Устройство автоподстройки частоты инвертора

Союз Советски кСоцмалистическикРеспублик О П И С А Й И Е 111741408ЙЗОБРЕТЕН ЙЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл. Н 02 Р 13/16 с присоединением заявкиГосударственный комитет СССР.314,57 ( 088.8) йо делам изооретеинй и открытий(72) Авторы изобретения А, В, Иванов, П. С, Ройзман и А. Х. Узянбаев Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе( 54) УСТРОЙСТВО АВТОПСЯ СТРОЙКИ ЧАСТОТЫ ИНВЕРТОРА 1Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно.к устройствамрегулирования частоты выходного напряжения инверторов и может быть использовано, например, для автоподстройкичастоты выходного напряжения электротермических установок с тиристорными инверторам и,Известнс устройство автоподстройкнчастоты инвертора, содержащее функцио 1 внальный преобра зователь, . пороговый элемент, фильтр, усилитель и управляемыйтактовый генератор 11Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению явля 15ется устройство автоподстройки частоты,содержащее фазовый дискриминатор,фильтр, усилитель и управляемый генератор тактовых импульсов 21.Недостатком такого устройства является сравнительно узкий диапазон частот, в котором возможна нормальнаяавтоподетройка, Так, если изменейие частоты инвертора велико, возможен режим работы устройства с подстройкой не основной, а кратной ей частоты,Цель изобретениярасширение диапазона частотПоставленная цель достигается тем,что в устройстве автоподстройки частотыинвертора, содержащем двухвходовой логический элемент И, первый вход которогоявляется общим входом устройства, авьвсод через фильтр связан с первым входом дифференциального усилителя, второйвход которого является входом для опорного сигнала, .". выход соединен со входомуправляемого генератора тактовых импульсов, фильтр выполнен управляемым,выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом элемента И и,кроме того, в него дополнительно введены два ждущих генератора, элемент вычитания импульсов и релейный элемент,причем вход первого ждущего генераторасоединен с выходом элемента И, входвторого - с выходом генератора тактовыхимпульсов, выходы обоих ждущих генера741408 4 0 30 О =К(О -О),40 45 50 55 торов соединены с соответствующими входами элемента вычитания импульсов, выход которого через релейный элемент связан с управляющим входом фильтра.Ждущие генераторы импульсов могутбыть выполнены, в частности, в виде дифференцирующих цепочек, элемент вычитанияна диодах, а релейный элемент в видеключевого элемента с интегрирующимфильтром на входе.На фиг. 1 представлена функциональнаясхема устройства автоподстройки частотыинвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства;на фиг. 3 - вариант выполнения устройства еУстройство работает следующим образом.Входной сигнал О с нагрузки инвертораусиленный и ограниченный)подается йа вход элемента 1 И, гдесравчивается с выходным сигналом генератора 4 тактовых импульсов. Выходнойсигнал элемента И, пропорциональныйфазовому углу, подается через фильтр 2на первый вход дифференциального усилителя 3, где сравнивается с опорным сигналом Оор . Усиленный разностный сигнал О подается на вход управляемогогенераторе, 4 тактовых импульсов. С вы-.хода элемента 1 И и с выхода генератора4 тактовых импульсов через соответствующие ждущие генераторы 5 и 6 сигнады подаются на входы элемента 7 вычитания импульсов. Сигнал раэностнойчастоты подаетоя на релейный элемент8, управляющий коэффициентом передачифильтра 2,В работе устройства можно выделитьдва режима - режим захвата и режимнормальной работы, В первом случаечастота инвертора много ниже частотырезонанса нагрузки, При этом частотатока в нагрузке может не совпадать счастотой выходного тока инвертора, ноявляется кратной ей, т.е. превышать еев 2-3 и более раз, На фиг. 2 показанрежим захвата для случая, когда частотав нагрузке в два раза превышает частоту инвертора, На диаграммах приведено:Оьу, - выходной сигнал (напряжениеили ток нагрузки инвертора, усиленныеи ограниченные); О - выходной сигналГгенератора тактовых импульсов, определяющий частоту выходного тока инвертора; Ос - выходной сигнал элемента И,0 - выходные импульсы ждущего геинепатора 6, запускаемого с выхода генерачора 4 тактовых импульсов;,Овыходные импульсы ждущего генератора5, запускаемого с выхода элемента 1 И; Орг - выходной сигнал элемента .7вычитания импульсов. Элемент 1 И работает таким образом что выходной сигнал появляется только тогда, когда на обоих входах имеются сигналы, При этом длительность выходных импульсов элемента И пропорциональна фазовому углу между выходным напряжением генератора тактовых импульсов О и и входным сигналом О вЧастота этих импульсов определяетсячастотой входного сигнала Овх . Длясравнения частот обоих сигналов Ос и Ог их унифицируют с помощью ждущих генераторов 5 и 6, Эти генераторы при поступлении на вход сигнала выдают- импульсы стабильной амплитуды и длительности 04 и Ои, Далее одинаковыеисимпульсы сравниваются в элементе 7 вычитания импульсов. Так как в режиме захвата частоты импульсов на обоих входах не совпадают по времени по указанным причинам, то на выходе элемента вычитания появдчются импульсы разностной частоты, которые воздействуют на релейный элемент, изменяющий коэффициент передачи фильтра, При этом начинает изменяться и выходной сигнал О фильтра 1, подаваемый на вход усилителя 3, Так как выходной сигнал усилителя 0 является управляющим для генератора тактовых импульсов и определяется как где К с - коэффициент усиления усилителя 3, то соответственно изменяетсяи частота генератора. Это изменениечастоты будет происходить до тех пор,пока на выходе элемента вычитания импульсов будут присутствовать раэкостныеимпульсы, т.е. до тех пор, пока частотавходного сигнала не станет равной частоте генератора. На этом режим захватазаканчивается, на нагрузка еше не является настроенной в резонайс. Настройкаосуществляется обычным путем с помощью элемента И, индицируюшего фазовый угол, сигнал которого сравниваетсяпосле фильтрации с опорным сигналом,При этом частота генератора изменяется до тех пор, пока фазовый угол недостигнет требуемого, например, фазовогоугла соответствующего резонансу. В нормальном режиме сигнала на выходе элемента вычитания импульсов нет и, сле5 7414довательно, релейный элемент не воздействует на фильтр.На. фиг. 3 приведен пример конкретнойреализации устройства, где дополнительнообозначены диоды элемента вычитания9, 10, 11), интегрирующий фильтр 12),ключевой элемент (13). Ждущие генераторы 5, 6 могут быть выполнены, вчастности, в виде дифференцирующих цепочек, элемент вычитания 7 - на диодах 109, 10, 11, а релейный элемент 8 - ввиде ключевого элемента с интегрирующим фильтром на входе.Таким образом, предлйгаемое устройство обеспечивает значительно расширенный диапазон частот, при котором возможны нормальный захват и автоподстройкачастоты,20формула изобретения,1. Устройство автоподстройки частоты инвертора, содержащее двухвходовой логический элемент И, первый вход которого является общим входом устройства, а 25 выход через фильтр связан с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого является входом для опорного сигнала, а выход соединен со входом управляемого генератора тактовых им- З 0 пульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона частот, в нем фильтр выполнен управляемым, выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом элемента И, и 35 08 6в него дополнительно введены два ждущихгенератора, элемент вычитания импульсови релейный элемент, причем вход первогождущего генератора соединен с выходом элемента И, вход второго - с выходом генератора тактовых импульсов,выходы обоих ждущих генераторов сое.динены с соответствующими входами элемента вычитания импульсов, выход которого через релейный элемент связан с управляющим входом фильтра.2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что генератор тактовых импульсов выполнен с дополнительным инверсным выходом, связанным совторым ждущим генератором импульсов,причем оба ждущих генератора импульсоввыполнены в виде дифференцирующих цепочек, элемент вычитания импульсов выполнен в виде трех диодов, причем анодпервого из них соединен с.выходом первого ждущего генератора, катод второго -с выходом второго генератора, катодтретьего - со входом релейного элемента,а оставшиеся электроды диодов объединеныа релейный элемент выполнен в видеключевого элемента с интегрирующимфильтром на входе.Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР573899, кл, Н 04 17/04,22.01.7 62. Патент фРГ2206279,кл, Н 02 Ю 3/38, опублик. 03.02.77,741408 3 Подписноемитета СССР 3 33/9 Тираж 11 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Ра