Устройство для управления трехфазнымавтономным инвертором

Сафз Сфеетскми Сецнаектическнв Исеублмк(22) Заявлено 1103.79 (21) 2733963/24-0 5 ввнм )1 о Н 02 Р 13/1 присоединен осударственный комнт СССР ло делам нюбретенкй н открытнй(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫАВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ ь Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано пр построении систем упранления антоном ными инверторами напряжения с широтноимпульсной модуляцией (ШИМ).Известно устройство, содержащее тактовый генератор с заторможенными мультивибраторами, выходы которых соединены со схемой коммутации, генератор опорной частоты, выход которого также соединен со входом схемы коммутации, а выход ее соединен с мостовым инвертором. Заторможенные мультивибраторы преобразуют импульсы тактовой частоты в последовательност импульсов заданной скважности для ступенчатой опроксимации синусоиды. Импульсы генератора опорной частоты поступают на схему коммутации, которая пропускает соответствующие последовательности импульсов на мостовоинвертор 1.К недостаткам данного устройства относится то, что закон модуляции за висит от параметрических измерений в системе и регулиронание выходного напряжения связано с регулированием ряда заторможенных мультинибраторов.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления инвертором с ШИМ на интегральных схе мах, содержащее задающий генератор, выход которого соединен со входами счетчика интервалов и счетчика длительности импульсов, схем совпадения, входы которых соединены с выходами счетчиков, а выходы - со входами схеьол собрания, формиронател трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, преобразователь аналогового управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход через схему запрета - со входами 15 счетчиков длительности импульсов,выход схемы собирания соединен .со вторым входом схемы запрета, а также с первыми входами схем совпадения, вторые входы которых соединены с 20 соответствующими выходами формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а выходы с анодными и катодными группами мостового инвертора. С помощью счетчика интервалов период выходного напряже ния разделяют на равные интерналы, число которых равно числу импульссн управления, а длительность импульсон на каждом интервале счетчик длитель ности представляет рядом последова 809470тельных натуральных чисел, величинакоторых промодулирована по синусоидальному закону. Заданные числа Фиксируют схемами совпадения 2.чедОстатка(,(и данного устройстваявляются недостаточная надежность,та 1( как Возможны сбои в работе счетчика длительности импульсов на каждом интервале из-за некратности частот выходного дапряжения задающегоге оратора н преобразователя аналофйгоного управляющего напряжения в1 Очас".Оту, и н(анысОкая точность таккак не Обеспечивается тОчная Фиксация момента начала ОрмирОВания трех(, =-.(ь изобретения - повышение надежности устройства и Точности соотнетст эи л Вы1 дн(х напряжений закону пресбрсзевания,ПОСтавленная цнль доетИГаетсЯ тЕм, 2 Очто В устройство дгя упоанления трех(Ьазны( автономным иннертором, работающим в ре(име ь"ИМсодержащее задающий генератор тактовой частОты, счетики длительности импульсОВ первые р 5ВХСЦЫ 1(ОТОРЫх СО(ЯДИ ИЕНЫ ВЫХОДОМг;ресбразснате 1 я аналогового управляюЦ ГО НаПРЯМ(=НИ Я В ЧаСТОТУ а ВЫХОДЫпервыи ВХОдами элементОВ сОВпаден.я, вторые Входы которых соединеныс :-.(хо в .,Ом Формирователя трехфазногопрямоугольного напряжения частотымо;",уля(ии, тоетьи - с выходом счетчика интервалов, а первые выходы элементов совпаден(я соединены с соответствующими Входами блока обратной свяЭИ, ВЫХОД КОТОООГО СОЕДИНЕН С ОДНИМиз входов преобразонателя аналоговогоуправляющего напряжения в частоту,Вторые и третьи выходы элементов совпадения - с нь 1 нодами для подключения 40к вентилям анодной и катодной группсоответствующей Фазы иннертора, ачетвертые выходы - с третьими входами счетчиков дпительности импульсов,Введен делитель частоты с синхронизирующим блоком, адин из ныходов которого соединен со вторым Входом преобразователя аналогового управляющего напряжения В частоту и со вторымивходами Счетчиков длительности импульОсов, Второй Выход - со входом счетчика интерналон, первый вход синхэонизирующего блока соединен с выходом задающего генератора тактовойчастоты, второй вход - с выходом формирователя трехфазного прямоугольно-55го напряжения, а третий - с выходомсчетчика интерналон, и делитель частоты, Вход которого соединен с третьим Выходом синхрониэирующего блока, первый выход - со входом Форми Оронателя трехфазного прямоугольногонапряжения, а второй - с четвертимВходом синхронизируюцего блока.Синхронизирующий блок совместнос делителем частоты Фиксирует начало 65 Формирования широтно-модулированноговыходного напряжения, жестко синхронизируя начало каждого интервала сначалом каждого импульса, а такжеуменьшает вероятность сбоев. Установка блоков устройства в исходноесостояние при включении источникапитания осуществляется по рабочимцепям, что повышает надежность устройства.На фиг. 1 изображена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства; на Фиг. 2 - структурнаяэлектрическая схема блока синхронизации; на Фиг. 3 - временные диаграммя,г 1 оясняюцие работу устройства при нключении,Устройство для упранления трехфаэным автономным инвертором , работаюцим н режиме ШИМ (фиг. 1), содержитзадающий генератор тактовой частоты1, счетчика 2-4 длительности импульсов, первые входы которых соединеныс выходом преобразователя 5 аналогоВого упранляюцего напряжения в частоту. Выходы счетчиков длительности импульсов 2-4 соединены с первыми входами элементов совпадения 6-8, вторые входы которых соединены с выходомФормирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции,а третьи - с выходом счетчика 10 интервалов. Первые выходы элементов6-8 совпадения соединены с соответствуюцими входами блока 11 обратной связи, выход которого соединен с первымвходом преобразонателя 5 аналоговогоуправляюцего напряжения в частоту, авторые и третьи - с ветилями аноднойи катодной групп соответствующей Фазы инвертора. В устройстно введенытакже синхронизирующий блок 12, одиниз выходов которого соединен со нторым входом преобразователя 5 аналогового управляюцего напряжения в частоту и со вторыми входами счетчиков2-4 длительности импульсов, второйвыход - со входом счетчика интервалон, пеРвый вход - с выходом задаюцего генератора 1 тактовой частоты,второй вход - с выходом формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения, а третий - с ныходом счетчика 10 интервалов, и делитель 13частоты, вход которого соединен стретьим выходом синхронизирующегоблока 12, первый выход соединен совходом формирователя 9 трехфазногопрямоугольного напряжения, а второйс четвертым входом синхрониэирующегоблока 12. Четвертые выходы элементовсовпадения 6-8 соединены с третьиминходами счетчиков 2-4 длительностиимпульсов,Синхронизирующий блок 12 (фиг.2)выполнен в виде двух элементов 14 и 15задержки импульсов, входы которыхсоединены с выходом задающего генератора, а выходы - со входами элеФормула изобретения ментов 16 и 17 И, выходы последних соединены со входами триггеров 18 и 19, Первые выхолы триггеров 18 и 19 соединены соответственно с первыми входами элементов 20 и 21 И, а вторые - со входами элемента 22 И, Выходы элементов 20 и 21 И соединены с первыми входами э.цементов 23 и 24 ИЛИ . Выход элемента 22 соединен совторыми входами элементов 23 и 24,со вторыми входами счетчиков 2-4длительности импульсов и со входомпреобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту. Выходгенератора 1 тактовой частоты такжесоединен со вторым входом элемента22 И и со вторыми входами логических 15элементов 20 и 21Выход счетчика 10интервалов соединен со вторым входомэлемента 17 И, а выходы делителя 13частоты и формирователя 9 трехфазногопрямоугольного напряжения частоты модуляции соединены со вторым и третьим входами элемента 16 И.При включении устройства триггеры18 и 19 устанавливаются в состояние, разрешающее прохождение импульсов за дающего генератора 1 тактовой частоты с частотой Г = 2 ИГ, где И - число тактовых интервалов, а Г - моделируема частота, через элементы 20 и21 И и элементы 23 и 24 ИЛИ на зход делителя 13 частоты и на вход счетчи- Зка 10 интервалов, С выхода делителя13 частоты импульсы с частотой й=6 Ен подают на вход Формирователя 9 трехФазного прямоугольного напряжения частоты модуляции. В момент времени(Фиг. 3) делитель 13 частоты и Формирователь 9 импульсов 11, устанавливаются в исходное состояние, предшествующее первому интервалу разбиения. Инвертированные напряжения 40 Цзи П, 1 и напряжения П,В и Б ,- поступают на входы элемента16 И, разрешая прохожление этого же импульса Б, задержанного элементом14 задержки, на вход триггера 18, 45 что приводит к его переключению, При этом напряжение П,запрещает прохождение импульсов П на вход делителя 13, а напряжение 0,поступает на вход элемента 22 И, С момента времениФормирователь трехфазного прямоугольного напряжения, не изменяя своего состояния, ждет установки остальных элементов устройства.В момент времени т счетчик 10 интервалов импульсом устанавливается в состояние, предшествующее первому интервалу разбиения. Инвертированные напряжения Цо. ею.4 поСтУпают на вход элемента 17 И, разрешая прохождение этого же импульса П, задер жанного элементом 14 задержки импульсов, на вход триггера 19,что приводит к его переключению. При этом напряжение О 1 озапрещает прохождение импульсов Б на вход элемента 21, а напря жение П,рпоступает на вход элемента 22. В момент совпадения напряжений Ци П, разрешается работа всего устройства управления: импульсы поступают на вход элемента 22 И и с выхода этого элемента - одновременно. на входы делителя 13 частоты, преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту счетчика 10 интервалов и счетчиков 2-4 длительности импульсов, устанавливая последние в нулевое состояние. Выходные импульсы преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту П поступают на входы счетчиков 2-4 длительности импульсов,которые представляют длительности импульсов управления оядом последовательных натуральных чисел, величина которых модулирована на синусоиде. Выходные сигналы счетчиков 2-4 , неся информацию о длительности импульса управления на данном интервале разбиения, поступают на первые входы элементов 6-8 совпадения на вторые вхолы которых поступают выходные напряжения Ью, ,3 счетчика 10 интервалов, неся йнФормацию о порядковом номере интервала, а на третьи входы - выходные напряжения Б 9. П 6 формирователя 9 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, производящие распределение импульсов управления по вентилям инвертора.После сформирования на данном интервале рабиения длительности импульсов тактовой частоты лля каждой фазы элементы 6-8 совпаления Фиксируют данные значения, останавливая счетчики 2-4 и формируя сигнал управления вентилями инвертора, подавая сигнал на блок 11 обратной связи. После совпадения сигналов со всех элементов 6-8 совпадения, т,е. после сформирования максимальнсго по длительности импульса управления, блок обратной связи подает сигнал на остановку преобразователя 5 аналогового управляющего напряжения в частоту. После этого устройство готово к Формированию следующего импульса управления.Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность управления инвертором и точность формирования трехфазного синусоидального напряжения, а также осуществлять независимое регулирование частоты и амплитуды выходного нагряжения во всем диапазоне регулирования. Устройство лля управления трехфаз - ным автономным инвертором, содержащее задающий генератор тактовой частоты, счетчики длительности импульсов, первые входы которых соединены с выходом преобразователя аналогового уиравля ющего напряжения в частоту, а выходыс первыми Входами элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, третьи - с входом счетчика интервс 1 лову а первые ВыхОДЫ злементОВ совпадения соединены с соответствую- шими Входаьи блока обратной связи,.Выход которого соединен с одним из Входов преобразователя аналогового управляюШеГО напряжения в частоту, Вторые и третьи Выходы элементов совпадения с Выводаи для подклю чения к вентилям анодной и катодной групп соответстзю"ей фазе инверто" ра а четвертые . - с третьями Входа ми счетчиков длительности импульсов,Ю ШЕ С Я ю Итог целью повьпеБ я его Надежности и т О"ности соответствия выходных напряжений закону преобразования, оно снаб О жено делителем частоты с синхрониэи- руюцим блоком, один из выходов которого соединен со вторым входом преобраэователя аналогового управляюшегонапряжения в частоту и со вторьвввходами счетчиков длительности им -пульсов, второй выход - со входомсчетчика интервалов, первый входсинхронизируюшего блока соединен свыходом задаюшего генератора тактовой частоты, второй вход - с выходомформирователя трехфазного прямоугольного напряжения, а третий - с выходомсчетчика интервалов, вход делителячастоты ссединен с третьим выходомсинхронизируюшего блока, первый выХОД - со входом формирователя трехфазного прямоугольнсго напряжения,а второй - с четвертым входом синхронизирующего блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 542323, кл . Н 02 Р 13/16, 31.11.77. 2. Электронная техника и автоматика. Под ред. Ю.И .Конева, вып. б,Советское радио, с. 85-88,