Способ управления инвертором тока преобразователя частоты и устройство для его осуществления

(19 (11 А 1 З/Зо и Н ЫТИЙНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О К АВ ТОРСИ риоду частоты выходи тора после изменения рующего сигнала, в р формируют вышеуказан тельность импульсов го т уров зуль ую п прав ка инверя модулиате чего следоваения. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(71) Завод-ВТУЗ при Московском автомобильном заводе им,И.А.Лихачева(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 601790, кл. Н. 02 М 7/515, 1978.2. Авторское свидетельство СССРР 580618, кл. Н 02 М 7/515, 1976.3. Авторское свидетельство СССРВ 907756, кл. Н. 02 Р 13/16, 1980,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ ТОКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ .И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (571 1. Способ управления инвертором тока преобразователя частоты, заключающийся в том, что задают двухуровневый модулирующий сигнал переменной частоты и скважности, каждый уровень которого соответствует определенной частоте выходного тока инвертора, и формируют последовательность импульсов управления, которую затем распределяютпо цепям управления силовых тиристоров инвертора, о т л и ч а ю щ и й - . с я тем, что,.с целью повышения надежности и устойчивости работы пре.образователя, задают частоту последовательности импульсов управления больше частоты выходного тока инвертора в число раз, кратное четырем, а при изменении уровня модулирующего .сигнала формируют первый временной интервал между импульсами управ-. ления, равный полупериоду частоты выходного тока инвертора до изменения уровня модулирующего сигнала, второй временной интервал - равный сумме четвертей периодов частот, соответствующих уровням,модулирующего сигнала, а последующие временные интервалы формируют равными полупе 2. Устройство для управления инвертором тока преобразователя часто- . ты, содержащее задатчики частоты, подключенные через переключатель, управляющие входыкоторого соединены с выходами первого асинхронного Р 5-триггера, к выходу генератора импульсов, распределитель импульсов, управляющими входами подключенный к противофазным выходам управляемого по частоте и скважности модулятора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости работы преобразователя,оноснабжено блоком запуска, последовательно соединенными Т -триггером и первым формирователем коротких импульсов, вторым асинхронным Нб-триггером, двумя синхронными 0 К -триггерами, четырьмя элементами И вторым формирователем коротких импуль сов, элементом ИЛИ, причем вход й ,второго асинхронного й 5 -триггера сое динен с выходом блока запуска, входы которого подключены к выходам модулятора, вход 8 второгоасинхронного 85-триггера через второй формирователь коротких импульсов и первый эле мент И соединен с прямыми выходами обоих синхронных УК-триггеров, инверсный выход первого синхронного ЭК-триггера .подключен к К -входу вто рого синхронного ,7 К -триггера и первому входу второго элемента И,. второй .,вход которого соединен с инверсньщ выходом второго синхронного ЭК -триггера, выход вышеуказанного элемента И подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с противофазными выходами модулятора, а выходы - с К1066030 и б -входами первого асинхронного ЙЯ-триггера, выходы распределителя импульсов через элемент ИЛИ подключены к входу синхронизации первого синхронного ЗК-триггера, вход К которого соединен с инверсным выходоь, чторого асинхронного Н 5 -триггера,Изобретение относится к электротехнике в частности к системам управФления преобразователями частоты,работающими на несколько нагрузок врежиме широтно-импульсной модуляции. 5Известны способ и устройство, егореализующее, при котором для ограничения перенапряжений на тиристорахинвертора аноды анодной группы тиристоров и катоды катодной группы подключены к отпайкам дросселей фильтра 1 Ц.Недостатком данных способа и устройства является невозможность эффективного ограничения перенапряженийпри ступенчатых изменениях частотыинвертора.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ управления преобразователем, в котором обеспечиваетсяцентрализованное питание нескольких 20нагрузок в режиме широтно-импульсноймодуляции мощности. 23 .й указанном способе ступенчатоеизменение частоты инвертора при коммутации тока с одной нагрузки на 25 другую является режимным. Поэтому внем особенно важно обеспечить снижение перенапряжений, которые могутиметь место при ступенчатом изменении частоты вследствие появления 30ереходной апериодической или колебаельной низкочастотной составляющейнапряжения на последовательном контденсаторе, Кроме того, такие колеба-.ния напряжения .на последовательном ,.35конденсаторе приводят к колебаниямугла запирания инвертора, в результате чего .инвертор, вполне устойчивый в статическом режиме, в переход.ном режиме может оказаться неустойчи 40вым. Причем, если в статическом режиме постоянную составляющую напряжения на последовательном конденсаторе можно устранить с помощью шунтирующего дросселя, то в переходных режимах возникающую низкочастотную составляющую таким образом устранить не удается. Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для управления Опреобразователем, содержащее генеравыход генератора импульсов соединен с входом Ф -триггера и входом синхронизации второго синхронного ЗК -триггера, а выход первого формирователя коротких импульсов подключен к информационным входам распределителя импульсов. тор импульсов, источник управляющего сигнала, элемент сравнения, усилители и распределители импульсов, а также модулятор импульсов управления распределители импульсов по полумостам и задатчики частоты и скважности. Причем вход модулятора соединен с выходом задатчика частоты модулятора, а выход - с входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом эадатчика скважности, а выходы схемы сравнения через триггер соединены с соответствующими входами распределителя импульсов по полу- мостам 33 .Цель изобретения, - повышение надежности и устойчивости работы преобразователя за счет устранения перенапряжений и колебаний угла запирания инвертора в переходном режиме при ступенчатом переходе тока с одной нагрузки на другую, если нагрузки работают на разных частотах, или при ступенчатом изменении частоты инвертора при его работе на одну нагрузку. Поставленная цель достигается тем, что в слособе управления инвертором тока преобразователя частоты, заключающемся в том, что задают двухуровневый модулирующий сигнал переменной частоты и скважности, каждый уровень которого соответствует определенной частоте выходного тока инвертора, и формируют последовательность импульсов управления, которую затем распределяют по цепям. управления силовых тиристоров инвертора, задают частоту последовательности импульсов управления больше частоты выходного тока инвертора в число раэ, кратное четырем, а при изменении уровня модулирующего сигнала формируют.первый временной интервал между импульсами управления, равный полупериоду,частоты выходного тбка инвертора до изменения уровня моду- лирующего сигнала, второй временной интервал - равный сумме четвертей периодов частот, соответствующих уровням модулирующего сигнала, а последующие временные интервалы формисруют равными полупериоду частоты вы"ходного тока инвертора после изменения уровня модулирующего сигнала, врезультате чего, формируют вышеуказанную последовательность импульсов управления.Устройство для управления инвер-тором тока преобразователя частоты,содержащее задатчики частоты, подключенные через переключатель, управляющие входам которого подключены с выходами первого асинхронного ВЗ -триггера, к выходу генератора импульсов,распределитель импульсов, управляющими входами подключенный к противофазНым выходам управляемого по частоте 15и скважности модулятора, снабженоблоком запуска, последовательносоединенными Т-триггером и первымформирователем коротких импульсов,вторым асинхронным Й 5 -триггером,двумя синхронными ЭК -триггерами,четырьмя элементами И, вторым формирователем коротких импульсов, элементом ИЛИ, причем вход Й второго асинхронного 85 -триггера соединен свыходом блока запуска, входы которогоподключены к выходам модулятора, вход5 второго асинхронного ЯЯ -триггера .через второй формирователь короткихимпульсов и первый элемент И соединен с прямыми выходами обоих синхронных ЗК -триггеров, инверсный выходпервого ЭК -триггера подключен кК-входу второго синхронного 7 К-триггера и первому входу второго элемента Й, второй вход которого соединен З 5с инверсным выходом. второго синхрон-ного ЗК -триггера, выход вышеука- ,.занного элемента И подключен к первым входам третьего и четвертого элемен тов И вторые входы которых соедине ны с противофазными выходами модулятора, а выходы - с К и Я -входами первого асинхронного Й 8 -триггера,выходы распределителя импульсов чеРез элемент ИЛИ подключены к вхо ду синхронизации первого синхронного ЗК -триггера, вход К которого соединен с инверсным выходом второго асинхронного Й 5 -триггера, выход генератора импульсов соединен с входом Т-триггера и входом синхронизации второго синхронного ЗК -триггера, а выход первого формирователя коротких импульсов подключен к информационным входам распределителя импульсов,На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства,реализующего способ;на фиг.2 - схема счетного блока; на фиг.3 - диаграммы, поясняющие работу счетного блока.Устройство для управления состоит 60 из двух или более) задатчиков 1 и 2 частоты, определяющих частоту инвертора при его работе на первую и вто- . рую нарузку, переключателя 3 сигнала, задающего частоту, который, в сяою очередь. состоит из двух ключей 4 и 5 и суммирующего элемента 6, генератора 7 импульсов, триггера 8, формирователя 9 коротких импульсов, распределителя 10 импульсов по полумостам, который состоит из двух элементов И 11 и 12, распределителей 13 и 14 импульсов по. группам тиристоров, триггера 15, блока 16 запуска, блока 17 счета ймпульсов и модулятора 18, которыи. в свою очередь состоит из источника 19 сигнала, задающего частоту генератора 20 напряжения пилообразной формыисточника 21 сигнала управления скважностью, блока 22 сравнения и триггера 23, а также вентилей 24 и 25 на элементах .И.Блок счета импульсов выполнен на В 5-триггере 26, синхронных ЭК тригге- . рах 27 и 28, элементах И 29 и 30, формирователе 31 коротких импульсов по переднему фронту, элементе ИЛИ 32.Схема работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии включены те полумосты инвертора, которые осуществляют питание первой нагрузки. При этом сигнал задатчика 1 частоты поступает через переключатель 3 на генератор 7 импульсов и генератор вырабатывает импульсы с частотой, вчетверо превышающей частоту первой нагрузки. Далее частота делится на два триггером 8 и из выходного сигнала триггера 8 формируются короткие импульсы той же частоты с помощью Формирователя 9. Далее импульсы проходят через распределитель 10 импульсов по полумостам и распределитель .13 импульсов по группам тиристоров и подаются на те полумосты инвертора, которые соединены с первой нагрузкой.Переход от одной нагрузки к другой происходит при изменении сигнала модулятора 18. Модулятор 18 работает следующим образом. Источник 19 сигнала управления;частотой модуляции задает частоту работы генератора 20 напряжения пилообразной формы, Сигналы с выходов генератора 20 и источника 21 сигнала управления скважностью по-ступают на входы блока 22 сравнения, которая при .равенстве входных сигналов вырабатывает сигналы, переключающие триггер 23.В первом устойчивом состоянии триггера 23 сигнал "1" с его прямого выхода поступает на элемент И 11 Распределителя по полумостам, при этом на элемент И 12 поступает сигнал ф,О", блокируя прохождение сигналов на его выход. Во втором устойчивом состоянии триггера 23 сигнал ф 1" поступает на элемент И 12, а "О" - на элемент И 11,.что обеспечивает работу второй нагрузки.В общем случае оптимальные рабочие частоты первой и второй нагрузок могут быть различными. Поэтому для4.обеспечения работы инвертора на каждую из нагрузок с оптимальной.для нее частотой в схеме предусмотрено два задатчика 1 и 2 частоты работы инвертора.Блок 16 запуска вырабатывает сигнал разрешения начала счета для блока 17 счета импульсов при каждом измене. нии состояния триггера 23., Блок 17 начинает работать после каждого срабатывания модулятора и обеспечивает при изменении алгоритма раздачи импульсов управления Tо тиристорным группам сохранение временного интервала между последним. импульсом управления тиристорами по-;15 лумоста, .подключенного к нагрузке, прекращающей работу, и первым импульсом управления тиристорами полумоста, . поцключенного к нагрузке, вступающей в работу, равным полупериоду часто О ты - нагрузки, прекращающей работу, а следующий временной интервал между импульсами управления Формирует равным(переходный цикл) и, наконец, последующие интервалы 25 (до следующего срабатывания модулятора) Формирует равными , . Для выполнения этого алгоритма блок 17 (фиг.З) воспринимает первый после переключения модулятора (момент или 12 ) иМпульс управления тиристорами (момент 1 з) , вступающего в работу полумоста и в момент поступления очередного импульса генерато-. ра 7 1 момент 1 ц ) через интервал времени Т /4 выдает сигнал на ключи4.24 и 25, поле чего происходит практически мгновенное изменение частотй генератора 7 импульсов с частоты 4 ф иа 4 . При этом длительность переодноо цикла оказывается равной 0+Т 24На вход й триггера 26 сигнал подается с блока запуска, а его инверсный выход подключен к К -входу триггера 27, на вход С которого поступа ют короткие импульсы с выхода элемента ИЛИ 32 с частотой 2 1. частота.работы инвертора). Инверсный :выход Ц триггера 27 соединен с одним входом первого элемента И 29 5 О и с входом К триггера 28, а прямой выход триггера 27 - с одним из двух входов второго, элемента И 30, втоой вход которой подключен к прямовыходу триггера 28. Инверсный з. вход триггера 28 соединен с вторым входом первого элемента И 29, а его выход связан с триггером 15. На входы 7 триггеров 27 и 28 блока 17 подается сигнал "1", для чего они через резистор не показан) подключаются к выходу блока питания цифро-. вых микросхем. Выход элемента И 30 подключается к входу формирователя 31, выход которого связан с 3-входом триггера 26,Блок 17 работает следующим образом.Пусть в исходном состоянииинвертор работает на первую нагрузку с частотойи задающий генератор 7 вырабатывает импульсы с частотой 4 5. При этом на прямыхвыходах триггеров 26-.28 присутствует сигнал "1" При переходе модулятора из исходного состояния в противоположное (момент 1 или 1) блокзапуска выдает импульс на й -входтриггера 26, в результате чего наинверсном выходе этого триггера по-является сигнаЛ "1 ф. Этот сигнал поступает на К-вход триггера 27 и наего прямом выходе после поступленияпервого же импульса удвоенной частоты 2 1 З) сигнал изменяется с "1"г-, а фна О,а на инверсном выходе - с "0",на "1". В результате этого на входтриггера 28 поступает сигнал "1"и после прихода следующего импульса,задающего генератора 7 (момент 1)на его инверсном выходе вместо "0"появляется "1", Вместе с .тем состояние выходов триггера 27 в этот момент не изменяется и поэтому в момент 1 на выходе элемента И 30вместо "О". появляется "1" и происходит изменение состояния триггера 15С приходом следующего импульса генератора в момент 1 триггеры 27 и 28вновь меняют свое состояние и наих прямых выходах появляется "1".Такой же сйгнал появляется на выходе элемента И 5. На выходе Формирователя 31 возникает короткий импульс,который поступает на 8 -вход триггера 26 и на его прямом выходевновь появляется сигнал "1", В результате этого блок 17 возвращаетсяв исходное состояние и будет находиться в ием до поступления очередного импульса с блока запуска,Таким образом, изобретение.позволяет повысить надежность и устойчивость работы. устройства.е Зака филиал ППП "Патент", г.у род, ул,Проектная,Люка лоуска 11057/58 Тираж 671 ВНИИПИ Государственн по делам иэобретени 113035, Москва, Ж,г.о