Устройство для управления трехфазным автономным инвертором

(71) Истринское отделение Всесоюзного злектротехническбго институтаыи. В.И,Ленина(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 542323, кл, Н 02 Р 13/16, 1977,2 Электронная техника и автома-.тика. Под ред. Ю.И.Конева, вып, 6,М., "Советское радио", с. 85-88.3. Авторское свидетельство СССРВ 809470, кл. Н 02 Р 13/181981.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯТРЕХФАЗНЫИ АВТОНОМНЫМ. ИНВЕРТОРОМсодержащее формирователь длительности импульсов, включающий счетчикимпульсов и элементы совпадения почислу фаз, первые входы которых соединены с выходом формирователя трехфазного прямоугольного напряжениячастоты модуляции, соединенньм таювес первьм входом блокировки основноговыхода сннхронизирувщего блока, вто рые - с первьм вьасодом счетчика интервалов, третьи - с выходок счетчика импульсов, первый вход которогосоединен с основньи выходом синхронизирующего блока, второй - с выходомпреобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующ)й вход которого соединен с вьпсодом блока выделения максимальноговыходного сигнала, а установочиьясс основньм выходом синхронизирующегоблока, первый уСтановочный выходкоторого соединен с входом делителячастоты, первьй выход которого соединен с входом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, второй - с вторым входом блокировки основного выходасннхронизирующего блока, третийвход блокировки основного выходакоторого соединен с втори высодомсчетчикаинтервалов, вход которогосоединен с вторьи установочньз 4 выходом синхроиизирующего блока, основной вход которого подключен к выходу,задающего генератора тактовой частоты о т л и ч а ю щ е е с я .тем,что, с целью его упрощения и ловывения надежности, формирователь длительности импульсов снабжен триггерами по числу Фаз, первые входы кото.рых соединены с основньи выходомсинхрониэирующего блока, вторые - свыходами соответствующих элементовсовпадения, а первые и вторые высо- .ды триггеров предназначены для под"ключения к управляющим переходам вентилей анодной и катодной групп соответствующей фазы инвертора, причемпервые выходи триггеров подключенык входам бло)са выделения максимального выходного сигнала.1144179 3 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления автономными инверторами напряжения с шнротно-импульсной модуляцией (ЗИМ).Известен способ цифрового формирования синусоидального тока нагрузки и устройство для его осуществления, содержащее тактовый генератор с заторможенными мультивибраторами, вы ходы которых соединены со схемой коммутации, генератор опорной частоты, выход которого также соединен с входом схемы коммутации, выход которой соединен с мостовьи инвертором.15 Заторможенные мультивибраторы преобразуют импульсы тактовой частоты в последовательность импульсов заданной скважности для ступенчатой аппроксимации синусоиды. Импульсы гене ратора опорной частоты поступают на схему коммутации, которая пропускает соответствующие последовательности импульсов но мостовоя инвертор 1 .Недостатки данного способа - зависимость закона модуляции от параметрических измерений в системе, а также то, что регулирование выходного напряжения связано с регулированием ряда заторможенных мультивибраторов. ЗО Известно также устройство для уп-и равления инвертором с ШИК на интегральньк схемах, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с входами счетчика интервалов и счет З 5 чика длительности импульсов, схемы совпадения, входы которых соединены с выходами счетчикс в р а вьыоды с" входами схемы собирания, формирователь трехфазного прямоугольного нап : ряжения частоты модуляции, преобразователь аналогового управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход через схему запрета - с входами счет-ф 5 чиков длительности импульсов, вькод схемы собирания - с вторьи входом схемы запрета, а также с первыми входами схем совпадения, вторые входы которьк соединены с соответствующими 50 выходами формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции а выходы - с анодньи и катодньи группамр мостового инвертора. С помощью счетчика интервалов период выходного напряжения разделяют на равные интервалы, число которых равно числу импульсов управления, а 1длительнооть импульсов на каждом интервале счетчик длительности предс тавляетрядом последовательных натуральных чисел, величина которых промодулирована по синусоидальному закону; Заданные числа фиксируют схемамисовпадения 2 . Недостатками указанного устройства являются невысокая надежностьр так как возможны сбои в работе счетчика длительности импульсов на каждом интервале иэ-за некратности частот выходного напряжения задающего генератора и преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, и невысокая точность, так как не обеспечивается точная фиксация момен. та начала формирования трехфазного широтно-модулированного выходного напряжения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для оуправления трехфаэиьвю автономным инерторомрсодерйащее формирователь длительности импульсовр включающий счетчик импульсов и элементы совпадения по числу фаз, первые входы которых соединены с выходом фор мирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенным также с первьи входам блокировки основного выхода синхронизирую- щего блока, вторые - с первьи вькодом счетчика интервалов, третьи - с выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединен с основньи . выходом синхронизирующего блока, а второй - с выходом преобразователя аналогового управляющего напряжения в частоту, блокирующий вход которого соединен с вькодом блока выделения максимального выходного сигнала, а установочный - с основным вькодом сиихронизирующего блока, первый установочный выход которого соединен с входом делителя частоты, первьи вькодом соединенно 1 о с входом формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, а вторым - с вторьи входом блокировки основного выхода синхроиизирующего блока, третий вход которого соединен с вторым выходом счетчика интервалов, входом соединенного с вторьи установочным выходом сннхроннзирующего блока, основной вход которого подключен к выходу задающего генератора тактовой частоты 31предназначены для подключения к управляющим переходам вентилей анодной и катодиой групп соответствующей фазы инвертора, причем первые выходы триггеров подключены к входам блока вЫделения максимального выходного/ сигнала.На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства, на фиг2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства при формирования длительности широтно-модулированных импульсов управления.Устройство для управления трехфазный автономньм инвертором содержит формирователь 1 длительности импульсов, состоящий из общего для всех фаз счетчика 2 импульсов, трех элементов 3-5 совпадения и трех триг геров 6-8; Входами формирователя 1 являются первый входсчетчика 2 импульсов, соединенный с выходом преобразователя 9 аналогового управляющего напряжения в частоту, второй вход счетчи- ка 2,импульсов и первые входы триггеров 6-8, соединенные с основньм выходом синхронизирующего блока 1 О, первые входы элементов 3-5 совпадения, соединенные с выходом формирователя 11 трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции, и вторые входы элементов 3-5 совпадения, соединенные с перзым выходом счетчика 12 интервалов. Выходами формирователя 1 являются первый и второй выходы триггеров 6-8, пичем первые выходы триггеров 6-8 подключены к входам блока 13 выделения максимального выходного сигнала.Внутри формирователя 1 выход блока 2 счета цифры подключен к третьим входам элементов 3-5 совпадения, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих триггеров 6-8. Основной выход синхронизирувщего блока 1 О соединен также с установочным входом лреобра. ователя 9 аналого. вого управляющего напряжения в частоту, блокирующий вход которого соединен с выходсм блока 13. Второй установочный выход синхронизирующего блока 10 соединен с входом счетчика 12 интервалов, первый установочный выход - с входом делителя 14 частоты, перьый вход блокировки основного выхода - с выходом формирователя 11 трехфазного прямоугольного 3 1144179Однако известное устройство не позволяет повысить точность соответствия выходиых напряжений закону преобразования без снижения надежностиустройства, так как это связано сувеличением емкости трех (по числуфаз) счегчиков длительности импульсов,входящих в блок счета цифры,что приводит к снижению надежности.Цель изобретения - упрощение уст Оройства и повышение его надежностипри высокой точности формированияширотно-модулированного выходногосигнала.1Поставленная цель достигается тем, 15что в устройстве для управления трех.фазньм автономньм инвертором, содержащим формирователь длительности импульсов, включающий счетчик импульсов и элементы совпадения по числу 20фаз, первые входы которых соединеныс выходсм формирователя трехфазногопрямоугольного напряжения частоты модуляции, соединенньм также с первымвходом блокировки основного выходасинхронизирующего блока, вторые -с первым выходом счетчика интервалов,третьи - с выходом счетчика импульсов, первый вход которого соединенс основньм выходом синХронизнрующего 30блока, а второй - с выходом преобразователя аналогового управляющегонапряжения в частоту, блокирующимвходом соединенного с выходом блокавыделения максавального выходногосигнала, а установочным - с основнымвыходом синхронизирующего блока, первьг установочный выход которого соединен с входом делителя частоты, первьм выходом соединенного с входом 40формирователя трехфазного прямоугольного напряжения частоты модуляции,а вторым - с вторым входом блокировкиосновного выхода синхронизирующегоблока, третий вход блокировки основного выхода которсго соединен с вто-рьи выходом счетчика интервалов, входом соединенного с вторьм установочным выходом синхронизирующего блока,основной вход которого подключен к 50выходу задающего генератора тактовойчастоты, формирователь длительностиимпульсов снабжен триггерами по числу фаз, первые входы которых соединены с основньм выходом синхрониэирующего блока, вторые - с выходамисоответствующих элементов совпадения,а первые и вторые выходы триггеров1144напряжения, второй вход блокировки основного выхода - с вторым выходом , делителя 14 частоты, первый выходкоторого соединен с входом формирователя 11 трехфазного прямоугольного 5напряжения, третий. вход блокировки основного выхода синхронизирующегоблока 10 - с вторым выходом счетчика 12 интервалов, а основной вход -с выходом задающего генератора 15 10тактовой частоты.Принцип формирования устройствомтрехфаэногЬ широтно-модулированного управляющего сигнала основан на преставлении: полупериод частоты выход ного напряжения инвертора делитсяна равные интервалы, число которыхравно силу импульсов в выходном напряжении инвертора, Начала отгирающих импульсов для вентилей всех фаз ин- . 20 вертора совпадают с началом интервала разбиения, задний фронт промодули, рован по закону синуса для данной фазь. Длительность импульса в каждом интервале разбиения соответствует 25 значению синусоидального напряжения в конце (или в начале) интервала изадается заранее в виде цифры Ц; значение которой соответствует целойичасти числа 10 (1+з 1 па,), где 1. - щ порядковый номер интервала разбиения ( 1 = 1,2, .;С 11, 0; - угловая координата конца (или начала) интервала разбиения с порядковымномером , ) П - целочисленный показатель, опреде ляющий точность соответствия выходных напряжений закону преобразования.Длительность импульсов для одной из фаз инзертора при значениях= 12 приведены в таблице. 40Устройство для управления трехфазным автономным инвертором, работаю" щим в режиме ШИМ, работает следующим образом.При включении устройства импуль сы ц 15 задающего генератора 15 через синхронизирующий блок 1.0 поступают на входы преобразователя 9 аналогово" го управляющего напряжения в частоту, счетчика,12 интервалов, счетчика 2, 50 триггеров 6-8 и через делитель 14 частоты на вход формирователя 11 трех фазного прямоугольного напряжения.При этом в схеме фиксируется начало формирования сигналов управления для 55 ключевых элементов трехфазного инвертора. Выходные импульсы преобразователя аналогового управляющего напряже 179 . Ьния в частоту 0 поступают на вход счетчика 2 импульсов, выходные сигналы которого несут информацию о текущей цифре кодирования длительности импульсов управления.,Выходные сигналы счетчика 2 поступают на третьи входы элементов 3-5 совпадения, на первые входы которых поступают выходные напряжения 01,(1 0 ,5 формирователя 11 трехфазного прячоугольного напряжения частоты модуляции, производящие распределение сигналов по вентилям инвертора, а на вторые входы - выходные напряжения "(,.01 г(З счетчика 12 интервалов, неся информацию о порядковом номере .интервала. С выходов элементов 3-5 совладения сигналы 3 3 - 05, отмечающие моменты времени, соответствующие задним фрон-/там формируемого широтно-модулированного трехфазного сигнала управления, поступают на вторые входы триггеров 6-8, с выходов которых снимаются широкие импульсы ОП - О управления вентилями инвертора, передние фронты которых определяются сигналом 4 с основного выхода синхронизирующего блока 10, а задние - сигналами Ц - 05 с выходов соответствующих элементов 3-5 совпадения. Сигналы поступают также на входы блока 13 выделения максимального выходного сигнала , на выходе которого сигнал Ц 1 з. изменяется при сфорировании самого широкого на данном интервале разбиения импульса управления (по трем Фазам) и подается на блокирующий вход преобразователя 9 аналогового .управляющего напряжения в частоту, останав. ливая его. После этого устройство готово к Формированию следующего импульса управления.Таким образом, предлагаемое изобретение упрощает схему формирования длительности широтно-модулированными импугьсов управления вентилями трехфазного автономного инвертора за счет использования одного. счетчика блока счета цифры для всех фаз, что повышает надежность устройства в целом. Надежность повышается как за счет уменьшения количества типовых элементов схемы, так и за счет облегчения работы отдельных блоков: блок счета цифры не останавливается после отсчета определенного числа импульсов, и его состояние после этого не влияет на формирование длительности импульса на интервале разбиения.1144179 едактор В.Даик оставителехредС.Л воррект аказ П "Патент", г.Ужгород, ул.Проектна ил 3/44.ВНИИПИ Гопо делам113035 ь М Тираж дарствен изобрете ква, Ж646 Пго комитета Сй и открытийРаушская наб одписноеССРд. 4/5