Многоканальное устройство для управ-лЕНия -фАзНыМ иНВЕРТОРОМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/18 

(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 1Ц{Я УПРАВЛЕНИЯ m -ч: АЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам .управления вентильными преобразователя ми и может быть использовано для уп равления многофазным автономным инвертором. Известно устройство для управления преобразователем, содержащее в каждой фазе двоичные счетчики импуль сов и общий для всех счетчиков гене ратор импульсов,число импульсов на выходе которого пропорционально управляющему напряжению 1 При увеличении частоты импульсов счетчики заполняются быстрее и фаза управляющих импульсов уменьшается. Наиболее близким к изобретению является устройство для управления преобразователем, содержащее в каждом канале формирователь синхронизи рующих импульсов, счетчик импульсов блок совпадения и формирователь управляющих импульсов, а также общий для всех каналов генератор высокочастотных импульсов, который выполнен управляемым с частотой, зависящей от напряжения управления Ц2J. Импульсы от высокочастотного генератора через схемы совпадения пос пают на счетный вход счетчиков. При изменении напряжения уравления изменяется и частота выходных импульсов генератора, что приводит к изменению фазы управляющих импульсов. Недостатком .данного устройства является изменение фазы выходного напряжения инвертора, которое при изменении угла регулирования в пределах 0-180 эл. град, составляет 0-90 .эл. Цель изобретения - повышение точности регулирования путем обеспечения неизменности фазы выходного напряжения инвертора при регулировании. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном устройстве , содержащем задающий генератор, кольцевую пересчетную схему на 2п (,2,3...) триггерах, m каналов управления, каждый из которых содержит фазосдвигающий блок, и общий для всех каналов источник управляющего напряжения, каждый канал управления снабжен блоком задержки, содержащим элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ последовательно соединенные реверсивный счетчик импульсов, элемент ИЛИ-НЕ и тактируемый RS-триггер, и формирователем счетных импульсов, содержащим два элемента ИСКЛЮЧАЮЩКЕ ИЛИ И два двухвходовых блока совпадения, одни входы кот рых объединены и подключены к выходу задаквдего генератора, другой вход каждого блока совпадения подключен к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, входы одного- из которых подключены к прямым, а входы другого,- к инверсным выходам i-го и j -го триг-геров кольцевой пересчетной схемы, причем , выходы указанных блоков совпадения подключены к cyIvlмиpyюu eмy и вычитающему входам реверсивного счетчика импульсов,,вхо установки которого через элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ подключен к инверсному выходу фазосдвигающего блока и к прямому выходу тактируемого RS-три гера, управляющие входы которого под ключены к выходам j-го триггера кол црвой пересчетной схемы, а тактовый вход через элемент ИЛИ-НЕ подклгс-чен К; выходам реверсивного счетчика импульсов . На фиг. 1 приведено схема устройства, где представлен один канал управления; на фиг. 2 - диаграмл1ы, поя нягещие работу предлагаемого устройст ва. Схема содержит задающий генератор 1 с встроенным делителем частоты,коль цевую пересчетную схему 2 на двух триггерах (п-1) , один канал 3 (т-1) управления и источник 4 управлякщего напряжения. Канал 3 управления содер жит фазосдвигающий блок 5, формирова тель 6 счетных импульсов и блок 7 за держки . Формирователь 6 счетных импульсов включает, два элемента ИСКЛЮЧЛ ОД5;Е ИЛИ 8 и 9 и два двухвходовых блока 10 и 11 совпадения. Блок задержки 7 содержит реверсивный счетчик 12 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 13, тактируемый RS-триггер 14 и элемент ИСКЛгаЧАОЦЕЕ ИЛИ 15, На диаграмме фиг.2 представлены импульсы 16-27 на выходах элементов устройства. Один выход задающего генератора 1 подключен ко входу кольцевой пересчётной схемы 2, второй выход к одним из входов двухвходовых блоков 10 и 11 совпадения, другие входы которых подключены к выходам элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 8 И 9, являющихся входными элементами формирователя 6 счетных импульсов. Входы элемента ИСКЛЮЧАКЯЦЕЕ ИЛИ 8 подключены к прямым Быходам обоих, триггеров кольцевой пересчетной схемы 2, входы элемекта ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 подсоединены кинверсным-выходам ука занных триггеров, Выкод блока 10 сов падения подключен к суммирующему вхо ду реверсивного счетчика 12 импульсов, выход блока 11 совпадения подключен к вычитающему входу указанного счетчика, вход установки Я которого через элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 15 подключен к инверсному выходу фазосдвигаюцего блока 5 и к прямому выходу тактируемого RS-триггера 14, управляющие входы которого подключены к выходам второго-триггера кольцевой пересчетной схемы 2. Тактовый вход указанного триггера 14 через элемент ИЛИ-НЕ 13 подключен к выходам реверсивного счетчика 12 импульсов . Входы фазосдвиганвдего блока 5 подключены к выходам первого триггера кольцевой пересчетной схемы 2 и к источнику 4 управляющего напряжения. Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 1 формирует высокочастотные импульсы 16, которые поступают на один из входом двухвходовых блоков 10 и 11 совпадения, и импульсы 17 с частотой в два раза выше (в общем случае в 2п раз) выходной частоты инвертора, которые поступают на вход кольцевой.пересчетной схемы 2, На выходе кольцевой пересчетной схемы 2 формируются два сигнала (в общем случае 2п сигналов) , сдвинутые относител1ьно друг друга на 90 эл.град (в общем случае на ТС/2п эл.град.). На прямом выходе первого триггера кольцевой пересчетной схемы 2 формируется сигнал 19, на прямом выходе второго триггера - сигнал 20. Эти сигналы поступают на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, на выходе которого формируется сигнал 22, частота которого в два раза выше выходной частоты инвертора. Сигнал 22 поступает на один из входов блока 10 совпадения, на другой вход которого поступают высокочастотные импульсы 16 от задающего генератора 1. На выходе блока 10 совпадения формируются импульсы 24 , которые поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 импульсов. Сигналы с инверсных выходов обоих триггеров кольцевой пересчетной схемы 2 поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, формирующего сигнал 23, который поступает на один из входов блока 11 совпадения. На. другой вход блока 11 совпадения поступают высокочастотные импульсы 16 от задающего генератора 1, поэтому ка выходе указанного блока совпадения формируется сигнал 25, который находится в противофазе по отношению к сигналу 24 и поступает на вычитаюдий вход реверсивного счетчика 12 импульсов. Таким образом формирователь 6 счетных импульсов предназначен для получения противофазных импульсов ДВОЙНОЙ частоты с высокочастотным заполнением, поступающим на счетные входы реверсивного счетчиха 12 импульсов. Предположим теперь, что под возействием источника 4 управляющего напряжения выходной сигнал 21 фазосдвигающего блока 5 сдвинут относительно сигнала 19 на уголо. Предположим также, что сигнал 18 на прямом выходе тактируемого RS-триггера 14 равен О. В момент t на прямом выходе фазосдвигающего блока 5 сигнал 21 становится равным 1, поэтому на выходе элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 15 сигнал 26 равен О, и реверсивный счетчик 12 импульсов осуществляет счет импульсов 24, поступающих на суммирующий вход от блока 10 совпадения формирователя 6 счетных импульсов . В момент tj , соответствующий четверти периода выходной частоты, начинают поступать импульсы 25 от блока 11 совпадения формирователя 6 счетных импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 12 им пульсов. Как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания хотя бы на одном из выходов указанного счетчика присутствует сигнал логической 1, и поэтому сигнал 27 на тактовом входе RS-триггера 14 равен О, в момент , когда количество импульсов 25, поступающих на вычитающий вход счетчика, равно количеству импульсов 24, поступающих на суммирующий вход, счетчик обнуляется, сигнал 27 становится равным 1 и тактируемый RS триггер 14 переключается. Теперь сиг нал на его прямом выходе равен 1, на выходе фазосдвигающего блока 5 сигнал 21 не изменяется, поэтому на выходе элемента ИСРЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 сигнал 26 становится равным 1, который удерживает раверсивный счетчик 12 импульсов в нулевом состоянии до тех пор, пока не изменяется фаза импульсов 21 на выходе фазосдвнгающего блока 5, В момент t сигнал 21 стано вится равным О, сигнал 18 не изменяется т.е. равен 1, поэтому на вход установки R счетчика импульсов поступает сигнал 26, равный О, и счетчик 12 вновь заполняется импульсами 24. Далее процессы повторяются. Таким образом с помощью фазосдвигакадего блока 5 формируется первая однофазная последовательность управляющих импульсов 21, сдинутых относи тельно опорного сигнала 19 на угол об в сторонуотставания. С помощью блок 7 задержки и формирователя б счетных импульсов формируется вторая однофаз ная последовательность управляющих импульсов 18, сдвинутых относительно опорного сигнала 19 на тот же самый уголоб в сторону опрежения. В результате фаза выходного напряжения инвер тора остается неизменной в процессе регулирования. Для нормального функционирования инвертора, т.е. регулирования выходного напряжения от О до максимально возможного значения без изменения его; фазы необходимо, чтобы диапазон регулирования угла о составлял 0-90 эл.град, а емкость , реверсивного счетчика импульсов выбиралась из условия bt где f - частота высокочастотных импульсов задакщего генератора; 1Ьых выходная частота инвертора, Для управления m -фазным инвертором необходимо иметь m каналов управления, аналогичных каналу 3 управления на фиг.1. Так как на вход формирователя б счетных импульсов каждого канала управления необходимо подавать два сигнала , сдвинутые относительно друг друга на 90 эл.град, то кольцевая пересчетная схема должна состоять из четного количества-триггеров. Сдвиг по фазе между выходными сигналами двух соседних триггеров в такой пересчетной схеме равен 180/2п эл.град что всегда позволяет получить необходимое количество пар ортогональных Сигналов. Общее минимально необходимое количество триггеров в кольцевой пересчетной схеме зависит от фазности инвертора. При этом, если количество фаз нечетное , где ,2,3...) то минимсшьно необходимое количество триггеров составляет 2т, если количество фаз четное ( , ,2,3...), то минимально необходимое количество триггеров составляет т. Таким образом, данное устройство управления позволяет создавать много- фазные инверторы с неизменной фазой выходного напряжения, которые целесообразно использовать при создании системгарантированного электропитания , а также в качестве вторичных источников питания при несимметричной нагрузке и повышенных требованиях к стабильности выходных линейных напряжений , Кроме того неизменность фазы выходного напряжения при регулировании повышает стабильность мгновенной частоты инвертора. Действительно, мгновенная частота определяется производной фазового угла по времени u dai/dt, поэтому инверторы с предлагаемым устройством управления могут найти применение в системах электропитания, содержащих потребители f чувствительные к стабильности мгновенной частоты инвертора. изобретения Многоканальное устройство для управления .7)-фазным инвертором, содержащее задакадий генератор, кольцевую пересчетную схему на 2п(п 1 ,2 , 3. . .) триггерах, источник управляющего напряжения, m каналов управления, каждый из которых содержит фазосдвигаквдий блок, первым входом подключенный к выходу источника управляющего напряжения, вторым входом к триггеру кольцевой пересчетной схемы , отличающееся т ем/ что, с целью повышения точности регулирования путем обеспечения неизменности фазы выходного напряжения при регулировании, ка.ждый канал управления снабжен блоком задержки, содержащим элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ Последовательно соединенные реверсиИый счетчик импульсов, элемент ИЛИи тактируемый RS-триггер, и формирователем счетных импульсов, содержащим два элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ- ИЛИ и ива двухвходовых блока совпадения, одни входы которых объединены и Подключены к выходу задающего генератора,, другой вход кайщого блока совпадения подключен к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, входы одного из которых подключены к прямым, а входы другого - к инверсным выходам i-го и j-го триггеров кольцевой пересчетной схемы, где , выходы вышеуказанных блоков совпадения подключены к суммирующему и вычитаюцему входам реверсивного счетчика импульсов, вход, установки которого через элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ подключен к инверсному выходу фазосдвигающего блока и к прямому выходу тактируемого RS-триггера, управляющие входы которого подключены к выходам j-ro триггера, колцевой пересчетной cxeNta, а тактовый вход через элемент ИЛИ-НЕ подключен к выходам реверсивного счетчика импульсов .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 550755, кл. Н 02 Р 13/16, 1974.