Цифровое устройство для управления инвертором напряжения с промежуточным высокочастотным преобразованием Советский патент 1982 года по МПК H02P13/18 

(5) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначается для управления и регулирования инвертором напряжения, использующего метод бие НИИ для формирования выходного напряжения.

Известно цифровое устройство для управления преобразователем, которое обеспечивает высокую стабильность частоты и требуемую форму кривой выходного напряжения, и содержит задающий генератор и формирователи импульсов СОНедостатком устройства является невысокая точность управления.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее задающий генератор, делители частоты, подключенные квхо дам формирователей, и счетчик импульсов 2.J.

Недостатком такого устройства является то, что оно не позволяет регулировать величину выходного напряжения, что является существенным при построении установок гарантированного питания, работающих на изменяющуюся нагрузку.

Цель изобретения - повышение точности регулирования путем осуществления регулирования выходного напряжения за счет изменения глубины модуляции при максимальном прибли,0 жении закона широтно-импульсной модуляции напряжения к синусоидальному.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления

,5 инвертором напряжения снабжено триг гером, двумя цифровыми генераторами синусоидальной функции, датчиком аи плитуды выходного напряжения, блокинг-генератором с управляемой длй20 тельностью импульса, тремя элементами И и сумматором, причем вход второго неуправляемого делителя час тоты подключен к выходу управляемого делителя частоты, выходы через циф3ровые генераторы синусоидальной фун ции - к первому и второму входам сумматора, к третьему входу которого подключен датчик амплитуды выходного напряжения, выход сумматора подключен к первому входу блокин -г нератора с управляемой длительность импульса, ко втррому входу которого подключен один из выходов второго неуправляемого делителя частоты, вы ход вышеуказанного блокингтенератора подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, выход первого элемента И через дешифратор и первые входы второго и третьего элементов И подключены к входам управляемого делителя частоты, вторые входы второго и третьего элементом И подключены к входам управляемого делителя частоты, вторые входы второго и тре итего элементов И подключены k выходам счетчика импульсов, один из выходов которого подключен также че рез триггер к входу формирователя импульсов управления реверсивным вы ,прямителем. На фиг, 1 приведена принципиальная схема преобразователя с устройством для управления; на фиг 2 временные диаграммы работы отдельных узлов инвертора напряжения. Цифровая система управления состоит из кварцевого задающего генератора 1 , неуправл имого делителя частоты 2, управляемого делителя ча тоты 3, элементов И / и 5, счетчика 6 импульсов управляемого канала деления триггера 7 неуправляемого делителя 8 частоты, двух цифровых генераторов 9 и 10 синусоидальной функции, дешифратора 11, датчика 12 величины амплитуды выходного напряжения инвертора, элемента И 13, сум матора 1, блокинг-генератора 15 с управляемой длительностью импульса. Кроме того, на фиг. 1 показаны формирователи 16 и 17 управляющих импульсов, двух высокочастотных инверторов , формирователь 18 управляющих импульсов реверсивного выпря мителя, высокочастотные инверторы 19 и 20 напряжения, реверсивный выпрямитель 21, выходной фильтр 22, нагрузка 23. На фиг. 2 покзаны: а - импульсы б - импульсы задаюи;его генератора; 7 неуправляемого делителя частоты; ; в - импульсы управляемого делителя частоты; г - импульсы счетчика периодов выходного напряжения управляемого канала деления; д,е импульсы неуправляемого делителя чаг стоты по выходам Q и Q соответственно; ж,з - форма выходного напря- , жения цифровых генераторов синусоидальной функции; и - выходное напряжение измерителя амплитуды; к выходное напряжение сумматора; л -импульсы выходного напряжения управ- .. ляемого блокинг-генератора; м - импульсы схемы И 13; о- напряжение триггера полупериодов выходного На- пряжения; п - выходное напряжение неуправляемого высокоыастотного ин вертора; р - выходное напряжение упраеляемого высокочастотного инвертора; с - импульсы выходного напряжения реверсивного выпрямителя; тформа выходного напряк ения инвертора на биениях. Устройство работает следующим образом. Импульсы от Задающего генерато-. ра 1 {фиг.2а) поступают в два канала деления частоты-, причем один из каналов работает с постоянным коэффициентом деления, а другой - с переменным. С выхода делителей частоты 2 и 3 (фиг,2б,в) поступают на формирователи импульсов 1 6 и 17, выходы которых подключены на силовые ключи соответствующих высокочастотных инверторов. Кроме того, импульсы с управляемого делвтеля частоты поступают на вход счетчика импульсов 6 и на вход другого неуправляемого делителя частоты 8, выходные импульсы которого (фиг.2д,е) являются задающими импульсами для цифровых генераторов 9 и 10, работающих соответственно со сдвигом фазы, определяемым коэффициентом деления этого делителя. Выходное напряжение этих генераторов (фиг.2ж,з) суммируется с соответствующими знаками в сумматоре 1 с напря хением датчика 12 амплитуды (фиг.2 и), а результирующая величина выходного напряжения сумматора (фиг.2к) поступает на управляющий вход блокинг-генератора 15, тем самым определяя длительность выходного импульса в момент запуска

;его положительным перепадом выходного напряжения делитйля 8 (фиг.2л),

Импульс выходного напряжения блокинг-генератора 15 через элемент И 13 пропускает на дешифратор 11 определенное количество импульсов задающего генератора 1 (фиг.2м), число которых определяет число .импуль-/ сов выходного напряжения управляемого делителя 3 с измененной длительностью, импульса в меньшую или большую сторону, что зависит от сигнала счетчика импульсов 6 (фиг.2г). В дешифраторе вырабатывается код переключения коэффициента деления управляемого де:лителя 3 (фиг.2н).

.После деления частоты в делителях 2 и 3, импульсы каждого канала деления подаются на формирователи 16 и 17, от которых управляются высокочастотные инверторы 19 и 20, имеющие прямоугольную форму выходного напряжения (фиг.2 п,р). Управление реверсивным выпрямитё.лем 21 осуществляется от триггера полупериодов 7, через формирователь 18(фиг.2 о,с) и выходное напрях ение Через фильтр 22 подается; в нагрузку 23 (фиг.2 т).

Поскольку.закон широтно-импульсной модуляции выходного напряжения инвертора на биениях определяется разностью Частот первого и второго каналов деления, то изменяя частоту втЪрого канала деления с учетом требуемой величины и формы выходного напряжения, получим на выходе преобразователя требуемое напряжение. Получение квазисинусоидальиой функции построения кривой выходного напряжения обеспечивается цифровыми генераторами синусоидальной функции 9 и 10, а достижение требуемой величины амплитуды выходного напряжения обеспечивается необходимой величиной напряжения датчика амплитуды 12, поступающего в сумматор }k. При этом на каждом интервале формирования . синусоидальной функции а начале идет набор фазы выходного напряжения одного инвертора относительно другого до требуемой величины с учетом формы и величины амплитуды кривой вы ходного напряжения, а затем ее выравнивание (фиг.2 т).Поэтому в зависимости от величины напряжения датчика амплитуды 12 либо увеличивается либо уменьшается длительность импульса управляемого блокинг-генератора 15, что приводит к изменению числа

- 6

импульсов с измененной длительностью и тем самым осуществляется регули- роваНие величины амплитуды выходного напряжения.

5 Использование новых элементов делителя частоты, двух цифровых генераторов синусоидальной функции, блоКИН1-генератора с управляемой длительностью импульса выгодно отличает .

0 предлагаемую цифровую систему управления от известной, тах как обеспечивается регулирование выходного напряжения при максимальном приближении его формы кривой к синусоидальной, в результате чего расширяется область применения таких преобразователей и устраняется необходимость разработки регуляторов амплитуды напряжения при питании нагрузки изг20 менящейся в широких пределах, что характерно для установок гарантиро- . ванного питания.

Формула изобретения

Цифровое устройство для управления инвертором напряжения с промежуточным высокочастотным преобразованием, содержащее задающий генератор, связанный с входами управляемого делителя частоты и первого неуправляе- , мого делителя частоты, выходы которых связаны с входами формирователей импульсов управления высокочастотными инверторами. Счетчик импульсов, связанный с выходом управляемого делитепя частоты ,дешифратор,второй неуправляемый делитель частоты и формирователь импульсов управления реверсивным |выпрямителем,о т л и ч а ющ е е с я тем, ЧТ9, с целью повышения точности регулирования оно Снабжено триггером, двумя цифровыми генераторами синусоидальной функции, датчиком амплитуды выходного напряжения, блокинп генератором с управляемой длительностью импульса, тремя элементами И и сумматором, причем вход второго неуправляемого делителя частоты подключен к выходу управляемого делителя частоты, выходы - через цифровые генераторы синусоидальной функции - к первому и второму входам сумматора, к третьему входу которого подключен датчик амплитуды ВЫ. ходного напряжения, выход сумматора подключен к первому входу блокинг-генератора с управляемой длительиостью импульса, к второму входу которого подключен одним из выходов второго неуправляемого делителя частоты, выход вышеуказанного блокинг-генератора подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, выход первого элемента И через дешифратор и первые входы второго и третьего элементов И подключен к входам управляемого делителя частоты, вторые

входы второго и третьего элементов И подключены к выходам счетчика импульсов, один из выходов которого подключен также через триггер к входу формирователя импульсов управле-. ния реверсивным выпрямителем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-тл тлля 1пши1пллллялш 1ШЙ ВАШ1Г1ПАГ1Г1ЛЛЛ

т

1111

штш

тт