Устройство для управления автономныминвертором
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 111830631 61) Дополнительное к ввт. сви Р) Заявлено 170779 121) 2798383/24-07с присоединением заявки Йо л 13/18 Н осударственныи комите СССР до делан изобретений и открытий(71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМ ИНВЕРТОРОМ реобразоть исх с ши 10 анные.рамет- трудно вые устройными инверто-0 Изобретение относится к пвательной технике и может быпользовано в преобразователяротно-импульсной модуляцией.Известны устройства управленияавтономными. инверторами с широтноимпульсной модуляцией, в которых выходное напряжение формируется с помощью аналоговых сигналов 1Однако обладая простотой дустройства требуют жестких паров аналоговых сигналов, чтоосуществимо.Известны также цифроства управления автономрами с ШИР 2.Недостатком данных устройств является неизменная величина напряжения в процессе регулирования,Наиболее близким по техниЧескойсущности к настоящему изобретениюявляется устройство управления автономным инвертором с ШИР, содержащееблок управления, подключенный выходом ко входу кольцевого счетчика,генератор тактовых импульсов, счетчик периода несущей частоты, соединенный с тактирующим блоком и кольцевым счетчиком, широтно-импульсныеформирователи по числу фаэ, подклю ченные к соответствующим выходам тактирующего блока и счетчика перио" да несущей частоты, блоки формирователей для управления вентилями инвертора. Аналого-цифровой Формирователь состоит из задающего генератора выходного напряжения инвертора, ключевого устройства, и счетчика, соединенных последовательно. Широтно-импульсный формирователь состоит иэ промежуточного регистра и схемы сравнения кодов счетчика Фазы и промежуточного регистра, соединенных последовательно, Устройство управления автономным Инвертором обеспечивает независимое регулирование выходной частоты и напряжения инвертора 3.,Однако данное устройство снижает действующее значение первой гармоники выходного напряжения, кроме того, оно не обеспечивает высокой точности регулирования, так как требует одновременного управления выходными частотами генераторов в канале регулирования выходной частоты и в канале регулирования напряжения.Цель изобретения - повышение эффективности и точности управления преобразователем.Поставленная цель достигаетсятем, что в известное устройство дополнительно вводятся переключательработы групп инвертора, два регулируемых делителя частоты, модуляторыпо числу фаз, каждый из которых соединен выходами с входами соответствующего широтно-импульсного Формирова 1 еля, а входами подключен к соответСтвующим выходам блока управления1У1-го и 2-го регулируемых делителей 10частоты, тактирующего блока и кольцевого счетчика, выходы которого через переключатель работы групп инвертора подключены к выходам широтно-импульсных формирователей, соединенных с соответствующими. блокамиформирователей, причем входы 1-го и2-го делителей частоты подключенык выходам генератора тактовых импульсов и блока управления, а выход 1-годелителя - к входам счетчика периодаи тактирующего блока.Модулятор содержит шифратор, счетчик, блок реверса, реверсивныйсчетчик и коммутатор, выходы которого подключены к соответствующим 25входам шифратора, счетчика и блокареверса, соединенного выходами ссуммирующим и вычитающим входамиреверсивного счетчика, подключенноговыходами к входам коммутатора, причем входы .шифратора соединены с выходами блока управления и кольцевого счетчика, один иэ входов коммутатора совместно с входом блока реверсаподключен к выходу 1-го регулируемого делителя частоты, а другие входык выходам 2-го делителя частоты,тактирующей схемы и кольцевого счетчика, установочный вход реверсивногосчетчика подключен к тактирующему 40блоку, а выходы - к промежуточномурегистру широтно-импульсного Формирователя.На фиг. 1 представлена схема устройства для управления автономныминвертором; на Фиг. 2 - схема инвертора; на фиг. 3, 4 и 5 - диаграммынапряжений.,Устройство содержит блок 1 управления, генератортактовых импульсов, регулируемые делители 3 и 4 50частоты, счетчик 5 периода несущейчастоты, тактирующий блок 6, кольцевой счетчик 7, переключатель 8 рода работы групп инвертора, модуляторы 9 - 11 по числу фаз инвертора, 55широтно-импульсные формирователи12-14 по числу Фаз инвертора, блоки15-17 формирователей для управлениявентилями 18 инвертора, .подключеннымик двигателю 19. Модулятор содержитшифратор 20, счетчик 21, реверсивныйсчетчик 22, коммутатор 23 и блок 24реверса. Формирователь 12 содержитрегистр 25, блок 26 сравнения кодов,блок 27 реверса, триггер 28. Устройство работает следующим образом.С .помощью блока 1 управления осуществляется регулирование частоты и напряжения инвертора путем задания коэффициентов деления частоты генератора 2 тактовых импульсов и начальных условий характеристики напряжения от частоты, отрабатываемых регулируемыми делителями 3 и 4 частоты и модуляторами, Счетчик 5 периода несущей частоты служит для создания интервала квантованных значений фазы момента переключения силовых вентилей инвертора, длительность которого равна периоду несущей частоты. С помощью кольцевого счетчика" 7 задается соотношение между несущей и выходной частотами инвертора и производится, управление работой модуЛяторбв в соответствии со сдвигом на 120 ,кривыхмодулируемых напряжений на Фазах двигателя. Переключатель 8 работй групп инвертора служит для изменения порядка коммутации вентилей инвертора в соответствии с изменением знака производных кривых модулируемых напряжений. Модуляторы 9 - 11 служат для создания опорных интервалов времени и дальнейшего преобразования данных интервалов в код, пропорциональный среднему значению напряжения инвертора на периодах несущей частоты, в соответствии с выходной частотой инвертсра, нагрузкой и синусоидальным законом модуляции напряжения. Широтно-импульсные формирователи служат для преобразования кода модулятора в широтно-импульсный сигнал, с помощью которого осуществляется управление вентилей, входящих в Фазу инвертора. С помощью блоков 15 - 17 формирователей осуществляется Формирование сигналов управления силовыми и вспомогательными вентилями инвертора и их гальваническая развязка. При работе инвертора с широтно-импульсной модуляцией (фиг. 2) тиристоры анодной группы Ч 1 - ЧЗ и катодной группы Ч 2 - Ч 6 многократно переключаются на периоде выходной частоты инвертора. Частота переключения тиристоров определяется несущей частотой, а среднее значение напряжения соотношением длительностей включения тиристоров аиодной и катодной групп на периоде несущей частоты, Любое рас-. согласование времен включения тиристоров, входящих в фазу инвертора, от середины периода несущей частоты приводит к появлению положительного или отрицательного напряжения на выходе. На фиг, 3 показаны импульсы управления анодной группы тиристоров инвертора при синусоидальной модуляции и соответствующие им диаграммынапряжений УА , П и Пс на фазах асинхронного двигателя 19 при соеди" нении обмоток двигателя в звезду. Импульсы управления катодной группы дополняют импульсы управления тиристоров анодной группы до периода несущей частоты, При регулировании скорости вращения асинхронноГо двигателя напряжение на выходе инвертора регулируется в функции частоты и момента нагрузки на валу двигателя. На Фиг. 4 показана реализуемая зависимость напряжения от частоты, позволяющая реализовать закон, блиэкий к закону управления с компенсацией падения напряжения на ататЬ- ре двигателя от тока нагрузки, Наклон кривых и их начальные условия определяются значением относительно ,момента нагрузки /Др/М /мн где М - момент, обусловленный нагрузкой; 26М - номинальный момент двигаКтеля.Импульсы управления тиристорами инвертора в соответствии с фиг. 3 вырабатываются устройством цифрового управления (Фиг. 1), работающего следующим образом. Выходная частота инвертора задается путем последовательного деления импульсов генератора 2 (Фиг. 5 а) делителем 3 частоты, счетчиком 5 периода, кольцевым счетчиком 7. При этом с помощью счетчика 5 периода несущей частоты созда" ется опорный интервал (Фиг, 5 г) квантованных значений Фазы момента переключения тиристоров, входящих в Фазы инвертора, а с помощью кольцевого .счетчика 7 задается соотношение между ,несущей и выходной частотами инвертора.Формирование кода, пропорциональ О ного фазе момента переключения работы тиристоров анодной .группы на тйристор катодной группы или наоборот для фазы инвертора, осуществляется следующим образом. В момент перехода 45 счетчика 5 через нуль на выходе тактирующей схемы вырабатывается импульс Начало периода (фиг. 5 д), который поступает на коммутатор 23 модуляторов. При этом на выходе коммута О тора вырабатывается стробирующий импульс на.ввод дополнительного числа в счетчик 21 шифратором 20 и на вход -счетчика 21 начинает поступать первая серия импульсов с выхода делителя 3 (фиг. 56). При переполнении счетчика 21 с помощью коммутатора 23 вырабатывается второй стробирующий импульс и происходит ввод другой установки в счетчик, а на его вход начинают поступать импульсы второй 60 серии с выхода делителя 4 (Фиг, 5 в). При вторичном переполнении счетчика вырабатывается сигнал, по которому накладывается запрет на прохождение импульсов на вход счетчика 21. В б 5 период отработки счетчиком 21 двухсерий импульсов на один из входовреверсивного счетчика 22 через блок24 реверса поступают импульсы делителя 3. В начале каждого периода несущей частоты код, зафиксированныйреверсивным счетчиком, передаетсяна промежуточный регистр 25 широтноимпульсного преобразователя и одновременйо счетчик сбрасывается в 1/Йсходное состояние. При этом на счетчике 21 Фиксируется число Н/2, а напромежуточном регистре - Я/2 + дН,где М - число возможных состоянийсчетчика периода; ЬИ - число импуль.сов, поступивших на вход реверсивного счетчика за время отработки счетчиком 21 двух серий импульсов. Знакчиспа ЬБ и его значение определяетсй номером периода несущей частотыи соответствующим данному периодусостоянием выходов кольцевого счетчика 7. В соответствии с указаннымисостояниями коммутатор 22 задаетнаправЛение прохождения импульсовчерез блок 24 реверса на суммирующий или вычитающий входы счетчика22 и определяет уставки, вводимыешифратором 20. При гереходе черезО кривой модулируемого напряжения, например фазы Л двигателя,по сигналу с выхода кольцевого счетчика 7 накладывается запрет на циклзапуска коммутатора 22, соответствующего модулятора. При этом уставкина счетчик 21 не вводятся и импульсычерез блок 24 реверса не проходят.Работа модуляторов 9 - 11 происходит со сдвигом на 120 , что достигается соответствующим подсоединением выходов кольцевого счетчика к шифраторам модуляторов.Преобразование кода, заФиксированного регистром 25, в широтно-импульсный сигнал происходит следующим образом. В соответствии с закономпереключения вентилей инвертора (Фиг. 3) по сигналам с кольцевого счетчика 7 с помощью переключателя 8 работы групп происходит выбор работающего тиристора фазы инвертора в начале периода несущей частоты. Сигналы с выхода переключателя 8 определяют канал прохождения импульса Начало периодаф через блок реверса 27 широтно-импульсного модулятора на вход триггера 28. Таким образом, определяется состояние триггера 28 в начале периода несущей частоты. Вторичное опрокидывание триггера 28 происходит при появлении сигнала Равно на выходе блока 16 сравнения кодов; осуществляющего поразрядное сравнение кодов счетчика 5 и регистра 25, Сигнал зРавноф/ (фиг. 5,е) появляется в момент равенства текущего кода счетчика 5 периода ,и кода, зафиксированного промежуточным регистром 25, Изменение порядка ра 830631боты групп инвертора происходит каждый раз, когда начинают формироватьвторую половину отрицательного илиположительного полупериода напряжений для фаз А, В и С двигателя(фиг. 3). При этом импульс .Началопериода подтжерждает предыдущеесостояние сигналов на выходах триггера 28 (Фиг. 5 д и з). На фиг, 5 зпоказано состояние одного из выходов триггера, соответствующее импульсам управления тиристором 2 (фиг. 3)на втором и третьем периодах несущейчастоты, с помощью сигнала, снимаемого со второго плеча триггера, осуществляется формирование сигналовуправления тиристором 2. Сигналы свыходов триггера 28 ( фиг. 5 з) широтно-импульсных формирователей поступают на соответствующий блок формирователей 15 - 17, с помощью которыхосуществляется управление силовыми 0 20и вспомогательными тиристорами, входящими в фазы инвертораРегулирование напряжения в функциимомента нагрузки на валу двигателяосуществляется с помощью блока 1.При этом по сигналам управления блока 1 происходит изменение коэффициента деления тактовых импульсов регулируемого делителя 4 и перестройкаканалов, ввода уставок, вводимых шиФраторами 20 для отработки первойсерии импульсов, пропорциональнойначальным условиям. Это эквивалентноизменению опорных интервалов времени ь 1, формируемых модуляторами.В процессе регулирования выходнойчастоты инвертора коэффициент глубины модуляции напряжения ограничен.С целью избежания срывов работы инвертора при частоте выше номинальнойпроизводится анализ кода реверсивно Ого счетчика 22. При значении кода,соответствующего минимально возможному времени восстановления управляющих свойств тиристоров, входящих вФазу инвертора, с помощью коммутато- д 5ра 23 накладывается запрет на прохожцение импульсов на вход счетчика22 через блок 24 реверса. С цельюобеспечения бесконтактного реверсаасинхронного двигателя изменяют по Орядок работы фаз инвертора. Это достигается за счет изменения сигналауправления с блока 1, по которомупроисходит изменение направлениясчета кольцевого счетчика 7. Состояние выходов счетчика 7, определяющее порядок работы модуляторов, приэтом соответствует обратному чередованию Фаз,Введение новых элементов позволяет расширить область применения бОпредлагаемого устройства, потому чтонезависимо от вида нагрузки, однофазной или трехфазной форма напряжения, регулируемого по методу широтно-импульсной модуляции на несу щей частоте сохраняет свой качественный характер. Кроме того, по сравнению с известным, можно реализовать практически любой закон оптимального управления асинхронным двигателем. Точность отработки заданных величин при этом повышается.формула изобретения1. Устройство для управления автономным инвертором, содержащее блок управления, подключенный выходом ко входу кольцевого счетчика, генератор тактовых импульсов, счетчик периода несущей частоты, соединенный с тактирующим блоком и кольцевым счетчиком, широтно-импульсные формирователи по числу фаз, подключенные к соответствующим выходам тактирующего блока и счетчика периода несущей частоты, блоки формирователей для управления вентилями инвертора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и точности управления, устройство снабжено переключателем работы групп инвертора, двумя регулируемыми делителями частоты, модуляторами по числу фаз, каждый из которых соединен выходами с входами соответствующего широтно-импульсного формирвателя, а входами подключен к соответствующим выходам блока управления, 1-го и 2-го регулируемых делителей частоты, тактирующего блока и кольцевого счетчика, выходы которого через переключатель работы групп инвертора подключены к входам широтно-импульсных формирователей, соединенных с соответствующими блоками формирователей, причем входы 1-го и 2-го делителей частоты подключены к выходам генератора тактовых импульсов и блока управления, а выход 1-го делителя - к входам счетчика периода и тактирующего блока2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что модулятор содержит шифратор, счетчик, блок реверса, реверсивный счетчик и коммутатор, выходы которого подключены к соответствующим входам шифратора, счетчика и блока реверса, соединЕнного выходами с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, подключенного выходами к входам коммутатора, причем входы шиФратора соединены .с выходами блока управления и кольцевого счетчика, один из входов коммутатора совместно с входом блока реверса подключен к выходу 1-го регулируемого делителя частоты,а другие входы к выходам 2-го делителя частоты, тактирующей схемы и кольцевого счетчика, установочный вход реверсивного счетчика подключен к тактирующему блоку, а выходы - к промежуточному регистру широтно-импульсного формирователя.830631 10 иг,1 т Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сандлер А.С. Гусяцкий Ю,И.Тиристорные инверторы с широтноимпульсной модуляцией для управления асинхронными двигателями. М.,Энергия, 1968.2. Авторское свидетельство СССРР 251669, кл. Н 02 Р 13/18, 1970.3. Патент Великобритании Р 1267939,кл. Н 2 Г, Н 2, 1964.830631 ИнпУлр.У 1 Фиг оставитель В. ехред Н. Граб риновКорре едактор Л, Тюрина Била каз 2916/33 ВНИИА 11303 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Инл. пр. О Инп. р. В Тираж 730 Государственногоделам изобретенийсква, Х, Раушс Подписноеомитета СССРоткрытийя наб, д. 4/5
СмотретьЗаявка
2798383, 17.07.1979
ИВАНОВ ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, ГУБАРЕВ ЛЕВ ПЕТРОВИЧ, ЛОГИНОВ ГРИГОРИЙ ВИКЕНТЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: H02P 13/18
Метки: автономныминвертором
Опубликовано: 15.05.1981
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-830631-ustrojjstvo-dlya-upravleniya-avtonomnyminvertorom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для управления автономныминвертором</a>
Предыдущий патент: Цифровое устройство управленияширотно-импульсным регуляторомпеременного напряжения
Следующий патент: Синтезатор линейно-частотно-модулированныхколебаний
Случайный патент: Тарельчатая пружина