Цифровое устройство для управления инвертором

. СОЮЗ СООЕТСНИХсаицмпаювиРЕСПУБЛИН Е И 3(50 Н 02 Р 13/18 Я Авторскому свидетельству В.В.П ий и ехан кированктроатиэииоэл во СССР Авторское свидетел 69, кл. Н 02 Р 13/18 Авторское свндетельс вке У 3439482/24-67,.02 Р 13/18, 1982. 1978.во ССС по зкл е МСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР САНИЕ ИЗОБР(71) Научно-исследовательститут автоматики и электропри Томском институте автоных систем управления и радники(54) (57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и распределитель, аналого-цифро.вой преобразователь и й каналовуправления, каждый из которых содержит два Р -триггера, 3 -входпервого из которых соединен с входом первого формирователя короткихимп,льсов, с первым входом элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с соответствующимпервым выходом распределителя, соответствующий второй выход распределителя, сигнал на котором, сдвинутна 90 по отношению к первому, соединен с вторым входом элементаИСКЛЮЧАОЦЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и через первый элемент ЦЕ спервым входом второго элемента И,вторые входы элементов И соединеныс вторым выходом задающего генерато-ра, их высоды подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, и второй элемент НЕ, о т л и" ч а ю щ е е с я темнто, с целью повышения надежности, каждый канал управления снабжен элементом ИЛИ, вто рым формирователем коротких импульсов, четырьмя элементами ЗИ-НЕ, элементом 2 И-НЕ, а Э-триггеры снабжены 5 - и В -входами, причем .счетный вход первого 2 -триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, 5 - и 9 -входы подключены соответственно к выходам первого и второго ,элементов ЗИ-НЕ, первые входы кото-. рых соединены с выходом первого фор"Ф мирователя короткчх импульсов, вторые входы подключены к первым входам элемента ИЛИ и элемента 2 И-НЕ и к выходу блока сравнения кодов, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с третьим. входом первого элемента ЗИ-НЕ и через второй элемент НЕ - с третьим входом второго эле-. мента ЗИ-НЕ, счетный вход второго З -триггера соединен с выходом элемента 2 И-НЕ, 1) -вход- с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 5 -в и К -входы - соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соедн иены с выходами первого З-триггера, вторые входы соединены с вторыми входами элементов ИЛИ и 2 И-НЕ и с выходом первого элемента НЕ, третьи входы через второй формирователь корот 1127067ких импульсов соединены с прямым вы ходом первого ".б -триггера.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления многофазными автономными ннверторами.Известно многоканальное устройство 5 для управления инвертором, содержащее и каждом канале фазосдвигающий блок, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов, элемент ИЛИ"НЕ, тактируемый 88 -триггер и Формирователь счетных импульсов. Каждый канал управления формирует две последовательности управляющих импульсов, одна из которых сдвинута относительно синхронизирующего сигнала на угол 0 в сторону отставания, а другая - на тот же угол в сторону опережения Я.Недостатком устройства является невысокое. быстродействие и несиммет О рия между каналами, что приводит к , низкому качеству выходного напряже иия инвертора в установившихся и переходных режимах.25Наиболее близкии к предлагаемомуявляется цифровое устройство для управления инвертором, содержащее последовательно соединенные задающийгенератор и распределитель аналого";ФЗОцифровой преобразователь и й каналов управления, каждый из которыхсодержит два Э -триггера, Э -входпервого из которых соединен с входомпервого формирователя коротких импульсов, с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЭЩЕЕ ИЛИ и с соответствующим ,первым выходом распределителя, соот-,ветствующий второй выход распределителя, сигнал на котором сдвинут на .90 но отношению к первому, соединен фОс вторым входои элемента ИСКЛЮЧАВЩЕЕИЛИ, выход которого соединен с первьк входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, вторые входы ф 5элементов И соединены с вторым выходом задающего генератора, их выходы подключены соответственно к сумиирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого 4 юрмирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналогоцифрового преобразователя, и второй элемент НЕ 2,Недостатком устройства является невысокая надежность, так Как нормальная работа устройства возможна только в том случае, когда код на выходе аналого-цифрового преобразователя отличен от нуля и не превышает максимального кода на выходах реверсивного. счетчика, В противном случае сигнал на выходе блока сравнения кодов остается неизменным, что приводит к аварии и инверторе. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем исключения аварийных режимов.Поставленная цель достигается тем, что в цифровом устройстве для управления инвертором, содержащем последовательно соединенные задающий генератор и распределитель, аналогоцифровой преобразователь и О каналов управления, каждый из которых содержит два Р -триггера, З -вход первого из которык соединен с входом первого формирователя коротких импульсов е первым входом элемента ИСЮЗОЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с соответствующим первым выходом распределителя, соответствующий второй выход распредели.- )теля, сигнал на котором сдвинут на 90 по отновеиию к первому, соединенос вторым входои элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ, выход которого соединен с первймвходом первого элемента И и через первый элемент ЙЕ с первым входои .второго элемента И, вторые вхо ды элементов И соединены с вторым выходом. задакщего генератора, их выходы подключены соответственно к сумми1127067 рующему и вычитающему входам ревер.сивного счетчика, вход установки которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, выходы соединены с одними входами блока сравнения кодов, другие входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, и второй элемент НЕ, каждый канал управ ления снабжен элементом ИЛИ, вторым 10 формирователем коротких импульсов, четырьмя элементами ЗИ-НЕ, элементом 2 И-НЕ, а П -триггеры снабжены б - и я -входами, причем счетный вход первого 1) -триггера соединен 15 . с выходом элемента ИЛИ, 5 в . и Ц -входы подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соедцнены с выходом первого формирователя короткихимпульсов, вторые входы подключены к первым входам элемента ИЛИ и элемента 2 И-НЕ и к выходу блока сравнения кодов, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ И соединен с 25 третьим входом первого элемента ЗИ-НЕ,и через второй элемент НЕ-с третьим входом второго элемента ЗИ-НЕ, счетный выход второгоЗ -триг- гера соединен с выходом элемента12 И-НЕ, 0-вход - с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 5 - и К -входы - соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ЗИ-НЕ, первые входы которых соединень с выходами первого З -триг35 гера, вторые входы соединены с вторыми входами элементов ИЛИ и 2 И-НЕ и с выходом первого элемента НЕ,. третьи входы через второй формирова, телькоротких импульсов, соединены с прямым выкодом первого 3 -триггера. На фиг,1 представлена схема устройства (изображен только один канал управления); на Фиг, 2 - временные 45 диаграммы поясняющие его работу,Устройство содержит задающий генератор 1 с встроенным делителем частоты, распределитель 2, аналого-циф-ровой преобразователь 3 и один ка нал 4. управления. Канал 4 содержит первый формирователь 5 коротких импульсов, реверсивный счетчик 6, блок 7 сравнения кодов, элемент 8 ИСКЛЮЧАКЮ 1 ЕЕ ИЛИ, первый элемент 9 НЕ 55 двухвходовые элементы 10 и 11 И, :второй элемент 12 НЕ, первый 13 и второй 14 элементы И-НЕ, элемент 415 ИЛИ, первый 2 -триггер 16, второй формирователь 17 коротких импуль- . сов, третий 18 и .четвертый 19 элементы И-НЕ, пятый элемент 20 И-НЕ, второй Р-триггер 2 1.На фиг.2 приведены диаграммы, поясняющие работу устройства.На фиг,2 обозначены сигнал 22 на высокочастот" ном выходе генератора 1, сигналы 23 и 24 на первом и втором выходах распределителя 2, сигнал 25 на выходе элемента 8, сигнал 26 на выходе ,элемента .9, сигналы 27 и 28 на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 6 соответственно, сигнал 29 на выходе первого формирователя 5 коротких импульсов. Сигнал ЗС изображает код А на выходах реверсивного счетчика 6, а сигнал 31 - код В на выходах аналого-цифрового преобразователя 3. Кроме того, обозначены сигнал 32 на.выходе блока .7, сиг" нал 33 на выходе элемента 15, сигнал 34 на прямом выходе триггера 16, сигналы 35 и 36 на его б - и К -входах соответственно, сигнал 37 на входе синхронизации триггера 21, сигнал 38 на его инверсном выходе, сигнал 39 на выходе второго формирователя 17, сигналы 40 и 41 на (6-и Я -входах триггера 21 соответственно, выходное напряжение 42 инвертора.Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 1 формирует высокочастотный сигнал 22, который поступает на входы элементов 10 и 11, и импульсы с частотой в 2 и раз выше выходной частоты инвертора, которые поступают на вход распределителя 2. На первом выходе распределителя 2 формируется сигнал 23, на втором его выходесигнал 24, сдвину-.й тый относительно сигнала 23 на 90. Эти сигналы поступают на входы элемен. та 8, на выходе которого формируется сигнал 25. Этот сигнал поступает на входы элементов 9 и 10. Сигнал 26 с выхода элемента 9 поступает на вход элемента 11. В результате на выходе элемента 10 формируется сигнал 27, поступающий на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, а на выхо-. де элемента 11 Формируется сигнал 28, поступающий на вычитающий вхрд счет" чика 6. В результате число А на выходах счетчика 6 возрастает в первой половине и уменьшается во второйполовине каждого полупериода синхронизирующего сигнала 23, т.е. реверсивный счетчик 6 в данном случае выполняет роль формирователя треугольного 5сигнала 30. На вход установки счетчи;ка 6 поступает сигнал 29 с .выхода формирователя 5, который сбрасывает счетчик 6 в нулевое состояние в конце каждого полупериода, тем самым нача ло работы счетчика 6 жестко привязывается к началу каждого полупериода, что повышает надежность работы уст-, ройства, путем исключения сбоев, возникших в предыдущем полупериде. Число А (сигнал 30) с выходов счетчика 6 поступает.на одни входы блока 7 сравнения кодов, на другие вхо" ды входы поступает число В (сигнал 31) с аналого-циФрового преобразова,теля 3Возможны три режима работы устройства.0 с В с А (О - , на фиг. 2) .В этом случае, как только число А,25 возрастая, станет равно числу В, на . выходе блока 7 сигнал 32 будет. равен логической единице, которая поступает на один вход элемента 15. В результате сигнал 33 на выходе этого Ж элемента также принимает значение логической единицы, что.приводит к переключению триггера 16, и на его прямом выходе появляется сигнал, 34, сдвинутый на угол ь в сторону от- ЭЮ . ставания относительно синхрониэирующего сигнала .23, поступающего на управляющий вход этого триггера. Затем число А (сигнал 30) продолжает возрастать, а во второй половине по лупериода начнет уменьшаться,и, как только число А станет меньше числа В на выходе блока 7 сигнал 32 станет равен логическому нулю, который поступает на вход элемента 20. В ре эультате сигнал 37, поступающий с выхода элемента 20 на тактовый вход второго триггера 21, принимает зна-, чение логической единицы, триггер 21 переключается, и на его инверсном 0 выходе формируется сигнал 38, сдвинутый относительно синхронизирующего сигнала 23 на тот же угол, но в сторону опережения. Таким образом, формируются две последовательности 55 управляющих импульсов со. скважностью два, строго симметричных относительно синхронизирующего сигнала. Ко личество разрядов счетчика определя ет точность и плавность регулирования выходного напряжения инвертора. В то же время для нормального функ-, ционирования устройства управления необходимо, чтобы число высокочастотных импульсов за четверть периода выходной частоты не превышало емкости счетчика,2. ВАмас(-12 на фиг.2).В этом случае сигнал 32 на выходе блока 7 постоянно имеет значение логического "0". Он поступает на один из входов элемента 15, следовательно сигнал 33, поступающий с выхода этого элемента на тактовый вход перевого 3 -триггера 16, повторяет сигнал 26 на втором входе элемента 15. Таким образом, триггер 16 переключается по окончании первой половиныкаждого полупериода синхронизирующего сигнала 23. Сигнал 34 на прямом выходе триггера 16 получается сдвинутым относительно синхронизирующего сигнала 23 на угол е90 в сторонуд отставания. Короткие импульсы (сигнал 39) получаемые с выхода второго формирователя 17, попадают в этом случае во вторую половину каждого полупериода, и следовательно, на выходах элементов 18.и 19 появляются сигналы 40 и 41, равные логическому нулю, которые, поступая на вхо" ды 6 и 1( , переключают триггер 21 сразу же после переключения триггера 16 таким образом, что сигнал 38 на инверсном выходе триггера 21 оказывается сдвинутым на угол ш90о в сторону опережения относительно синхроиизирующего сигнала 23, Таким образом, сигналы 34 и 38 находятся . в противофазе, и выходное напряжение 42 инвертора равно нулю.3. В0 ( 1 - С на фиг.2).В этом случае сигнал 32 на выходе блоха,7 постоянно имеет значение логической единицы. В результате на выходах элементов 13 н 14 появляются сйгналы 35 и 36, равные логическому нулю, которые, поступая на входы 5 и Й триггера 16, переключают его вслед за изменением синхронизирующего сигнала 23, т.е. угол К = О. Так как на одном иэ входов элемента 20 постоянно присутствует сигнал логической единицы, то сигнал 37 на его выходе является инверсией сигнала 26, поступающего на другой еговход, Таким образом, в начале каждого полупериода происходит изменение сигнала.37 на тактовом входе вто. рого 2 -триггера 21 с "0" на ".1", следовательно, этот триггер переключается, и сигнал 38 на его инверсном выходе также повторяет синхронизирующий сигнал 23, Сигналы 34 и 38синфазны, следовательно выходное напряжение 42 инвертора максимально.Для управления и -фазным преобразователем необходимо иметь и каналов управления, подобных каналу 4. Распределитель должен иметь четное количество выходов 211 . Сдвиг по фазе между выходными сигналами двух соседних выходов в таком распределителе равен 180/2 о эл.град. В общем случае входы любого канала управВ ления .подключаются к ; -му и 1 -му выходам распределителя, причем 1+ О , так как именно эта пара выходов формирует две однофазные последовательности импульсов, сдвинутые относительно друг друга на 90.Предлагаемое устройство обеспечивает предельно возможную степень симметрии управляющих импульсов как в каждом канале управления, так и между каналами; высокое быстродействие, так как в основу положен вертикальный принцип управления максимально возможный диапазон регулирования угла управления, составляющий 0-180 высокую помехоустойчивость канала передачи управляющегонапряжения, так как аналоговый сигнал управления преобразуется в коди может передаваться в каналы уп равления по высокопотенциальным,гальванически развязанным цепями высокую стабильность параметров управляющих импульсов при воздействиидестабилизирующих факторов, так как 15 вся информация передается, обрабатывается и хранится в цифровой форме,высокую надежность, так как устройство сохраняет работоспособность прилюбых значениях управляющего кода.2 О Устройство может быть использовано для управления многофазными преобразователями постоянного тока в по-.стоянный, выпрямителями с принудительной коммутацией вентилей, авто номными инверторами напряжения, предназначенными для систем гарантирован-.ного электропитания, где требуютсямалые колебания модуля и фазы выходного напряжения инвертора как в уста- ЗО новившихся, так и переходных режимах.11127067 ставитель В.Мироновхред Т.Иаточка" , Корректор В.гирня Редакт еселовск Заказ 875 атент", г. Укгород, ул. Проектная, 4 иал ПП 3вниипи госудпо делам изоб113 О 35, Моск ирам 666рственноретенийа, Ж,Подписноео комитета СССРоткрытийРаущская наб., д. 4/