Генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции

(51)м, Кл.2 Н 02 М 1/08 Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки Ио Государственный комитет СССРно дмам нзобретеннй н открытнйОпубликовано 1510.79 Бюллетень Йо 38 Дата опубликования описания 15.1 0.79.Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) ГЕНЕРАТОР ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ РАБОТЫ ИНВЕРТОРА И НЕСУЦЕЙ ЧАСТОТЫ МОДУЛЯЦИИИзобретение относится к области преобразовательной техники, в частности к системам управления автономным тиристорным инвертором, осуществ-ляющим регулирование выходного напряжения и частоты наряду с улучщением Формы кривой выходного напряжения за счет применения широтно-импульсной модуляции.Известна система управлений инвер-. тором 1), включающая в себя генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции, содержащая задающий генератор, делитель частоты., одновибратор, омический делитель напряжения, полупроводниковые реле,;полупроводниковые ключи. Генератор имеет Два выхода. по первому выходу Формируется частота 6 Х (Г - выходная частбта инвертора) т представляющая собой частоту повторе" ния работы трехфазного инвертора, для случая однофазного инвертора она должна быть равной 2 Г; по второму выходу Формирукггся импульсы несущей ыастоты модуляции. При этом изменение несущей частоты модуляции при переходе в среднюю и нижнюю области частоты осуществляется при помощи двух полупроводниковых реле, подключенных к входу задающего генератора, что обеспечивает их срабатывание от входного управляюрего сигнала блока задающего генератора в функции выход;. ной частоты. Таким образом, срабаты ванне полупроводниковых реле осуществляется входным аналоговым сигна" лом и не является функцией непооред" ственно выходной частоты задающего генератора. Это обстоятельство вносит неточность в определение граничных частот переключения, в результате чего при настройке следует учитывать частотные характеристики конкретной схемы задающего генератора.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является генератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции 2), содержащий опорный генера тор, счетчик, блоки сравнения, реверсивный счетчик и наборник. Задание частоты осущесцвляется при помо- щи наборника, Блок сравнения получает информацию от счетчика и реверсивного счетчика. Число в реверсивном счетчике при помо 4 и второго блока сравнения и устройства разгонасравнивается с числом, хранящимсяв наборнике. При изменении числав наборнике возможны два случая;первый - число в наббрнике большечисла в реверсивном счетчике, второйчисло в наборнике меньше числа в 5реверсивном счетчике. При этом насоответствующем выходе второго блокасравнения и соответствующем управляющем входе реверсивного счетчика появляется сигнал, при котором во времяработы счетчика поступающие от устройства. разгона импульсы суммируютсяили вычитаются, пока не выполнитсяусловие равенства чисел в наборникеи реверсивном счетчике. Устройстворазгона является преобразователемнапряжение - частота с регулируемой частотой следования импульсов,Преобразователь служит для созданияаналогового сигнала частоты задающего Генератора, являющегося задающей величиной в системе регулирования найряжения, и представляет собойпреобразователь одного анальговогоСигнала - частоты в другом аналоговыйсигнал - напряжение. Недостаткамиуказанного генератора являются невысокая точность определения граничйыхчастот переключения и большие аппара, тУрные затраты,Цель изобретения - повышение точ- ЗОности определения граничных частотпереключения, уменьшение аппаратуррых затрат при сохраненйи высокойточности выходной частоты и плавностиее регулирования,. а также неоператив-З 5ного регулирования частотного диапазона сигналов сопровождения. Этодостигается тем, что предлагаемыйгенератор частоты повторения работыинвертора и несущей частоты модуляции в системе управления тиристорнымавтономным инвертором дополнительноснабжен линией задержки, регулятдромскорости грступления входных импульсов реверсивного счетчика, дешифратором с наборниками кода граничныхчастот, четырьмя элементами И, формирователем переднего фронта и двумятриггерами с одним Б- и двумя Н-вхо-.дайи, причем вход линии задержкисоединен с выходом первого блокасравнения, а выход - со вторым управляющим входом счетчика, входом делителя частоты и входом синхронизациивторого блока сравнения, вход регулятора скорости поступления входныхймпульсов реверсивного счетчика соединен с выходом первого блока сравнения и входом синхронизации наборника,а выход - с импульсным входом реверсивного счетчика, первый вход дешифратора соединен с выходом реверсивного счетчика, а второй - с наборниками кода граничных частот, вторыеходы первых трех дополнительныхэлементов И соединены соответственно 5 с тремя выходами дешифратора, вход Формирователя переднего фронта соединен с выходом делителя, а выход соединен с первыми входами первых трех дополнительных элементов И, первый триггер Б-входом, а второй триггер вторым В-входом подсоединены к выходу первого дополнительного элемента И, первый и второй триггеры первыми В-входами - к выходу второго дополнительного элемента И, первый триггер вторым В-входом и второй триггер Б-входом - к выходутретьегодополнительного элемента И, прямые выходы первого и второго триггеров подключены соответственно ковторым входам первого и второго элементов И, и ко вторым входам оцно,вибратора, а инверсные выходы первого и второго триггеров подключены соответственно на первый и второйвходы чертвертого дополнительногоэлемента И, на третийвход которогоподключен выход делителя частоты ивыход которого подсоединен к третьемувходу элемента ИЛИ.На фиг.1 дана схема описываемогогенератора частоты повторения работыинвертора и несущей частоты модуляциив системе управления (СУ) тиристорным автономным инвертором; на фиг,2 -временные диаграммы работы генератора: а вв верхнем диапазоне частот,б - в среднем диапазоне частот, вв нижнем диапазоне частот.Генератор частоты повторения работы инвертора в несущей частоты модуляции в системе управления автономным инвертором содержит делитель частоты 1, опорный генератор 2, счетчик 3, блок 4 сравнения, реверсивный счетчик 5, блок 6 сравнения, наборник 7 выходной частоты, линию задержки 8, регулятор 9 скорости поступления входных импульсов реверсивного счетчика, формирователь 10 переднего фронта, дешифратор 11, элементы И 12, И 13, дополнительный. элемент И 14, элемент ИЛИ 15, одновибратор 16, дополнительные элементы И 17-1 9, триггеры 20 и 21, наборник 22 кода граничных частот и кнопку Запись 23.Генератор работает следующим образом,Опорный кварцевый генератор 2 вырабатывает частоту Е, которая поступает на счетчик 3. В момент равенства состояний реверсивного счетчика 5 и счетчика 3 блок. 4 сравненйя вырабатывает. выходной импульс; Сброс, который поступает на счетчик 3, линию задержки 8, регулятор 9 скорости поступления входных импульсов реверсивного счетчика и наборник 7. При поступлении .импульса Сброс на счетчик 3 блокируется прохождение сигналов опорного гене-ратора 2 на вход счетчика 3. ИмпульсСброс, пройдя регулятор 9 скорости поступления входным импульсов реверсивного счетчика, поступает на вход реверсивного счетчика 5 и в зависимости от выходных сигналов- блока 6 сравнения суммирует, вычитает или оставляет без изменений код,записанный в реверсивном счетчике. Кроме того, импульс фСброс, пройдя линию задержки 8, которая в общем случае представляет собой стабильный одновибратор с Фиксированной длительностью импульса, определяемой временем срабатывания блока 6 сравнения, и выходной Формирователь заднего фронта импульса одновибратора Евь поступает на делитель"частоты 1, счетчик .,3 и блок 6 сравнения. Период выходной частоты Гвьпри этом равенТвык Топ + пргде20 30 Е - число, записанное при помощи наборника 7 в реверсивныйсчетчик 5;Т- период опорной частоты генератора 2; 25Ю- время задержки сигнала ф фСброс 1 линией задержки 8.Выходная частота при. этом выражает 1 ся Формулой1Вы х ЯТ и +)При поступлении импульса выходной частоты йв на счетчик 3 на другой ;его выход начинает поступать частота Г и опорного генератора 2.В работе схемы возможны три слу-. чая.1 случай. Число, записанное в наборнике, больше числа, записанного в реверсивном счетчике. В этом слу чае реверсивный счетчик суммирует поступающие на -его импульсный вход через регулятор 9 скорости импульсыСброс,П случай. Число, записанное в наборнике, меньше числа, записанного в реверсивном счетчике. В этом случае происходит вычитание поступающих :на импульсный вход реверсивного счетчика импульсов ,Сброс.Щ случай. Число, записанное в наборнике, равно числу, хранящемуся в .реверсивном счетчике, В этом случае реверсивным счетчиком 5 поступающие на его импульсный вход импульсыне 55 .Воспринимаются, т.е, число, хранящееся в реверсивном счетчике, не. изменяется.Выходные шины реверсивного счетчика 5 соединены также с первыми 60 входами дешифратора 11, вторые входы которого соединены с наборником 22 кода граничных частот.Дешифратор 11 обеспечивает на каждом из трех своих выходов (в общем случае их может быть п) сигнал, соответствующий единице только при вполнеопределенной сис.геме выходных сигналов реверсивного счетчика 5, котораяв свою очередьопределяет диапазонвыходной частоты Кв,и значения граничных частот выходной частоты,записанных в наборнике 22 кода гра"ничных частот, которые могут неоперативно регулироваться.При появлении сигнала на первомвыходе дешифратора 11 и в момент прихода синхронизирующего импульса частоты 6 Е от Формирователя 10 переднегоФронта на выходе элемента И 17 появляется сигнал, который сбрасываеттриггер 21 в нулевое состояние, атриггер 20 устанавливает в единичное,т.е,Р = 1 Р= 0 Р = О, Р = 1.к фПри появлении сигнала на третьемвосходе дешифратора 11 и в моментпоявления синхронизирующего импульсачастоты 6 й от Формирователя 10 перед-него фронта на выходе элемента И 19появляется сигнал, сбрасывающий триггер 20 в нулевое состояние и устанавливающий триггер 21 в единичное, т.е.Р=О Р=1 Р 2 -- 1 ф Р 2.0При появлении сигнала на второмвыходе дешифратора 11 и в моментприхода синхронизирующего импульсачастоты 6 й от формирователя 10 переднего Фронта и на выходе элементаИ 18 появляется сигнал, сбрасывающийтриггеры 20 и 21 в нулевое состояние,т.е.Р=ОР=1 Р=ОР=1.22Сигнал,Рл поступает на второй вход:элемента И 12, а на его первый входот делителя частоты 1 приходит частота 12 Г. Сигнал Р поступает на второй вход элемента И 13, на первыйвход которого от делителя частоты 1приходит частота 24 Е. Сигналы Р и Рпоступают на вторые входы элементаИ 14, при этом на его первый входот делителя частоты 1 поступаетчас:тота 6 Г. Выходы элементов И 12-14соединены с входами элемента ИЛИ 15,выход которогосоединен с первым входом одновибратора 16, на вторые входыкоторого поданы сигналы Р иР блокаопределения диапазона.Таким образом, верхнему диапазонувыходной частоты Гв,Г соответствуют единичные сигналы на инверсныхвыходах триггеров 20 и 21 и нулевыесигналы на прямых выходах этих триггеров.В этом случае ца первый входодновибратора через элемент И 14 нэлемент ИЛИ 15 поступает частота6 й (см. Фиг.2,а;Среднему диапазону выходной частоЙ ,Грсоответствуетединичный сигнал на прямом выходетриггера 20 и нулевой сигнал на прямом выходе триггера 21. В этом случае на первый вход одновибратора.через элемент И 12 и элемент ИЛИ 15поступает частота 121 (см. Фиг.2,б)Нижнему диапазону выходной частоты Е с й соответствует единичныйВЫХ - ГР 1сигнал напрямом выходе триггера 21и нулевой сигнал на прямом выходетриггера 20. В этом случае на первыйвход одновибратора через элементИ 13 и элемент ИЛИ 15 поступаетчастота 241 (см. Фиг.2,в) .Таким образом, выходная частотаинвертора, как и сигналысопровожде ния частоты, определяются двоичнымкодбм числа, хранящегося в реверсиВном счетчике и соответствующего емудесятичного числа, набранного на наборнике, а не входиым аналоговымсигналом задающего генератора.Использованиеопорного генераторас кварцевой стабилизацией в предлагае-мой схеме генератора частоты повторення работы инвертора и несущей час-тоты модуляции в су тиристорным автонсмным инвертороМ позволяет получитьв общем случае любую выходную частоту инвертора в заданномдиапазонес высокой стабильностью и заданнойточностью. 30Переход от одного значения вЫходной частоты инвертора к другому осуществляется не скачком, а йоследовательно, проходя ряд промежуточныхчастот, при этом скорбсть достижения 35вновь набранного значения выходнойчастоты регулируетсяи определяетсяна аналоговым сигйалом регулятбра,астрого определенными зйачениямикоэфФициентов деления делителей 40частоты,1 данная система управления позволяет достаточно просто осуществить,согласованкЖ работы тиристорного. автономного инвестора в комплексе 45с ЭЦВМ, так как выходная частотаинвертора и сигналы сопровождениячастоты определяются двоичным кодомчисла, набранного на наборнике, чтовеоьма важно для создания автоматизированного электропривода.Кроме того, схема определения диа;.пазона частоты, состоящая из наборникакода граничных частот, дешифратора,Йлементов И и триггеров, синхронизировайа частотой 6 Г, т.е.изменение несущей частоты модуляции кривой выходного напряжения синхронизированочастотой 6 й и таким образом осуществляется в моменты начала интерваловповторяемости работы трехфазного Щинвертора. Поэтому переход можно осуществить при любой глубине модуляциикривой выходного сигнала, тогдакак в известной системе управления полупроводниковые реле частоты осуществляют выработку команд в лЮбой момент времени, вследствие чего переход от одной структуры напряжения к другой можно осуществлять только при величине( 0,5.Наличие наборника кода граничных частот в схеме определения диапазона частоты позволяет осуществить запись соответствующего значения кода непосредственно с передней панели устройства что упрощает настройку, а также изменение частотного диапазона сигналов сопровождения и расширяет ее функциональные воэможности.Данная схема генератора частоты повторения работы инвертора и несущей частбты модуляции в СУ тиристор- . ным автономным инвертором позволяет, используя достигнутый уровень развития технологии и схемотехники современной элементной базы - интегральных схем,при расширении функциональных возможностей избежать дополнительные аппаратурные затраты.Изобретение .может быть использовано при разработке тиристорных уст-. ройств частотного управления асин-: хронным электроприводом с коротко- замкнутым ротором, а также бортовых систем энергоснабжения, обладающих малыми весами и габаритами устройств . Данная система управления может быть полностью реализована на интегральных схемах.Формула изобретенияГенератор частоты повторения работы инвертора и несущей частоты модуляции в системе управления тиристорным автономным инвертором, содержащий опорный генератор, выход которого подключен к импульсному входу счетчика, выход которого соединен с первыми информационными входами первого блока сравнения, вторые информационные входыкоторого соединены с выходом"реверсивного счетчика, а выход первого блока сравнения соединен с первым управляющим входом счетчика, второй блок сравнения, первые информационные входы которого соединены с выходом реверсивного счетчика, вторые информационные входы - с выходом наборника выходной частоты, первый управляющий вход которого соединен с кнопкой Запись, а два выхода второгоблока сравнения соединены с управляющими входами реверсивного счетчика, ю делитель частоты с промежуточнымивыходами, каждый из которых подключен. к одному из двух входов .элементов И, а -выходы элементов И через элемент ИЛИ подключены к первому входу одновибратора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения граничных частот переключения, уменьшения аппаратурных затрат при сохранении высокойточности выходной частоты и плав-ности ее регулиров ания, а такженеоперативного регулирования частотного диапазона сигналов сопровождения, он дополнительно снабжен линиейзадержки, регулятором скорости пос-тупления входных импульсов реверсивного счетчика, дещифратором с наборниками кода граничных частот,четырьмя элементами И, формирователемпереднего фронта и двумя триггерамис одним Б- и двумя В-входами, причемвход линии задержки соединен с выходом первого блока сравнения, авыход - со вторым управляюшимвходом счетчика, входом делителя частоты и входом синхронизации второгоблока сравнения, вход регулятораскорости поступления входных импульсов реверсивного счетчика соединенс выходом первого блока сравненияи входом синхронизации наборника,а выход - с импульсным входом реверсивного счетчика, первый вход дешифратора соединен с выходом реверсивного счетчика, а второйс наборниками кода граничных частот,вторые входы первых трех дополнительных элемейтов И соединены соответственно с тремя выходами дешифратора,.вход формирователя переднего фронтасоединен с выходом делителя, а выход 30 соединен с первымн входами первыхтрех дополнительных элементов И,первый триггер Э-входом, а второйтриггер вторым й-входом подсоединены к выходу первого дополнительногоэлемента И, первый и второй триггерыпервыми Е-входами - к выходу второгодополнительного элемента И, первыйтриггер вторым В-входом и второйтриггер Я-входом - к выходу третьегодополнительного элемента И, прямыевыходы первого и второго триггеровподключены соответственно ко вторымвходам первого и второго элементовИ и ко вторым входам одновибратора,а инверсные выходыпервого и второготриггеров подключены соответственнона первый и второй входы четвертогоДополнительного элемента И, на третийвход которого подключен выход делителя частоты и выход которого.подсоединен, к третьему входу элемен-.та ИЛИ. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство по эаявке Р 2134417/24-07,кл . Н 02 р 13/И, 1975,2, Я 1.еаепэ ЕеЫэсЬг 161, 45,дИ 1 гапсу, Яер 1 е 1 пЬег 1971, НеГ 1 9,8. 5 б 1 Ь 18 620; 9/71.692023 Фиг, г Составител Техред М,ППейсочен дак т Заказ б одписнСССР П Патент, г.ужгород, ул. Проектная фили фг а ги,Парфеновао Корректор Р. Решет ник Тираж 857 Посударственного комитетаелам изобретений и открытисква, Ж, Раушская наб