной групп соответствующей фазы инвертора. В устройство введены также синхронизирующий блок 12, один из выходов которого соединен со вторым входом преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту и со вторыми .входами счетчиков 2-4 длительности импульсов, второй выход - со входом счетчика интервалов, первый вход - с выходом задающего генератора 1 тактовой частоты, второй вход - с выходом формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения, а третий - с выходом счетчика 10 интервалов, и делитель 13 частоты, вход ко.торого соединён с третьим выходом синхронизирующего блока 12, первый выход соединен со входом формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения, а второй - с четвертым входом синхронизирующего блока 12. Четвертые выходы элементов совпадения 6-8 соединены с третьими входами счетчиков 2-4 длительности импульсов. Синхронизирующий блок 12 (фиг.2) выполнен в виде двух элементов 14 и 15 задержки импульсов, входы которых соединены с выходом задающего генератора, а выходы - со входами элементов 16 и 17 И, выходы последних соединены со входами триггеров 18 и 19. Первые выходы триггеров 18 и 19 соединены соответственно с первыми входами элементов 20 и 24 И, а вторые - со входами элемента 22 И. Выходы элементов 20 и 21 И соединены с первыми входами элементов 23 и 2.4 ИЛИ. Выход элемента 22 соединен со вторыми входами элементов 23 и 24, со вторыми входами счетчиков 2-4 длительности импульсов и со входом преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту Выход генератора 1 тактовой частоты также соединен со вторым входом элемента 22 И к со вторыми входами логических элементов 20 и 21. Выход счетчика 10 интервалов соединен со вторым входом элемента 17 И, а выходы делителя 13 частоты и формирователя 9 трехфаэног прямоугольного напряжения частоты модуляции соединены со вторым и третьим входами элемента 16 И.

При включении устройства триггеры 18 и 19 устанавливаются в состояние, разрешающее прохождение импульсов задающего генератора 1 тактовой частоты с частотой fJ 2Nf, где N - число тактовых интервалов, а f - моделируема частота, через элементы 20 и 21 И и элементы 23 и 24 ИЛИ на зход делителя 13 частоты и на вход счетчика 10 интервалов. С выхода делителя

13частоты импульсы с частотой подают на вход формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции. В момент времени t (фиг. 3) делитель 13 частоты и формирователь 9 импульсов и устанавливгиотся в исходное состояние, предшествующее первому интервалу разбиения. Инвертированные напряжения и,}- и U,j,j и напряжения U.j

и поступают на входы элемента 16 И, разрешая прохождение этого же импульса и/ , задержанного элементом

14задержки, на вход триггера 18, что приводит к его переключению. При этом напряжение U,g запрещает прохождение импульсов С1 на вход делителя 13, а напряжение U(|-2 поступает на вход элемента 22 И. С момента времени t формирователь трехфазного прямоугольного напряжения, не изменяя своего состояния, ждет установки остальных элементов устройства

В момент времени tj счетчик 10 интервалов импульсом устанавливается в состояние, предшествующее первому интервалу разбиения. Инвертированные напряжения ,- , . .,Ufo-4 . поступают на вход элемента 17 И, разрешая прохождение этого же импульса U, задержанного элементом -14 задержки импульсов, на вход триггера 19,что приводи к его переключению. При этом напряжение Uf9- запрещает прохождение импулсов Ui на вход элемента 21, а напряжение V, поступает на вход элемента 22. В момент совпадения напряжений U.g.j и и, разрешается работа всего устройства управления: импульсы поступают на вход элемента 22 И и с выхода этого элемента - одновременно, на входы делителя 13 частоты, преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту счетчика 10 интервалов и счетчиков 2-4 длительности импульсов, устанавливая

0 последние в нулевое состояние. Выходные импульсы преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту Uj поступают на входы счетчиков 2-4 длительности импульсов,ко5торые представляют длительности импульсов управления рядом последовательных натуральных чисел, величина которых модулирована на синусоиде. Вы.ходные сигналы счетчиков 2-4 , неся информацию о длительности импуль0са управления на данном интервгше разбиения, поступают на первые входы элементов 6-8 совпадения , на вторые входы которых поступают выходные напряжения и,о. , Рад-а счетчика 10

5 интервалов, неся информацию о порядковом номере интервала, а на третьи входы - выходные напряжения Ug., формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции,

0 производящие распределение импульсов управления по вентилям инвертора.

После сформирования на данном интервале рабиения дл 1тельности импульсов тактовой частоты пля каждой фазы

5 элементы 6-8 совпадения фиксируют даЕ1ные значения, останавливая счетчики 2-4 и формируя сигнал управления вентилями инвертора, подавая сигнгш на блок 11 обратной связи. После сов0падения сигналов со всех элементов 6-8 совпадения, т.е. после сформирования максимального по длительности импульса управления, блок обратной связи подает сигнал на остановку преобразователя 5 аналогового управ5ляющего напряжения в частоту. После этого устройство готово к формированию следующего импульса управления.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность управления

0 инвертором и точность формирования трехфазного синусоидального напряжения, а также осуществлять независимое регулирование частоты и амплитуды выходного напряжения во всем диа5пазоне регулирования.

Формула изобретения

Устройство для управления трехфазным автономным инвертором, содержащее задающий генератор тактовой частоты, счетчики длительности импульсов, первые входы которых соединены с выходом преобразователя аналогового упрап.пяющего напряжения в частоту, а выходы с первыми входами элементов совпаден вторые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модул ции, третьи - с входом счетчика иктерБсгЛов, а первые выкодда элементов совпадения соединены с соотБетствуюадими входами блока обратной связи, выход которого сселинен с одяим из входов преобразоватетзя аналогового управляющего напряжения в частоту, вторые и третьи выходы элементов совпадения - с вывода.® длгг подключения к вентилям анодной к катодной групп соотЕетстгую- ей фазк инвертера, а четвертые - с третьими входаN35 счетчикоЕ длительности импульсов, отличающееся тем, что,- с целью повышения его надежности к точ ности соответствия выходных напряжений закону преобразования, оно снабжено делителем частоты с синхронизирующим блоком, один из выходов которого соединен со вторым входом пре обраэователя аналогового управляющего напряжения в частоту и со вторыкм вxoдa м счетчиков длительности им пульсов, второй выход - со входом счетчика интервалов, первый вход синхронизирующего блока соединен с выходом задающего генератора тактовой частоты, второй вход - с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения, а третий - с выходом счетчика интервалов, вход делителя частоты ссединен с третьим выходом синхронизирующего блока, первый выкод - со входом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения, а второй - с четвертым входом синхронизирующего блока. Источники информации, пркяятка во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ( 542323, кл. Н 02 Р 13/16, 31.11.77. 2.Электронная техника и автоматика. Под ред. Ю.И.Хонева, вып. 6. М., СоЕвтское радио , с. 85-88.

% Vt

-

/ff -

Wfe/;

«/2 -

%

«// %/J

2k

//