Устройство для управления инвертором напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 9) (1 51)5 Н 02 М 7/4 Н ТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ С л. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Ленинградский институт точной механики и оптики(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотнорегулируемом электроприводе. Цель изобретения - увеличение быстродействия, Это достигается за счет устранения фильтра на выходе измерительного преобразователя. Устройство для управления инвертором напряжения содержит блок управления 1, компаратор 2, Д-триггер 3, генератор тактовых импульсов стабильной частоты 4. В устройство введены инвертор 18, Т-триггер 19 и усилитель переменного тока 20, причем вход инвертора подключен к выходу генератора тактовых импульсов стабильной частоты 4, а выход - к входу Т-триггера 19, выход которого подключен к входуусилителя переменного тока 20, выход которого подключен к входам опорных сигналов модулятора 15 и демодулятора 17 блока обратной связи 13. 2Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотно- регулируемого электропривода, а также в источниках электрической энергии с высоким качеством выходного тока.Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования.На Фиг, 1 изображена функциональная схема управления мостовым инвертором напряжения; на фиг. 2 - эпюры напряжений на основных элементах схемы управления.Устройство для управления инвертором напряжения содержит блок 1 управления, компаратор 2, 0-триггер 3, генератор 4 тактовых импульсов стабильной частоты, одноФазный мостовой инвертор 5 напряжения, выполненный на ключах 6-9, нагрузку 10, датчик 11 тока нагрузки, источник 12 питания, блок 13 обратной связи, содержащий последовательно соединенные блок 14 гальванической развязки, модулятор 15, первый усилитель 16 переменного тока, демодулятор 17, а также инвертор 18, Т-триггер 19, втооой усилитель 20 переменногоОдин из входов компаратора 2 подключен к выходу блока 1 управления. Выход компаратора 2 подключен к информационному входу Э-триггера 3, стробируащий вход которого подключен к выходу генератора 4 тактовых импульсов стабильной частоты. Инвертирующий выход О-триггера 3 подключен к управляющим входам ключей 6 и 8, а инвертирующий выход - к управляющим входам ключей 7 и 9, Вход инвертора 18 подключен к выходу генератора 4 тактовых импульсов стабильной частоты, а выход - к входу Т-триггера 19, выход которого подключен к входу усилителя 20, выход которого подключен к входам опорных сигналов измерительного преобразователя 13, выход которого подключен к другому входукомпаратора 2.Устройство работает следующим образом,На первый вход компаратора 2 подается сигнал с выхода измерительного преобразователя 13, а на второй его вход - сигнал 21 задания, определяющий амплитуду и частоту тоха в нагрузке 10 инвертора 5. На выходе компаратора 2 появляется сигнал логической "1", если Ю -д 0 и - сигнал логического "О", если Ь 1 О.Этот цифровой сигнал поступает на вход О-триггера 3, имеющий, кроме того, счетный вход, прямой и инверсный выходы. Триггер 3 изменяет свое состояние в соответствии с входным сигналом только в моменты прихода на его счетный вход тактовых импульсов 23 (по положительному их Фронту), следующих с частотой 10. Если ЬО, то на выходе компаратора 2 сигнал "1", и на прямом выходеО-триггера 3 в момент прихода тактового5 импульса 23 появляется сигнал "1", а наинверсном "0". Через цепи управления ключами инвертора эти сигналы включают ключи 7 и 9 и выключают ключи 6 и 8 инвертора,Ток нагрузки под действием приложен 10 ного отрицательного напряжения уменьшается и при достижении величины сигнала сдатчика тока сигнала задания становитсяЬ (1, Выходной сигнал компаратора 2 становится "0", и в момент прихода тактового15 импульса на счетный вход триггера 3 на егопрямом выходе появляется сигнал "О", а наинверсном "1", Эти сигналы через цепи управления ключами включают ключи 6 и 8 ивыключают ключи 7 и 9. Токв нагрузке 1020 начинает расти под действием положительного напряжения. Далее процессы повторяются, и ток нагрузки н пульсирует с частотойравной или кратной тактовой около тока задания э25 Ток нагрузки н протекает через датчик11, в блоке 14 гальванической развязки преобразуется в сигнал, пропорциональный н,и затем подается на модулятор 15, где модулируется прямоугольными двухполярными30 импульсами частотой 0,5, поступающими сусилителя 20 переменного тока. Выходнойсигнал модулятораи и+05,051 0535 и+05 и+1Омд=-н 1; 05 тгде и=0,1К 1 - общий коэффициент передачи датчика 11, блок 14 гальванической развязки и40 собственно модулятора 15.Далее выходной сигнал модулятора усиливается усилителем 16 с коэффициентомусиления 12 и демодулируется демодулятором 17 с коэффициентом передачи 1 з. Оги 45 бающая выходного сигнала 22демодулятора 1701=1 н,где М=ц М 2 Мз,Тогда сигнал задания, подаваемый на50 вход компаратора 2з-М в зкот,где , а- соответственно заданные амплитуда и круговая частота тока нагрузки.Прямоугольный однополярный сигнал55 23 тактовой частоты 1 подается на счетныйвход О-триггера 3. Этот сигнал инвертируется схемой НЕ и полученный сигнал 24 поступает на Т-триггер 19, Выходной сигналТ-триггера 25 представляет собой однопо 1700721лярные импульсы, следующие с частотой 0,5, Усилитель 20 отсекает постоянную составляющую этого сигнала и усиливает его, Выходной сигнал усилителя в виде последовательности двухполярных импульсов 26 с частотой 0,5 подается на модулятор 15 и демодулятор 17 измерительного преобразователя 13. Таким образом, положительные фронты импульсов 26 опорной частоты сдвинуты относительно передних фронтов импульсов 23 тактовой частоты на величину ОИо. Это приводит к тому, что срабатывание О-триггера 3 (и, соответственно, переключение ключей инвертора 6, 8 и 7, 9) возможно лишь в моменты времени, приходящиеся на середины полупериодов импульсов 26 опорной асоы,Сигнал 22 с выхода демодулятора состоит из импульсов с частотой несущей и содержит, кроме того, высокочастотные составляющие, обусловленные коммутационными процессами в ключевых элементах модулятора и демодулятора, Поэтому в моменты времени, определяемые передними или задними фронтами импульсов 26 опорной частоты, возможны ложные срабатывания компаратора 2. Однако они не влияют на работу инвертора, так как сигнал с выхода компаратора 2, несущий информацию о знаке сигнала рассогласования и вызывающий соответствующее переключение ключей инвертора, считывается с компаратора 2 лишь в моменты времени, задаваемые передними фронтами тактовых импульсов 23, которые расположены во времени посередине полупериодов импульсов 26 опорной частоты, Следовательно, в эти моменты времени сравниваемый с сигналом задания 1 сигнал 22 с демодулятора свободен ат переходных коммутационных составляющих (полагают, что длительность переходных коммутационных процессов много меньше периода следования импульсов опорной частоты). При этом допущении коммутационные процессы в силовых ключах инвертора также не влияют на правильность функционирования схемы управления, так как операция сравнения сигналов задания и 5 обратной связи предшествует коммутациисиловых ключей.Такое построение устройства управления инвертором исключает необходимость использования, фильтра на выход демодуля тора для подавления опорной частоты и высокочастотных составляющих переходных процессов, что повышает быстродействие контура регулирования тока нагрузки.Формула изобретения 15 Устройство для управления инверторомнапряжения, содержащее компаратор, подключенный одним из входов к выходу блока управления, другой вход компаратора подключен к выходу блока обратной связи, вход 20 которого подключен к выходу датчика токанагрузки; выход компаратора подключен к информационному входу О-триггера, стробирующий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов 25 стабильной частоты, выходы 0-триггерапредназначены для подключения к управляющим входам ключей моста инвертора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в устройство введены 30 инвертор, Т-триггер, усилитель переменного тока, блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных блока гальванической развязки, вход которого использован как вход блока обратной связи, 35 модулятора, усилителя переменного тока идемодулятора, выход которого использован как выход блока обратной связи, причем вход инвертора подключен к выходу генератора тактовых импульсов стабильной час тоты, выход через Т-триггер к входуусилителя переменного тока, выход которого подключен к входам опорных сигналов модулятора и демодулятора блока обратной связи.1700721Составитель О.ПарФенова дактор М.Бланар Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревска3 4476 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 ЮПроизводственно-издательский комбинат "Патент",. г. Ужгород, ул.Гагарина, 101