Преобразователь частоты

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК И 5/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ)313,ство СССР 3/16, 198 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ,содержащий симисторный блок с самогашением и двумя выходами, вход которого предназначен для подключенияк питающей сети, усилитель разнополярных импульсов с включенным навыходе первым выводом первого резистора, формирователь импульсов с нротивофазными выходами, задатчик, источник опорного напряжения, выпол- .ненный в виде двух одинаковых двуханодных стабилитронов, соединенныхпоследовательно, общая точка которых,соединена с общим проводом устройства, свободные выводы стабилитронов предназначены для подключениячерез второй резистор и третий двуханодный стабилитрон к питающей сети,двухполупериодный выпрямитель, о тл и ч а ю ц и й с я тем, что, сцелью расширения диапазона регулирования выходного напряжения, он снабжен двумя элементами И, блоком реверса фазы импульсов, блоком силовых ключей, включенных по схеме перекрестного переключателя, интегратором, задатчик снабжен нуль-органом, управляемым генератором импульсов счетчиком, дешифратором, переключателем и КБ-триггером, причем вход формирователя импульсов предназначен для подключения к питающей сети, а его противофазные выходы соединены с первыми входами соответствующих элементов И и входом блока реверса импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, информационные входы которого соединены с выходами симисторного блока, а выходы предназ.начены для подключения к нагрузке, выход симисторного блока через интегратор и управляемый генератор соединен со счетным входом счетчика, вход сброса которого через нуль- орган предназначен для подключения к питающей сети, выходы счетчика через дешифратор и переключатель соединены с Б- и К-входами КЯ-триг.гера, выход которого соединен с вторыми входами элементов И, выходы элементов И соединены с управляющи,ми входами усилителя разнополярных импульсов, входы питания которого подключены параллельно первому и второму двуханодным стабилитронам и входу двухполупериодного выпрямителя, выход которого соединен с конденсатором и с цепями питания информационных блоков преобразователя, второй вывод первого резистора подключен к управляющему входу симисторого блока.1 1173Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов автоматизированном электроприводев системах автоматического регулирования и в робототехнике. 5Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения преобразователя.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства, на 4 дгг. 2 - временные 10диаграммы: А - опорного синусоидального напряжения, Б - высокочастотного преобразования на одной из обмоток электродвигателя, В - импульсовна управляющем электроде симистора, 15Г - динамического состояния выходныхшии дешггфратора, на фиг; 3 - диграмма сдвига (А, Б) и изменения Фазы(А, В) высокочастотного сигнала приреВерсе электродвигателя201 реобразователь частоты содержитсимистор 1, два элемента 2.1, 2,2иидуктивности, два импульсных элемента 3,1 и 3,2 и две цепочки последовательно соединенных элементов кон деисатор - диод 4,1, 5,1 и 4.2, 5.2),входящие в состав симисторного блока 6, усилитель 7 разнополярных сигналов, выпрямитель 8, двухполупериодиыи Формирователь 9 импульсов, источ-З 0иик опорного напряжения в виде двухдвухаподных оцинаковых стабилитроиов 10 и 11 конденсаторов 12 и 13,,цвухаиодного стабилитрона 14 и резистора 15 интегратор 16 в канале обР35ратной связи, задатчик 17, элементы И 18 и 19, четыре ключа 20,1-20,4,блок 21 реверса Фазы импульсов, состоящгш из двух элементов ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2.1 и 22.2, Ключи 20,1-20,440входят в состав блока 23, нуль-орган 24, счетчик 25 с дешифратором 26,переключатель 27 и генератор 28 - всостав задатчика 17, тиристоры 29 и30 с ограничительными резисторами4531, 1, 31.2 и 32 - в состав усилителя разнополярных импульсов 7. Обмотки управления 33 и 34 исполнительного электродвигателя 35 соединены свыходами блока. 23,Устройство работает следующимобразом.Задатчик 17 (фиг. 1) формирует сигнал широтно-импульсного управления в соответствующей фазе В полу- периода переменного напряжения(Фиг. 2 А), а симисторный блок 6 модулирует заполненную часть синусоиды,501обеспечивая на обмотках управле- . ния 33 и 34 рабочие высокочастотные напряжения со сдвигом фазы 90 эл.град. при соответствующихпереключениях ключей 20.1-20.4 (фиг, 3 АБ и АВ и на фиг. 2 Б), Источник опорного напряжения формирует посредством выпрямителя и фильтровых конденсаторов 12 и 13 плюс-минус-постоянные напряжения относительно нулевой точки (1) устройства дпя питания элементов схемы и для коммутации симистора 1 разнополярными импульсами в соответствии с полярностью полупериода переменного напряжения (Фиг, 2 В). Усилитель 7 усиливает сигнал управления, формируемый элементами 2 И 18 и 19 в соответствии с фазой О, которая задается уставкой переключателя 27 задатчика 17, и с полярностью полупериода синусоиды и определенным состоянием выхода формирователя. Тиристоры 29 и 30 упомянутого усилителя 7 выполняют роль ключевых элементов, коммутирующих симистор 1 разнополярными импульсами (фиг. 2 В).Рассмотрим процесс формирования высокочастотного напряжения модуляции (Фиг. 2 А) в четные и нечетные полупериоды напряжения сети Г. В положительньпг полупериод плюс- потенциал, приложенный к элементу 1, вызывает заряд конденсатора 5.1 через диод 24, 1 и конденсатора 5.2 через элемент 2,1 и первичную обмотку импульсного элемента 3.1, Когда напряжение на конденсаторе 5,2 достигнет уровня отпирания симистора 1 по аноду (при плюс- потенциале на его управляющем электроде в фазе В ), то происходит разряд конденсатора 5,2 через открывшийся симистор 1, первичную обмотку импульсного элемента 3.2, элемент 2.2. Разряд конденсатора 5,1через симистор 1 ограничен встречно"включенным диодом 4.1. В процессезаряда конденсатора 5.2 Формируетсявысокочастотньпг импульс на вторичнойобмотке импульсного элемента 3,1(Фиг. 3 А), а в процессе его разряда через симистор 1 - на вторичной обмотке импульсного элемент 3,2 (Фиг 3 Б). 11 ри соответствующих параметрах элементов, имнги.сь сдвинуты на 90 эл, грал,3 1173501 4В дальнейшей фазе О в положительный полупериод напряжения сетиГ к обмоткам управления 33 и 34электродвигателя 35 при соответствующих открытых входах-выходах ключей 20, 1-20,4 (фиг, 1) прикладываются последовательности высокочастотных импульсов напряжения с фазовым,сдвигом 90 эл. град что вызываеткрутящий момент на валу электродви Огателя, пропорциональный заполнениюсинусоиды в приближении. Амплитудаформируемых последовательностей высокочастотных импульсов вследствиеэффекта насыщения импульсных элементов 3.1 и 3.2 в приближении постоянна.В отрицательный полупериод напряжения Г ввиду симметрии схемы симиссторного блока 6 роли конденсаторов 5.1 и 5.2 меняются, Это вызывает первоначальное формирование высокочастотного,импульса на вторичнойобмотке импульсного элемента 3,2 иФормирование с фазовым сдвигом высокочастотного импульса на вторичнойобмотке импульсного элемента 3.1(фиг. 3 В,А),В начале отрицательного полупериода формирователь 9 (фиг, 1) переключается. в состояние, котороеобеспечивает проводящее состояниесоответствующих входов-выходов ключей 20. 1-20.4. Это сохраняет знакфазового сдвига последовательностейвысокочастотных импульсов на управляющих обмотках электродвигателя 35З 5и знак крутящего момента в положительный и отрицательный полупериодысинусоиды. 50 Нуль-орган 24 задатчика 17 в мо менты перехода синусоиды через нуль формирует строб-импульсы, обнуляющие счетчик 25 в начале каждого полупериода напряжения Г . Генератор 28 формирует импульсы заполне ния этого счетчика, что последовательно коммутирует выходные шины дешифратора 26, начиная с младшей (фиг, 2 Г). В момент времени через переключатель 27 "1" коммутирует вторые входы элементов И в фазе О, а на первые их входы передаются состояния выходов формирователя 9, определяемые четностью полупериодов напряжения Г 55Таким образом, в положительный полупериод логическую единицу формирует элемент И 18, а в отрицательный - И 19, которые коммутнруют управляемые по управляющему электро ду тиристоры 29 и 30 через ограничительные резисторы 31.1 и 31.2, В положительный полупериод в соответствии с диаграммой В (Фиг. 2) открывается тиристор 29, в отрицательный полупериод - тиристор 30. Обеспечивается широтно-импульсная коммутация симистора 1 разнополярными импульсами в соответствии с полярностью приложенного к его силовым электродам напряжения сети Гс (фйг. 2 В). Это вызывает рассмотренную высокочастотную модуляцию заполненных по фазе 0 полупериодов синусоиды (Фиг. 2 А).По каналу обратной связи посредством интегратора 16 осуществляется стабилизация скорости электродвигателя 35. Пусть, например, в результате возмущающих факторов колебания напряжения, изменения температуры и т.д. изменилась частота высокочастотного преобразования синусоидаль ного напряжения (синус-преобразования) в сторону увеличения частоты. На выходе интегратора 16 Формируется более высокий уровень постоянного напряжения, что вызывает изменение частоты генератора 28 в сторону уменьшения. Это изменяет фазу О заполнения таким образом, что обеспечивается противодействие возмущающему фактору, и вызывает стабилизацию скорости электродвигателя. Блок 21 переключается в другое состояние при подаче нв вход управления "1" вместо "0". Очевидно, что при подаче на вход управления "0" блок 21 вновь переключается в исходное состояние. Реверс фазы импульсов в блоке 21 определяет возможность переключения обмоток управления 33 и 34 посредством ключей 20.1-20.4 с подключением их соответственно к выходам (а-б) и (в-г) импульсных элементовф 3.1 и 3.2 (фиг.1) или в последовательности (в-г) и (а-б), что обеспечивает реверсирование электродвигателя 35. Модуляцией входа. управления блока 21 (фиг. 1) "1" и "0" при изменяющейся частоте сигнала управления обеспечивают широкий диапазон изменения момента противовключения электродвигателя 35 и подход исполнительного органа к положению позиции без "выбега". Сле 1173501довательно; принудительное переключение элемента 21 при необходимости торможения противовключением при подходе к позиции либо изменение фазы опорного напряжения на 180 эл,град, изменяет знак крутящего момента электродвигателя.Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с базовым является (при достигнутых высоких технико-экономических показателях) отсутствие трансформаторов в цепях питания, снижающих надежность и значительно увеличивающих габариты и массу подобных устройств, Предлагаемое устройство позволяет создать простую твердотельную специализиро О ванную интегральную схему.1173501 8. Я Составитель С.ЛузановТехред С.Иовжий Корректор В.Гирняк Волощ Редак Тираж сударственного ам изобретений осква, Ж, Рлиал ППП "Патент", г.ужгород,ектная каз 5076/53 ВНИИПИ Го по дел 113035, М646 Подписикомитета СССРи открытийушская наб., д. 4