Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 12462 А 511 г Н 02 М 7/4 И ическои кибернетиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТК ИСАНИЕ ИЗО Н Д ВТОРИЧНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Отдел энергетки АН МССР(56) Олещук В.И., Чаплыгин Е,Е, Вентильные преобразователи с замкнутым контуром регулирования- Кишинев: Штиинца, 1982, с. 45.Авторское свидетельство СССР В 1107250, кл. Н 02 Р 13/ 18, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах частотно-регулируемого электропривода на базе автономных инверторов напряжения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей уст-ва. Уст-во содержит усилитель (У) 1, сумматор (С) 2, источник управляющего синусоидального сигнала 3, двухпозиционный ключ (К) 4, инвертор 5, интегратор 6, пороговые узлы 9 и 10, триггер ".1, Тактовые импульсы ген".ратора 13 через делитель частоты (ДЧ) 15 поступают на вход двухразрядного счетчика 14, подключая К 4 и интегратор 6. При этом инвертор 5 меняет выходной сигнал С 2 на противоположный (4 раэа за период). Кроме того, короткие тактовые импульсы с ДЧ 15 поступают на управляющую цепь К 8, шунтирующего накопительный элемент 7. Указанный алгоритм управления К 4 и 8. позволяет добиться повышенной степени симметрии выходного напряжения инвертора. На всем диапазоне регулирования частоты и величины напряжения в спектре сигнала инвертора отсутствуют четные гармонические составляющие, что улучшает 3 качество выходного напряжения, Смена полярности импульсов кривой формируемого выходного напряжения уст-ва осуществляется распределителем управляющих импульсов в соответствии с сигналами старшего разряда счетчика 14. Включение в систему управления инвертором У 1, логического инвертора 5, ДЧ 15 и ключей 4 и 8, ре- ф ализуемых на схемах интегрального Ф исполнения, расширяет функциональные Ю возможности уст-ва, что позволяет Ф использовать его в замкнутых по вы- ) ходу системах со слежением, 2 ил.124Изобретение относится к электро технике и может быть использовано всистемах частотно-регулируемого электропривода на базе автономных инверторов напряжения.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устройстваприменительно к использованию в области замкнутых по выходу автономныхинверторных систем со слежением,На фиг.изображена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.Выходное напряжение инвертора Ц ,через усилитель 1 с нормированнымкоэффициентом передачи обеспечивающим согласование по уровню выходногосигнала инвертора с напряжением систем управления, поступает на плюсо-фвый вход сумматора 2, Минусовый входсумматора 2 связан с выходом источника 3 управляющего синусоидальногосигнала, Выход сумматора 2 связан сдвумя входными клеммами двухпозиционного коммутационного ключа 4: с первой клеммой непосредственно а с второй через логический инвертор .5. Общая клемма ключа 4 присоединена кинтегратору 6, накопительный элемент (конденсатор) 7 которого зашунтирован управляемым ключом 8. Выходинтегратора 6 связан с пороговымиузлами 9 и 10, подключенными к соответствующим входам триггера 11 сраздельной установкой. Выход триггера 11 связан с входом ра.спределителя12 управляющих импульсов.Генератор 13 тактовых импульсов,частота следования импупьсов которого определяет выходную частоту инвертора, связан. с источником 3 управляющего напряжения, с управляющей цепьюключа 8 и с двухразрядным счетчиком14 через делитель 15 частоты с двумявыходами, Выход младшего разрядасчетчика 14 связан с управляющейцепью коммутирующего ключа 4, выход старшего разряда счетчика 14соединен с распределителем 12,Устройство работает следующим образом.Генератор 13 тактовых импульсоввырабатывает короткие импульсы,частота следования которых кратна частоте выходного напряжения инвертораи значительно превышает частоту выходного напряжения. Эти импульсыпоступают на вход источника 3 уп 6296 2равляющего напряжения, формирующегона каждом полупериоде ступенчатоеоднополярное напряжение близко ксинусоицальной форме, и определяютчастоту сигналаисточника 3, гладкая составляющая которого изображенана фиг. 28, период этого сигнала совпадает с периодом полуволны выходного напряжения инвертора,О 15 2 О 25 ЗО 35 40 45 50 Точность аппроксимации синусоицы в подобных устройствах в первую очередь определяется количеством уровней квантования во времени,час-, тота тактовых импульсов генератора 13, заДающего шаг квантования, поэтому значительно превышает выходную частоту инвертора. Делитель 15 частоты, включенный на выходе генератора 13 тактовых импульсов, уменьшает эту частоту до значения, равного удвоенной выходной частоте инвертора (сигнал Бц, с первого выхода делителя 15 (фиг. 2 а ), поступающий н:а управляющую цепь ключа 8),и до частоты, равной учетвереннойвыходной частоте (импульсы с такойчастотои снимаются с второго выходаделителя 15 часто.-ы, связанного с входом двухразрядного счетчика 14, эти импульсы показаны на фиг. 2 а - Ови 1 )Выходной, близкий к синусоидальному, сигнал источника 3 управляющего напряжения поступает на минусовый вход сумматора 2. На плюсовый вход последнего через нормирующий усилитель 1 приводит сигнал, форма которого тождественна выходному напряжению инвертора (фиг.2) .Выходной сигнал сумматора 2 поступает через двухпозиционный ключ 4 (или через ключ 4 и логический инвертор 5) на вход интегратора 6 снакопительным элементом 7, определяяскорость изменения выходного напряжения О, интегратора 6 (фиг.2. ). Напряжение Б 6 интегратора 6 поступает на входы пороговых узлов 9 и 1 О, величины пороговых напряжений которых (фиг. 2 г ) соответственнои Нд . В моменты равенства напряжения 0 интегратора 6 значениям О или Б 0 на выходе пороговых узлов попеременно вырабатываются командные сигналы, которыепопеременно изменяют состояние триггера 11, связанного с входом распределителя 12, моменты переключениякоторого определяют моменты форми3 12рования фронтов импульсов однополярного выходного напряжения инвертора (фиг. 2 с ). Форма выходного сигнала триггера 11 при этом совпадаетс кривой выходного напряжения инвертора (фиг. 2 с),Тактовые импульсы генератора 13,поделенные делителем 15 частоты,поступают с второго выхода делителя 15 на вход двухразрядного счетчика 14 периодически, четыре разаза период, изменяя состояние еговыходов (фиг, 2 К ); Младший разрядсчетчика 14 связан с управляющейцепью цвухпозиционного ключа 4. Приэтом при нулевом состоянии выходамладшего разряда счетчика 14 (инЛ+ ху = у. Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, генератор тактовых импуль сов, двухразрядный счетчик, выходстаршего разряда которого связан спервым входом распределителя, сумматор, интегратор, соединенный сдвумя пороговыми узлами, выход пер вого из которых присоединен к первому входу триггера с раздельнойустановкой, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функосуществляется непосредственное подключение выхода сумматора 2 к интегратору 6, а при единичном состоянии выхода младшего разряда счетчика/с14 (интервал -- 1 с, фиг. 2) ключ 4 перебрасывается в другое положениеи выход сумматора 2 оказывается при -соединенным к интегратору 6 черезлогический инвертор 5, меняющий пОлярность выходного сигнала сумматора 2 на противоположную. Соответственно (фиг. 2) в момент К(Ъ интегратор 6 начинает перезаряжатьсяв обратном направлении. Кроме того,короткие тактовые импульсы с первого выхода делителя 15 частоты, определяющие собой начало формированияполупериодов выходного напряжениялинвертора (моменты О, ,фиг. 2), пос -тупают на управляющую цепь ключа 8,шунтирующего накопительный элемент 7интегратора 6, вызывая его кратковременное замыкание и, соответственно, быстрый разряд накопительногоэлемента 7.О;,исанный алгоритм управленияключами 4 и 8 позволяет добиться повышенной степени симметрии выходногонапряжения инвертора. На всем диапазоне регулирования частоты и величины напряжения в спектре выходногосигнала инвертора отсутствуют четныегармонические составляющие, а такжекомбинационные гармоники и субгармоники, гармонический состав выходнойкривой характеризуется при этом улучшенным качеством,Смена полярности импульсов кривойформируемого выходного напряжения ин 46296 4вертора осуществляется распределителем 12 управляющих импульсов в соответствии с сигналами старшего разряда счетчика 14. Распределитель 12 5при этом строитсяна базе простейшего комбинационного логического устройства. Считая для определенности, что при управлении мостовой схемой инвертора при формировании положительной полуволны выходного напряжения включены вентили А и С, при формировании нулевой паузы - А и В, соответственно на отрицательной полу- волне включены В и Р, на нулевой паузе - С и Р, обозначая сигнал на зыходе счетного триггера 11 через х, а сигнал от старшего разряда счетчика 14 через у, получаем логические уравнения, описывающие распределитель 12 Таким образом, включение в систему управления инвертором с одноуровневым выходным напряжением простейших узлов: усилителя, логического инвертора, осуществляемого на базе обычной усилительной схемы, делителя частоты и электронных ключей,реализуемых на стандартных схемах 35 транзисторного интегрального исполнения, расширяет функциональныевозможности устройства, позволяяиспользовать его в новом классесхем - в замкнутых по выходу систе мах со слежением, обеспечивая приэтом улучшенный гармонический состав выходного напряжения инвертора. Формула изобретения246296 Составитель О,ПареноваТехред В. Кадар Корректор С,Шекмар В.Пет Редак Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5 роизводственно-полиграфическое предприя Ужгород, ул. Проектн 5 1 циональных возможностей, устройство снабжено нормированным усилителем, логическим инвертором, делителем частоты с двумя выходами, двухпоэиционным ключом, шунтирующим накопительный элемент интегратора, а в качестве источника управляющего напряжения использован источник ступенчато-синусоидального напряжения, причем плюсовый вход сумматора связан с нормированным усилителем, минусовый вход сумматора соединен с источником управляющего напряжения, выход сумматора связан с интегратооом через первую клемму двухпозиаказ 4017/52 Тираж 631 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, 3-35 Рационного ключа, а также через логический инвертор и вторую клемму двухозиционного ключа, управляющая цепь которого соединена с выходом младшего разряда счетчика, выход второго порогового узла подсоединен к второму входу триггера, который связан с вторым входом распределителя, генератор тактовых импуль сов связан с источником управляющего напряжения и с делителем частоты, первый выход которого подсое" динен к управляющей цепи шунтирующего ключа, а второй выход связан 15 с входом счетчика,