Устройство управления двухфазным инвертором

.801 4 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК НМ 7/537; Н 02 М 1/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ(56) 1. Константинов В.Г. Мйогофазные преобразователи на транзисторах.Энергия, 1972, с. 9, рис1-1.2. Авторское свидетельство СССР 9 760328, кл. Н.02 М 1/08, 1980.(54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ, содержащее делитель частоты на счетных триггерах, в каждой фазе тактируемый Эк -триггер и два логических элемента ИЛИ-НЕ, причем прямой выход тактируемогоЗК - триггера первой фазы соединен с первым входом Э, инверсный - с первым входом К тактируемого ЭК -триггера второй фазы, прямой выход тактируе- могоЭК -триггера второй фазы соеди-, нен с первым входом К, а инверсный выход е с первым входом 3 тактируемого 3 К -триггера первой фазы, вторые входы и К тактируемогоЭК -триг. гера первой фазы соединены с инверсным выходом триггера старшего разряда делителя частоты, тактовый вход К-триггера первой Фазы соединен с инверсным выходом триггера среднего разряда делителя частоты, каждый тактируемыйЭК -триггер и элемент ИЛИ-НЕ через усилитель подсоединены к первичным обмоткам соответствующих выходных Фазных трансформаторов, во вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры,.о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения твчности фазового сдвига выходных напряжений и повышения КПД, в него дополнительно введены элемент 2-2 И-ИЛИ-НЕ в каждой Фазе, два синхрониэирующих триггера, измеритель-, ный преобразователь неортогоналънос- "ти фаэ выходных напряжений, дифферей", циальный усилитель и блок регулируемой задержки, причем тактовый вход.; тактируемого ЭК -триггера второй фазы соединен с инверсным выходом второго триггера среднего разряда делителя частоты, тактовый вход которого через блок регулируемой задержки соединен с инверсным выходом триггера младшего разряда делителя частоты, входы 3 триггеров среднего разряда делителя частоты соединены с прямым выходом первого синхронизиру-. ющего триггера, тактовый вход которого соединен с прямым выходом триг 1. гера младшего разряда делителя частоты, вторые входы 3 и К тактируемого-К -триггера второй фазы соединены .с прямым выходом второго триггера старшего разряда, тактовый вход которого соединен с прямым выходом второго триггера среднего разряда делителя частоты, входы Э триггеров старшего разряда соединены с прямым выходом второго синхронизирующего триггера, тактовый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера среднего разряда делителя частоты, первые входы 2 И первого элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ каждой фазы соединены соответстценно с инверсным выходом триггера старшего разряда делителя частоты и прямым выходом тактируемого )К -триггера, а вторые входы 2 И - с прямым выходом триггера старшего разряда делителя частоты и инверсным выходом тактиру-емогоЭК-триггера, первые входы 2 И второго элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ соеди,нены соответственно с прямым, а вторые - с инверсными выходами триггера старшего разряда и тактируемого)К - триггера, вторичные, обмотки выходных трансформаторов в каждой фазе соединены последовательно, а управляющий вход блока регулируемой задержки через дифференциальный усилитель, и измерительный преобразователь неортогональности фаз соединен с выходами фильтров.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и следящего электропривода для преобразования постоянного напряжения в двухфазное переменное напряжение.5Известны .схемы управления двухфаз ным инвертором, выполненные на основе магнитных мультивибраторов 1 1.Недостаток схем состоит в перегрузке силовых транзисторов при на О сыщении сердечников трансформаторов в конце полупериода.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее делитель час тоты .на счетнык триггерах, в каждой фазе тактируемый ЭК -триггер и два элемента ИЛИ-НЕ,причем первые вхо-. ды элементов ИЛИ-НК первой Фазы соединены с инверсным, а первые входы элементов ИЛИ-НК второй фазы - с прямьм выходом триггера среднего разряда делителя частоты, каждый так тируемый К-триггер и элемент ИЛИ вчерез усилитель подсоединены к соот,ветствующим первичным обмоткам, расположенным на общем магнитопроводе, выходных трансформаторов, во вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры, тактовые входы тактируемых 3 К -триггеров соединены с инверсным выходом триггера младшего разряда делителя частоты, прямой выход тактируемого ЭК -триггера первой Фазы соединен с первым входом Э, а инверсный выход - с первым входом 35 К тактируемого ЭК -триггера второй фазы, прямой выход тактируемого Э( - триггера второй фазы соединен с первым входом К , инверсный выход - с первым входом Э.тактируемого тригге О ра первой фазы, вторые входы Э и 1( обоих триггеров соединены пофазно соответственно с инверсным и прямым выходами триггера среднего разряда делителя частоты, а вторые входы ло гических элементоВ ИЛИ-НЕ соединены п,фазно с прямым и инверсным выходам 1 соответствующего тактируемого ЭК - триггера 23Недостатком известного устройства 5 Оявляется отсутствие компенсации Фазового сдвига выходных напряжений, возникающего из-за неидентичности параметров элементов Формирования фаэных напряжений, а также низкий КПД из-за возникновения уравнительных токов при одновременной работе двух первичных обмоток на общем магнитопроводе.Цель изобретения - повышение точности фазовых сдвигов и повышение 60 КПД.Поставленная цель достигается тем что в устройстве управления двухфазным инвертором, содержащем делитель частоты на счетных триггерах, в каж дой фазе тактируемый 1 К -триггер идва логических элемента ИЛИ-НК, при-чем прямой выход тактируемого К -триггера первой фазы соединен с первым выходом 3, инверсный - с первымвыходом ( тактируемого 3( -триггеравторой фазы, прямой выход тактируемого ЭК -триггера второй Фазы соединен с первым входом К, а инверсныйвыход в с первым. входом 3 тактируемогоК-триггера первой фазы, вторые входы 3 и К тактируемого ( -триг.гера первой Фазы соединены с инверс.ным выходом триггера старшего разряда делителя частоты, тактовый входЭК-триггера первой Фазы соединен синверсным выходом триггера среднегоразряда делителя частоты, каждыйтактируемый ЭК -триггер и элементИЛИ-НЕ через усилитель подсоединенык первичным обмоткам соответствующих выходных Фаэных трансформаторовво вторичные обмотки которых включены резонансные фильтры, дополнительно введены элемент 2-2 И-ИЛИ-НЕ вкаждой фазе, два синхронизирующихтриггера, измерительный преобразователь неортогональности фаз выходныхнапряжений, дифФеренциальный усилитель и блок регулируемой задержки,причем тактовый вход тактируемогоЭК-триггера второй фазы соединен синверсным выходом второго триггерасреднего разряда делителя частоты,тактовый вход которого через блокрегулируемой задержки соединен синверсным выходом триггера младшегоразряда делителя частоты, входы Э,триггеров среднего разряда делителя частоты соединены с прямым выхо,дом первого синхрониэирующего триггера, тактовый вход которого соединен с прямым выходом триггера младшего разряда делителя частоты, втсрыевходы 3 и К тактируемого ( -триггеравторой фазы соединены с прямым выходом второго триггерастаршего разряда,тактовый вход которого соединен спрямым выходом второго триггера среднего разряда делителя частоты, входы7 триггеров старшего разряда соединены с прямым выходом второго синхрониэирующего триггера, тактовыйвход которого соединен с инверснымвыходом первого триггера среднегоразряда делителя частоты, первые входы2 И первого элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ каждой Фазы соединены соответственно синверсным выходом триггера старшегоразряда делителя частоты и прямым выходом тактируемого ЭК в .триггера, авторые входы 2 И - с прямым выходомтриггера старшего разряда делителячастоты и инверсным выходом тактируемого л( -триггера, первые входы 2 Ивторого элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ соединены соответственно с йрямыми, а вторые - с инверсными выходами триггера1046879 старшего разряда и тактируемого ЗК -триггера, вторичные обмотки выходныхтрансформаторов в каждой фазе соединены последовательно, а управляющийвход блока регулируемой задержкичерез дифференциальный усилительи измерительный преобразователь неортогональности фаз соединен с выходами фильтров.На фиг. 1 изображена принципиаль"ная электрическая схема устройства; Она фиг. 2 - временные диаграммы выходных напряжений элементов.Устройство управления двухфазныминвертором содержит делитель частоты на счетных триггерах .1-5, .соединенных по схеме сдвоенного двоичного счетчика, из которых триггер 1является младшим, триггеры 2 и 3средними, а триггеры 4 и 5 - старши.ми разрядными триггерами. Триггерысреднего разряда 3 и старшего разряда 5 составляют второй канал де,;ления частоты и соединены с триггером Младшего разряда через блок брегулируемой задержки. Синхронизиру ющий триггер 7 среднего разряда сое"динен,тактовым входом с прямым выходом триггера 1, а прямым выходом -с входами Э триггеров 2 и З.Синхрониэирующий триггер 8 старшего раз.ряда делителя частоты соединен тактовым входом с инверсным выходом триггера 2, а прямым выходом - с входами Э триггеров 4 и 5. Узел формирования прямоугольных напряжений, соответствующих функциям Уолша ЫО 1 1,. З 5состоит иэ тактируемых ЭК -триггеров9 и 10, причем первый вход Э триггера 9 первой фазы соединен с инверсным выходом, а первый вход К - спрямым выходом триггера 10 второй 40фазы, первый вход Э триггера 10 второй,фазы соединен с прямым, а первыйвход К - с инверсным выходом триггера 9. Тактовый вход триггера 9 соединен с инверсным выходом триггера 2 45а тактовый вход триггера 10 - с инверсным выходом триггера 3 делителячастоты. Вторые входы Э и К тригге- ра 9 соединены с инверсным выходом .триггера 4, а вторые входыи )( триг 50гера 10 - с прямым выходом триггера 5,Узелформирования напряжения прямоугольной формы соответствующихфункций УолшаМоР 5 состоит из элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ 11 и 12 в первой. Фа,зе и 13 и 14 во второй фазе.Первые5входы 2 И первого элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ соединены с инверсными выходами триггеров 4 и 5 и прямыми выходами триг- . геров 9 и 10 соответственно фазами, вторые входы 2 И в первой фазе соединены с прямым выходом триггера 4 и инверсньж выходом триггера 9, а во второй фазе - с прямым выходом триг;гера 5 и инверсным выходом триггера 4 ,10. Первые входы 2 И второго. элемента 6 2-2 И-ИЛИ-НЕ соединены с прямым, авторые - с инверсными выходами триггеров 4 и 9 в первой фазе и 5 и 10во второй.Выходы элементов 11 и 12 через инвертирующие усилители 15 и 16 и транзисторы 17 и 18,прямой и инверсныйвыходы триггера 9 через усилители19 и 20 и транзисторы 21 и 22, выходытриггера 10 через усилители 23 и 24и транзисторы 25 и 26, выходы элементов 13 и 14 через усилители 27 и28 и транзисторы 29 и ЗО подсоединены соответственно к первичным обмоткам выходных фазных трансформаторов,31, 32, и 33,34,Один пассивный резонансный фильтрподключен к соединенным последовательно вторичным обмоткам трансформаторов 31 и 32. Он состоит из дросселя 35, конденсаторов 36 и 37 и дросселя 38. Другой пассивный резонансный фильтр, состоящий из дросселя 39,конденсаторов 40 и 41 и дросселя 42,подключен к соединеннью последова-.тельно вторичным обмоткам трансформаторов 33 и 34.Выходные фазные напряжения подсоединены к измерительному преобразователю 43 неортогональности фаэ, выходы которого через дифференциальный усилитель 44 соединены с управляющим входом. устройства б регулируемой задержки.Устройство работает следующим образом.На счетный вход триггера 1 пОдают непрерывную последовательность импульсов частоты 161 , где Ь - выходная частота инвертора. На выходах этого триггера формируются последовательности импульсов 45 (фиг. 2) частоты 81, на прямом выходе триггера 2 делителя формируется последовательность импульсов 46 частоты 4 т,.Синхронизацию триггеров 2 и 3 среднего разряда делителя частоты осуществляют подачей на входы указанных триггеров последовательно сти импульсов 47 с прямого выхода триггера 7.Триггер старшего разряда делителя частоты первого канала формирует по-, следовательность 48 импульсов частоты 21 (фиг. 2).На выходах триггера 9 Формируется последовательность импульсов 49 частоты 1, соответствующая двоичному предсТавлению функции Уолша Ф/а 1 (фиг. 2) .С помощью элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ 11 и 12 из выходных импульсов триггеров 4 и 9. формируются последовательйости импульсов 50, -оответствующие двоичному представлению Функции Уолша Фар 5,На выходе устройства б регулируемой задержки формируется последова 104тельность импульсов 51 частоты 8 тс регулируемым положением заднегофронта. Выходные импульсы устройстварегулируемой задержки поступают натактовый вход триггера 3 среднегоразряда второго канала делителя частоты, на прямом выходе которого Формируется последовательность импульсов52 частоты 4 ЕТриггер 5 старшего разряда второго канала формирует последовательность импульсов 53 частоты 2-, которая может быть сдвинута по фазе относительно выходных импульсов 48триггера 4 на угол 1 2(, где Фугол неоднозначности фазовых передаточных характеристик Фильтров.На выходах триггера 10 Формируется последовательность импульсов 54частоты 1, соответствующая двоичному представлению функции УолшаМЖВ 1второй фазы (фиг. 2), причем фазаимпульсов на выходе триггера 9 опережает фазуимпульсов на выходетриггера 10 на одну четвертую пери"ода частоты 1или 90%ф .С помощью элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ1.3 и;14 из выходных импульсов триггера 5 делителя частоты и триггера9 формируются последовательностиимпульсов 55, соответствующие двоичному представлению функции Уолша ФаЕ 5.При этом напряжения, формируемыеэлементами 2-2 И-ИЛИ-НЕ 11 и 12, совпадают по фазе с выходными напряжениями триггера 9 и являются составля",ющими напряжения первой фазы, а напряжения, формируемые элементами2-2 И-ИЛИ-НЕ 13 и 14, совпадают поФазе с выходными напряжениями триггера 10 и являются составляющиминапряжения второй Фазы,Составляющие напряжения первойфазы после усиления усилителями 15,16 и 19, 20, транзисторами 17, 18 и21, 22 подаются на первичные обмотки трансформаторов 31 и 32, на которых формируются напряжения, соотв-тстнующие функции Уолша %01 5 и%16 1 (56 и 57 на Фиг. 2) .Для Формирования составляющихнапряжений второй Фазы, соответствующих Функциям УолшаФа 0 1 и Юаб(58 и 59 на фиг. 2), аналогично напервичные обмотки трансформаторов33 и 34 подаются усилителями 19,20и 15, 16 и транзисторами 21, 22 и,17, 18 соответственно. На соединенных последов атель но вторичных обмотках трансформаторов 31, 32 и 33, 34 формируются ступенчатые квазисинусоидальные напряжения соответственно первой 60, ивторой 61фаз, которые преобразуются в синусоидальные с помощью резонансных фильтров, образованных 35-38 и 39-42,Формирование составляющих фаэныхнапряжений, соответствующих Функциям уолша, индивидуальными трансформаторами обеспечивает высокий КПДустройства.При коэффициентах трансформации,пропорциональных коэффициентам присоответствующих функциях Уолша, разложения синусоидальной Функции в рядУолша - Фурье обеспечивается условиенаилучшей аппроксимации, при которомамплитуда каждой ступени квазисинусоидального выходного напряженияудовлетворяет выражениюВ =ВЬвс 12 щ-",20 где,п - чйслоформируемых ступеней.В качестве дросселей параллельных;резонансных контуров фильтров могут,использоваться индуктивности рассе-яния обмоток устройства, питаемого25.сформированным двухфазным напряжением, например индуктивности рассея-.ния обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора (38 и 42на фиг. 1) .Выходные Фазные напряжения резо".нансных Фильтров поступают на векторомерный измерительный преобразова;тель 43 неортогональности фаз,выпол"ценный, например, на основе фазочувствительного выпрямителя с сумма-разностными цепями,. выходное напряжениекоторого пропорционально отклонениюот ортогональности выходных фазныхнапряжений,Выходное напряжение измерительно"40 го преобразователя подается на входы дифференциального усилителя 44,выход которого подключен к управляющему входу блока б регулируемой за.держки, изменяя скважность выходных45 импульсов пропорционально величинеи полярности управляющего напряженияпричем нулевое значение управляющего напряжения соответствует скважности выходных импульсов, равной5 О дна.При этом сформированные составляющие напряжения второй фазы смещеныпо отношению четверти периода на ве/личину угла сдвига Фаз выходных напряжений 9 за счет неидентичностипараметров резонансных Фильтров собратным знаком (60 и 61 на фиг. 2) .Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает повышенную точ.ность Формирования и однозначностьф сдвига фаз синусоидального двухфазного напряжения.1046879 лиал ППП "Патент", Ужгород,ул.Проектн 4 ВНИИПИ Заказ Тираж 687 По 748/5 исное