Устройство для управления вентильным преобразователем

(504 Н 7/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВУ 8.8)иристорные прео с непосредствен ргия, 1977,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Московский ордена Ленина н ордена Октябрьской Революции энергетический институт(56) Жемеров Г,Г. Т браэователи частотыной связью. М.: Энес. 210-238.Авторское свидетельство СССР й 851732, кл. Н 02 Р 13/16, 1979, (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный к счетчику разверт ки, поразрядно связанному с цифровым блоком сравнения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения,оно снабжено управляемым мультивибратором, сдвигаиицим регистром, двухпозиционным управляемым переключателем, делителем частоты на четыре иреверсивным счетчиком, причем управляемый мультивибратор через переключатель связан с делителем частотына четыре и счетным входом реверсивного счетчика, связанным также с выходом делителя частоты.на четыре,выход реверсивного счетчика поразрядно подключен к цифровому блоку сравнения, выход счетчика развертки связан с входом сдвигающего регистра,выходы которого присоединены соответственно к управляющей цепи переключателя и входу реверса реверсивного счетчика,1185545 5 1 О 5 20 ЗО 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью получения регулировочной характеристики линейного типа, управляемый мультивибратор состоит из интегратора с ключом сброса, компаратора и источника напряжения, задающего амплитуду, причем выход интегратора через компаратор связаны с управляющей цепью ключа сброса, вход интегратора присоединен к источнику напряжения, задающего амплитуду. 3, Устройство по пп, 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью обеспечения независимости реИзобретение относится к силовойпреобразовательной технике и предназначено для управления автономнымиинверторами напряжения с широтно-импульсной модуляцией и непосредственно преобразователями частоты,Цель изобретения - упрощение схемной реализации устройства, а такжедостижение линейности регулировочныххарактеристик преобразователя и получение независимой регулировки частоты и амплитуды выходного напряжения.На фиг, 1 приведена структурнаясхема устройства на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, (фиг, 1). Генератор тактовыхимпульсов 1 через счетчик развертки 2подключен к цифровому блоку сравнения 3. Управляемый мультивибратор 4через переключатель 5 связан с делителем частоты на четыре.б и реверсивный счетчик 7, выход которого подключен к цифровому блоку сравнения 3,К выходу счетчика развертки 2 присоединен сдвигающий регистр 8, выходы которого связаны с управляющейцепью переключателя 5 и входом реверса реверсивного счетчика 7. Управляемый мультивибратор состоит из интегратора 9, ключа 10, шунтирующего .наполнительный элемент интегратора, икомпаратора 11. Вход интегратора 9подключен к источнику напряжения 12,задающего амплитуду. Генератор такгулирования амплитуды и частоты, генератор тактовых импульсов состоитиз доголнительного интегратора сключом сброса, дополнительного компаратора, источника постоянного напряжения и источника напряжения, задающего частоту, причем выход дополнительного интегратора через дополнительный компаратор связан с управляющей цепью ключа сброса дополнительного компаратора, .вход дополнительного интегратора связан с источником постоянного напряжения, а входы компаратора и дополнительного компаратора - с источником напряжения, задающего частоту,товых импульсов состоит из дополнительного интегратора 13, дополнительного ключа 14 и дополнительного компаратора 15, причем вход интегратора 13 связан с источником постоянного напряжения 16, а входы компараторов 11 и 15 с источником напряжения 17 задающего частоту,Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, для определенности отнесены к автономному инверторунапряжения с однополярной ШИМ: 18 импульсы генератора тактовых импульсов 1; 19 - напряжение счетчика развер тки 2; 20 - имп ул ьсы на входе реверсивного счетчика; 21 - сигнална выходе реверсивного счетчика;22 - сигнал на выходе автономногоинвертора напряжения; 23 и 24 - сигналы на выходах сдвигающего регистра 19, 21; сигналы на счетчиках в виде "веса" кода, дискретизации кода не показаны,1Работа устройства основана на вертикальном принципе управленияпри его цифровой реализации. Цифровой блок сравнения 3 фиксируетравенство кода счетчика развертки 2(опорный сигнал) и кода реверсивного счетчика 7 (управляющий сигнал). Напервой четверти периода выходнойчастоты (й- с,) сигналы управляемого мультивибратора 4 непосредственно поступают на вход реверсивного;счетчика 7 и управляющий код линейно возрастает до уровня 0,75 своегомаксимального значения. В момент с,по сигналу со сдвигающего регистра8 (фиг. 23) переключается переключатель 5 и реверсивный счетчик заполняется сигналами, поступающимичерез делитель частоты на четыре 6,В момент С, по сигналу со сдвигающего регистра (фиг, 2, 24) реверсивный счетчик 7 переходит в режимреверса и управляющий код (фиг, 2,21) начинает убывать. В.момент скоммутируют переключатель 5,и реверсивный счетчик 7 вновь подключен непосредственно к импульсам одновибратора 4, На второй половине периодапроцессы повторяются вновь, Выходное напряжение инвертора (фиг. 2)соответствует ШИМ по синусоидальному 20закону.Формирование управляющего кодапринятым способом аппроксимации(фиг. 2, 2 1), во-вторых, обеспечивает большую точность приближения 25к синусоидальной форме, чем при распространенной прямоугольно-ступенчатой аппроксимации (отклонение сигнала 21 от синусоиды не превосходит57 от ее амплитуды, что требует нали- ЗОчия десяти ступеней при прямоугольноступенчатой аппроксимации, что означает использование чрезвычайно громоэдких схемных решений), во-вторых,использованная в устройстве схемаформирования управляющего сигналавесьма проста (элементы реализуются на стандартных интегральных схемах среднего уровня интеграции ипростейших интегральных аналоговыхэлементах (мультивибратор). Приэтомдопускается регулирование амплитудыуправляющего сигнала (при изменениичастоты импульсов на выходе управляемого одновибратора 4) и его частоты 45(при изменении частоты генераторатактовых импульсов 1 или коэффициента деления частоты указанного генератора 1 к входу сдвигающего регистра 8, которое осуществляет счетчикразвертки 2),Реализация схемы управляемогомультивибратора позволяет получитьлинейную зависимость амплитуды уп"равляющего сигнала (фиг. 2, 21) отнапряжения, задающего амплитуду на источнике 12, Действительно, амплитудауправляющего сигнала пропорциональна частоте импульсов мультивибратора 4, а последняя при указанной реализации равнаП 1 1 олгде- постоянная времени интегратора 9;По - сигнал на втором входе компаратора 11.При работе устройства с переменной выходной частотой при изменении выходной частоты изменяется амплитуда управляющего сигнала, а такая зависимость нежелательна. Для ее исключения схема генератора тактовых импульсов выполнена указанным на фиг1 образом. Период повторения тактовых импульсов при этом определяетсят: "Т= где ь - постоянная времени дополнительного интегратора 13;О - напряжение источника 16;Б - напряжение источника 17.Амплитуда управляющего сигнала пропорциональна периоду повторения генератора тактовых импульсов, Иэ выражений (1) и (2) следует, что амплитуда управляющего сигнала не зависит от напряжения Б и от выходной частоты инвертора если Б= У, т,е. источник 17 связан с вторым входом компаратора 11. Таким образом, предлагаемая реализация генератора тактовых импульсов, осуществимая в автономных преобразователях, обеспечивает независимость регулировки частоты и амплитуды выходного сигнала вентильного преобразователя,Таким образом, предлагаемая схема как всякая вертикальная схема управления обеспечивает высокое быстродействие сигнала, при этом за счет применения иной схемы формирования управляющего напряжения по сравнению с известными ранее способами формирования прямоугольно-ступенчатой аппроксимации управляющего кода достигается значительное снижение аппаратурных эптрат (количество корпусов микросхем уменьшается в 2,2 раза при пяти ступенях в известном решении и в 4 раза при десяти ступенях, причем первый вариант известного. решения значительно уступает по точности предлагаемому устройству). В устройстве может быть обеспечена линейная1185545 г Составитель О. ПарфеновТехред О.Бащишина Ковтун орректор А. Тяск акт Заказ 6434 аж 645венного комитета СССРетений и открытий5, Раушская наб., д. 4/ 56 ТирВНИИПИ Государспо делам изоб113035, Москва, Жсно ПП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная фил регулировочная характеристика благо.даря линейной зависимости амплитудыуправляющего сигнала от напряжения,задающего амплитуду. В автономныхпреобразователях легко реализуетсянезависимое управление амплитудойи частотой выходного сигнала. Управление схемой аналоговыми сигналамидает дополнительные преимущества:позволяет вводить аналоговые сигналыобратной связи без их преобразования в код, что упрощает аппаратурную реализацию цепей обратной связи;снимает ограничение, вызванное дискретностью цифрового сигнала управления, тем самым повышает точность управления инвертором без увеличенияаппаратурных затрат на увеличениечисла разрядов цифровых сигналов,Предлагаемое устройство может быть 10 реализовано на серийно выпускаемыхинтегральных элементах, затраты наего проектирование и освоение выпуска малы.