Устройство для управления плечами -фазного полупроводникового преобразователя

(5) 5 ТЕНИ о СССР1981.мц управлениМосква, Энер ВЛЕНИЯ ПЛЕ- РОВОДНИКОпол ютс етформилов;е формыза. гна ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(56) Авторское свидетел ьстР 1173497, кл, Н 02 М 1/08Калашников Б.Е. Систеавтономными инверторамигия, 1974, с.91.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРЧАМИ в-ФАЗНОГО ПОЛУВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и автоматизированному электроприводу и может быть использовано при построении системы управления а-фазнцх полупроводниковых преобразователей и регуляторов,Для перспективных схем транзисторных силовых ключей сигнал управления фазой должен быть биполярным. Положительная волна этого сигнала управляет одним плечом, отрицательная волна - вторым плечом фазы,Причем формирования такой биполярный сигнал должен из однополярного сигнала, так как в-фаэная система сигналов обычно формируется реверсивным счетчиком на цифровых микросхемах,Широко известны различные пересчет- но-расп ределител ьные устройства и кольцевые счетчики, позволяющие формировать, многофаэные системы сигналов. Однако(57) Сущность изобретения: систем лов формируется из однофаэного путем многоступенчатого его прео ния - формирования многофаэной однополярных прямоугольно-ступ сигналов требуемой амплитуды, ч скважности, равной 1/2, формиров версного сигнала, преобразования и инверсного сигналов в функции управляющих сигналов, вычитания ного сигналов, последующего инте ния и широтно-импульсной модуля а сигнасигнала бразовасистемы енчатых астоты и ания инпрямого внешних получен- грировоции,1 ил,учаемые с таких устройств сигналы являя однополярнцми.Системы генерированйя на основе программируемого процесса позволяют получить любую систему многофазных сигналов. Однако применение процессора далеко не всегда экономически и технически возможно и оправдано,Известен формирователь управляюще- (Л го напряжения треугольной формы (Авт. СЬ св,752658, Н 02 М 1/08 от 1980 г.), Основные недостатки этого формирователя следуюие,щ1. Ограниченные функциональнце возможности;- невозможность широтно-импульсной модуляции сигнала;- устройство не позволя ровать многофаэную систему сигна- невозможно изменени си лов и крутизны фронта и сре2, Сложная функциональная схема, наличие нелинейных сопротивлений и блоков умножения,Известен двухканальный генератор импульсов напряжения (Авт,св, 1019560, Н 02 М 1/08, от 1981 г,). Основные недостатки следующие,1, Генератор работает в автоколебательком режиме, что исключает возможность формирования многофазных систем сигналов регулируемой частоты,2, Нет возможности регулировать крутизну Фронта и среза импульсов, осуществлять формирование сигналов с импульсной модуля цией.Известно устройство для формирования гп-фазной системы которое на одном из своих выходов Формирует биполярный сигнал (Авт. св,1403271, Н 02 М 1/08, от 1985 г,), Основные недостатки следующие.1, Значительная сложность схемы, наличие большого числа цифроаналоговых преобразователей и цифрофункциональных гейерато ров,2. Невозмокность регулировать крутизну фронта и среза импульсов, а также осуществлять их широтную модуляцию.Известна трехуровневая трансмиссия с бинарньм кодом (патент США 3,149,323 от 15 сейтября 1964 г.), Недостатки данного решения следующле,1, Невозможность независимого регулировакия выходных сигналов по двум каналам (ио частоте и напряжению).2, Невозможно изменение амплитуды сигналов, введения задержек и т,д,3, Использование на выходе трансформатора существенно ограничивает возможности формирования импульсов с требуемьми характеристиками.Известно устройство по книге В,М,Кибакина "Основы теории и расчета транзисторных низкочастотных усилителей мощности", МРадио и связь, 1988 гс,89, рис,4,5. Недостатком этого устройства я вляется то, что оно требует для своей работы наллчия биполярного сигнала управления, Формировать биполярный сигнал из однополярного данное устройство не может,Известна система управления инвертором напряжения, состоящая из задающего генератора, пересчетно-раси ределительного устройства и узла предварительных формирователей ио книге Б.Е,Калашникова и др, "Системы управления автономными инверторами", Энергия, М 1974, с,91, рис,53 (и рототи и). Недостатком дан ного устройства является то, что оно формирует только однополярные импульсы,5 10 15 20 25 30 35 40 45 Целью настоящего изобретекия;,вляется расширение области использования за счет формирования системы биполярных импульсов, исключения возмокности сквозных коротких замыканий, уменьшения коммутационных перенапрякений на силовых ключах, расширения функциональных возможностей за счет регулирования крутизны фронта и среза импульсов,Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления плечами преобразователя построено на преобразовании исходного периодического однофазного сигнала.Новым является то, что каждый канал управления состоит из формирователя однополярного прямоугольного сигнала, инвертора, двух преобразователей импульсов и вычитателя, при этом вход формирователя служит входом канала управления, а выход формирователя подключен к одному преобразователю импульсов непосредственно, а к другому - через инвертор, выходы обеих преобразователей импульсов подключены к вычитателю, выход которого через формирователь выходных импульсов предназначен для подключения к управляющим входам в-фазного полупроводникового преобразователя.Сравнение заявленного технического решекия с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна", При изучении других технических решений в данной и смежной областях техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".Функциональная схема устройства с нанесенными на ней сигналами представлена на чертеже.Задающий генератор 1 формирует однофазный периодический сигнал, частота которого может регулироваться напрякени- ем%,Выход генератора включен на вход пересчетно-распределительного устройства 2. Это устройство на своих т выходах формирует гп-фазную систему сигналов. Каждый из этих сигналов подвергается преобразованиям, характер и содеркание которых описаны ниже,В общем случае сигналы с устройства 2 имеют произвольные параметры, Поэтому в блоке 3 из этих сигналов формируются одкополярные прямоугольные импульсы со скважностью 0,5 и частотой, равной частоте переключения силовых ключей,В блоке 4 формируется сигнал Ок(т), инверсный по отношению к Ом(т) (где1 К гп).В качестве такого инвертора могут бытьиспользованы например, элементы И - НЕсерии К 155. Таким образом, получаем двасигнала - прямой и инверсный, имеющиетребуемую частоту и скважность,Сигналы Ок(х) и Ок(т) используют дляформирования новой пары однополярныхпрямоугольных сигналов Ок(т) и Щт) с тре :буемыми временными и амплитудными параметрами (длительность, амплитуда,задержки по фронту и срезу и др,). В соответствии с этим передаточные функции преобразователей импульсов 5 и 6 могут бытьсамыми разнообразными в зависимости оттребуемого режима работы силовых ключейфаз (короткозамкнутый элемент с передаточным коэффициентом равным единице,делитель, умножитель, модулятор, формирователь задержек и т.д,), а так же могутизменяться в функции внешних управляющих сигналов Он 1(т) и Он 2(т), Сигналы Онф)и Он 2(с) могут поступать, например, с измерительных элементов канала регулирования тока двигателя электропривода,Преобразователи импульсов 5 и 6 могутбыть реализованы на цифровых микросхемах (например, логика серии К 155), цифроаналоговых преобразователях (например,КР 572), одновибраторах (например, К 155АГЗ), транзисторных ключах, операционныхусилителях (например, серии К 140), резисторных делителях и т.д.Полученные после преобразования сигналы Ок(с) и О(с) вычитаются один из другого на операционном усилителе, Блок 7реализуется на двухвходовых операционных усилителях или компараторах (например, серии К 544),Таким образом, на выходе блока 7 получаем сигнал Ок(т) в виде знакопеременной прямоугольной функции, которая вобщем случае может быть несимметричнойи модулированной высокочастотными импульсами,Сформированный таким образом сигнал можно с помощью известных устройств(например, интегратор с ограничением,инерционное звено, широтно-импульсный5 модулятор и др,) подвергнуть дополнительным преобразованиям.Полученная многофазная система биполярных сигналов управляет работой силовых ключей преобразователя.10 Формирование сигнала управления дляобеих плеч фазы по одному каналу исключает возможность сквозных коротких замыканий, Возможность формирования сигналовчередующейся полярности с независимо ре 15 гулируемыми крутизной фронта и среза вфункции внешних сигналов Он 1(с) и Онг(с)расширяет функциональные возможности.Формирование знакопеременных сигналовс пологими фронтами и срезами позволяет20 обеспечить плавность переключения плеч,что уменьшает коммутационные перенапряжения на силовых ключах,Формула изобретения 25 Устройство для управления плечами вфазного полупроводникового преобразователя, содержащее задающий генератор, выходом подключенный к распределителю, выходы которого подключены к входам ка налов управления по числу фаз, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области использования, каждый канал управления состоит из формирователя однополярного прямоугольного сигнала, 35 инвертора, двух преобразователей импульсов и вычитателя, причем вход формирователя однополярного прямоугольного сигнала использован как вход канала управления, выход подключен к одному преобра зователю импульсов непосредственно. а кдругому - через инвертор, выходы обоих преобразователей импульсов подключены к вычитателю, выход которого через формирователь выходных импульсов предназна чен для подключения к управляющимвходам фазного полупроводникового преобразователя.оставитель П.Клеп ехред М,Моргентал Корректор М,Максимишинец едактор изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 3557 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5