Устройство для управления регулируемым мостовым инвертором напряжения

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИА ЛИСТИК ЕСКИРЕСПУБЛИК(19 4 СРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ко у Ж ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ(71) Отдел энергетичес й кибернетики АН МССР(56) Калашников Б.Е. и др. Системь равления автономными инверторами, Энергия, 1974, с. 91.Авторское свидетельство СССР В 1062838, кл. Н 02 Р 13/18, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГ ЛИРУЕМЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯ ЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - повышение коммутационной устойчивости инвертора в процессе регулирования. Устройство содержит источник управляющего напряжения 3, интегратор 1, компаратор 2, пороговые узлы 4 и 5, дизъюнктор 6, триггер 7, коммутатор полярности напряжения 8,генератор тактовых импульсов 9, двух- разрядный счетчик 10, распределитель управляющих импульсов 11В устройство введены формирователь однополяр-. ных коротких импульсов 12, одновибратор 13, конъюнкторы 14 и 15, 1 К-триггер 16 и логический инвертор 17. Введение новых узлов способствует форми" рованию паузы нулевого уровня в кривой выходного напряжения инвертора в моменты смены полярности основной гар моники кривой выходного напряжения. Благодаря этому обеспечивается опрецеленность в последовательности переключения силовых вентилей инвертора при смене полярности выходного нап- с-Ф ряжения и облегчается построение контуров искусственной коммутации вентилей. Средняя частота переключения вентилей схемы на всем диапазоне регулиро- Се вания выходной частоты инвертора остает. ся постоянной. Это обеспечивается за счет получения гарантированной дли еаа тельности временных интервалов между Я двумя соседними коммутациями схемы, М 2 ил.ЖИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано 50 при создании систем частотно-регулируемого электропривода на базе автономных инверторов напряжения. 5Целью изобретения является повышение коммутационной устойчивостиинвертора в процессе регулирования,осуществляемое за счет обеспечениягарантированных номинальных продолжительностей временных интерваловмежду двумя соседними переключениямивентилей на центральной части полуволны выходного напряжения,На Фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на Фиг.2временные диаграммы, поясняющие принцип работы схемы.Схема содержит интегратор 1, связанный с компаратором 2, на второй 20вход которого поступает сигнал источника 3 управляющего напряжения. Выход интегратора 1 подключен к пороговым узлам 4 и 5, выход узла 4 непосредственно, а блока 5 через дизъюнктор 256 присоединены соответственно к К- иБ-входам счетного триггера 7, выходкоторого подключен к коммутатору 8полярности напряжения. Генератор 9тактовых импульсов системы связан сдвуразрядным счетчиком 10, прямой выход младщего разряда которого соединенс установочным входом триггера 7, ин".версный выход млашего разряда счетчика10 подключен к дизъюнктору 6, а выходстаршего разряда счетчика 10 присое 35динен к распределителю 11 управляющих импульсов.Выход компаратора 2 связан черезформирователь 12 однополярных корот 40ких импульсов с одновибратором 13, вы.ход которого подсоединен к конъюнкторам 14 и 15 выходы которых соединенысоответственно с 1- и К-входамитриггера 16.45Вход элемента 14 непосредственно,а схемы 15 через логический инвертор17 связан с выходом компаратора 2.В основе работы схемы лежит вертикальный принцип управления, Интегратор 1 Формирует на своем выходеблизкое к линейному напряжение развертки П которое сопоставляетсяв компараторе 2 с напряжением Н 5источника 3 управляющего напряжения,В моменты равенства двух указанныхнапряжений в системе вырабатываютсякоманды на Формирование Фронтов импульсов выходного напряжения ннвер тора. Пороговые элементы 4 и 5 фиксируют соответственно максимальную Ц 4 и минимальную Б величины порогового напряжения и поочередно переклю. чают триггер 7, который, в свою очередь, перебрасывает из одного состояния в другое коммутатор 8 полярности напряжения, заряжающий интегратор 1. Дополнительное переключение триггера 7 в середине каждого полупериода выходной кривой осуществляется по сигналу, поступающему на тактовый вход триггера 7 с выхода младшего разряда счетчика 10 и совпадает по времени с моментом выработки генератором 9 очередного тактового импульса.Рассмотрим подробнеепроцесс Формирования центрального на полупериоде участка кривой выходного напряжения, при котором амплитуда первой гармоники выходного напряжения инвертора достигается максимального значения и которому в несколько измененном для наглядности масштабе соответствуют приведенные на Фиг.2 временные диаграммы. В момент о(а также в симметричный ему момент 16), когда напря. женин Ц 1 и Пинтегратора 1 и блока 3 становятся равными между собой, компаратор 2, выходное напряжение которого обозначено на Фиг.2 как Б меняет свое состояние.Формирователь 12 коротких однополярных импульсов, включенный на выходе компаратора 2, вырабатывает при этом короткий импульс, запускающий одновибратор 13 с постоянным временем срабатывания, равным временному интервалу г. -г, Выходной сигнал одновибратора 13 обозначен на Фиг,2 как Н . Считается, что срабатыванию одновибратора 13 соответствует нуле-. вое значение его выходного сигнала.Узел логики включающий в свой состав конъюнкторы 14 и 15, триггер 16 и логический инвертор 17, построен таким образом, что при нулевом сигнале на выходе одновибратора 13 триггер 16 повторяет предшествующее срабатыванию одновибратора 13 состояние компаратора 2 (запоминает состо яние выхода компаратора 2), соответственно выходной сигнал триггера 16, поступающий в течение включенного состояния одновибратора 13 на распределитель управляющих импульсов 11 идентичен выходному напряжению компаратора 2 сформированному после его последнего срабатывания (в рас 1239809 4У Ые= ху+ И = ху+ ху 11 = ху + ху матриваемом случае - после моментана выходе триггера 16 повторяется как и на выходе компаратора 2, сиг-. нал нулевого уровня).После окончания времени срабатывания одновибратора 13 (момент ) формируемое на выходе триггера 16 напряжение повторяет форму напряжения П на компараторе 2 (на выходе триггера 16, как и на выходе компа О ратора 2, продолжается формирование сигнала нулевого уровня).Указанные процессы последовательно повторяются при формировании каж. дого из фронтов всех выходных импуль 15 сов кривой находного напряжения инввертора. В большинстве режимов работы функционирование логической части системы, включающей формирователь 12 импульсов, одновиратор 13, конъюнкторы 14 и 15, логический инвертор 17 и триггер 16, не оказывает влияния на алгорит переключения вентилей силовой схемы инвертора. Ра бота логической части оказывает необходимое влияние на процесс работы системы при регулировании выходной частоты инвертора лишь в граничных режимах, при переходе от одного поддиапазона регулирования к другому, когда длительности центрального на поулпериоде импульса или центральной паузы между двумя центральными импульсами уменьшаются настолько, что . приближаются к величине, минимально допустимой по условиям обеспечения надежной коммутации вентилей системы. Одному из таких возможных режимов соответствует центральная часть временных диаграмм фиг.2В моментпроисходит очередное 4 О срабатывание компаратора 2, сопровождаемое включением одновибратора 13, которое передается через триггер 16 на распределитель 11 управляющих импульсов и приводит к формированию переднего фронта центрального на полупериоде импульса кривой выходного напряжения инертора Б ,. Момент соответствует середине полупериода выходной кривой, в этот момент, как 50 и в начале каждого полупериода, тактовый импульс генератора 9 изменяет состояние двухразрядного счетчика 10, одновременно единичный сигнал с выхода младшего разряда счетчика поступа ет на тактовый вход триггера 7, вызывая его срабатывание. Триггер 7 перебрасывает в другое состояние коммутатор 8 полярности напряжения, интегратор 1 начинает при этом с моментаперезаряжаться в противоположном направлении. В момент С 4 , когда напряжения Б и БЗ на входах компараторг в очередной раз становятся равными между собой, произойдет очередное срабатывание компаратора 2, однако из-за того, что промежуток временидостаточно мал и меньше длитель ности импульса, формируемого с момента Г одновибратором 13, новая команда на переключение от компаратора 2 до распределителя 11 не доходит, на выходе триггера 16, продолжает формироваться, как и до момента Ц, единичный выходной сигнал.Схема триггера 16 изменит свое состояние лишь в момент 1 окончания импульса одновибратора 13, когда завершится подача на конъюнкторы 14 и 15 сигнала нулевого уровня одно. вибратора 13 Одновременно на распределитель 11 поступает команда на формирование заднего фронта централь ного на полупериоде импульса выходной кривой. Длительность выходных импульсов одновибратора 13 (интервалы Т -С, 1 -г. и т.д.) выбираетсяравной минимально допустимому временному интервалу между двумя соседними коммутациями вентилей силовойсхемы инвертора. Для установок набазе силовых транзисторов это обычноне превышает десятком микросекунд,для мощных тиристорных схем такиеинтервалы равны ста-двумстам микросекундам.Распределитель 11 управляющихимпульсов системы управления представляет собой простейшее комбинационное логическое устройство. Для оп.ределенности считают, что при формировании положительной полуволнывыходного напряжения мостового инвертора включены пары вентилей А ипри формировании нулевой паузыА и В, соответственно на отрицательной полуволне включены вентили В и0 катодной группы, на нулевойпаузе вентилей С и 0 анодной группы,Обозначая сигнал на выходе триггера16 через х, а сигнал старшего разряда счетчика 10 через у, получаютлогические уравнения, описывающиераспределитель:И = ху + ху =Аху1239809 5В процессе формирования кривойвыходного напряжения инвертора в на.чале каждого полупериода инверсныйсигнал младшего разряда счетчика 10поступает через диэьюнктор 6 на,Бвход триггера 7 и устанавливает пос-ледний в единичное состояние, чтоспособствует формированию паузы нулевого уровня в кривой выходного напряжения инвертора в моменты смены полярности основной гармоники кривойвыходного напряжения. Благодаря этомуобеспечивается определенность в последовательности переключения силовыхвентилей инвертора при смене полярности выходного напряжения и облегчается построение контуров искусственной коммутации вентилей. Средняячастота переключения вентилей схемы на всем диапазоне регулированиявыходной частоты инвертора остаетсяпрактически постоянной,Таким образом, введение в составустройства небольшого числа дополнительных логических блоков позволяет 25существенно повысить коммутационнуюустойчивость и надежность работы.инвертора в целом за счет обеспечения гарантированной длительностивременных интервалов между двумя со"седними коммутациями силовой схемына всем диапазоне регулирования вы-ходных параметров инверторов. Фиксированная минимальная временная пауза,формируемая устройством на централь 35ных на полупериоде участках выходнойкривой, обеспечивает беэзаварийный,без срывов коммутации плавный переход от одного поддиапазона регулирования к другому способствуя улучшениюУ4 Окачества процесса преобразованияэлектрической энергии, осуществляемого инвертором. Ь Формула изобретениеУстройство для управления регулируемым мостовым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, соединенный.с первым входом компаратора, интегратор, выход которого связан с входами двух пороговых узлов и с вторым входом компаратора, причем выход первого порогового узла соединен с 1 -входом счетного триггера, выход второго порогового .узла связан с 5 -входом счетного триггера. через первый вход дизъюнктора, выход счетного триггера подключен через коммутатор полярности напряжения к входуинтегратора, генератор тактовых импульсов, соединенный с двухразрядным счетчиком, прямой выход младшего разряда которого связан с установочным входом счетного триггера, инверсный выход младшего разряда присоединен к второму входу дизъюнктора, а выход старшего разряда счетчика связан с первым входом распределителя управляющих импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коммутационной устойчивости инвертора в процессе ре" гулирования, оно снабжено формирователем коротких однополярных импульсов, связанным с бдновибратором, двумя конъюнкторами, логическим ин" вертором, и 3 К -триггером, выход ком. паратора связан с формирователем коротких однополярных однополярных импульсов через первый вход первого конъюнктора - с 3 -входом 3 К -триггера, и через логический инвертор и первый вход второго конъюнктора - с-входом 31 -триггера, связанного с вторым входом распределителя, выход одновибратора связан с вторыми входамиконьюнкторов.