Устройство для управления преобразователем частоты

ОП ИСАЙ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 8 У,Сокээ СоветскнкСоциапис тически кРеспублик)М. К Р 13/ присоелинением заявкиный каиитет Ъа 3) Приоритет Опубликовано 15.10.82. Бюллетень38 СССРелен изобретений и аткрцтнй. 727 (088. 8) та опубликования описания 17. 10 Л,П. Мельничук, Й.И. Дыхненк и М,Т. Стрелко(71) Заявител Инстит ле ктродина ми ки АН Украи 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, ЧАСТОТЫ Изобретение относится к преобразователъной технике и предназначается для управления преобразователемчастоты, состоящим из инвертора напряжения с выходным трансформатором.и управляемого реверсивного моста,включенного на вторичные обмоткитрансформатора.Известно устройство для управленияпреобразователями, содержащее задающий, генератор, соединенный с двумяканалами делейия частоты на неуправляемых и управляемых делителях:частоты, подключенных ко входам формирователей импульсов управления силовымитиристорами, счетчик, подключенныйвходом к дизъюнктору, а выходом - кдешифратору. Устройство, позволяетсвести к минимуму высокочастотные гармоники, близкие к основной и повысить КПД преобразователяпутем мак-симального приближения закона широтно-импульсной модуляции напряжения .к синусоидальному1,Недостатком устройства является применение для формирования широтноимпульсной модуляции выходного напряжения управляемых делителей частоты, что усложняет устройство для управления преобразователем, посколькудля получения квазисинусоидальнойфункции построения напряжения, в большинстве случаев, коэффициент деленияуправляемых делителей частоты выражается дробным числом, что влечет за собой усложнение схемы управляемого делителя частоты.Наиболее близким по техническойсущности является устройство для уп"равления полупроводниковым инвертором, содержащее генератор опорногонапряжения, единичный выход которогосоединен через первый делитель частоты с формирователями импульсов управления первого канала, через блок синхронизации, элемент ЗАПРЕТ, элементИЛИ и второй делитель частоты - с формирователями импульсов управленияде преобразующего устройства напряжеие с широтно-импульсной модуляцией о трапецеидальному закону2.Недостатком такого устройства является использование при Формировании однополярного широтно-импульсного напряжения трапецеидального закона модуляции, цто не позволяет свести к нулю высокочастотные гармоники,близкие к основной, вызывая тем самым дополнительные потери и повышая весогабаритные показатели выходных фильтчастотах,Цель изобретения - повышение КПДпреобразователя.Поставленная цель достигается тем,что устройство для управления преобразователем частоты, состоящим иэ инвертора напряжения с выходным трансформатором и реверсинного выпрямителя, нклюценного на вторичные обмоткитрансФорматора, содержащее генераторопорного напряжения, единицныи выходгзкоторого соединен через первый делитель частоты с формирователями импульсов управления первого канала ичерез блок синхронизации, элемент ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ и второй делительчастоты - с формирователями импульсов управления второго канала, а нулевой выход генератора опорного напря"женил через второй блок синхронизацииподключен к второму входу элемента ИЛИ,45третий делитель частоты, выход которого через регистр сдвига и триггер со"единен с формирователями импульсовуправления реверсивным выпрямителем,регулируемый генератор выход которо Ого подключен к одним из входов элементов И, к другим входам которыхподключены одни выходы регистра сдвига, снабжено вторым регулируемым генератором, двумя дополнительными эле- -ментами И и элементами ИЛИ, причемвыход второго регулируемого генератора подсоединен к одним из входов до 3 9668424полнительных элементов И, к другимвходам которых подсоединены другиевыходы регистра сдвига, а выходы основных и дополнительных элементов И,попарно через дополнйтельные элементы ИЛИ соединены с входами блоковсинхронизации,На фиг, 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 210 схема устройства для управления преобразователем; на Фиг. 3 - временныеУстройство позволяет получить на ныхо- диаграммы работы отдельных узлов устройства управления.Преобразователь (фиг. 1) содержитБ мостовой инвертор 1 напряжения натранзисторах 2-5, зашунтированных обратными диодами 6-9, с силовым трансформатором 10, на вторичной сторонекоторого включен реверсивный выпрями 2 О тель 11, на транзисторах 12 и 13,включенных в диагонали диодных мостов 14-17 и 18-21 соответственно.Транзисторы 2 и 3 инвертора 1 управляются импульсами постоянной частод 5 ты, поступающими от формирователя управляющих импульсов первого канала,а импульсы, поступающие по второмуканалу, изменяющиеся по частоте поопределенному закону, управляют транзисторами 4 и 5 инвертора 1. Это по"зволяет получить на вторичных обмот"ках трансформатора 10 напряжение. сширотно-импульсной модуляцией, Приреверсивном выпрямлении на нагрузкеполучаем напряжение с широтно-импульс.ной модуляцией по квазисинусоидаль"ному закону,Устройство содернит генератор 22.опорного напряжения, делители частоты 23-25, регулируемые генераторы 26,27, элементы И 28-31, элементы ИЛИ 32,33 и 34, блоки синхронизации 35,36, элемент ЗАПРЕТ 37, регистр сдвига 38, триггер 39, Формирователи 40,41 импульсов управления силовыми полупроводниковыми элементами инвертора 1и формирователи 42 импульсов управления реверсивным выпрямителем,На фиг. 2 представлены импульсы 4353 на выходах элементов.Устройство работает следующим образом,Генератор 22 вырабатывает на двухвыходах импульсы 43 и 44, сдвинутыедруг относительно друга на полпериода выходной частоты генератора. Им"пульсы. 43 единичного выхода опорногогенератора 22 поступают на вход делителя частоты 23, который посредством,5 . 9668формирователя импульсов 40 управляеттранзисторами 2, 3 инвертора 1.Выходные импульсы 45 первого делителя частоты 23 через делитель частоты 25 поступают на вход регистра сдви -га 38. Импульсы 46 первого выхода ре-гистрасдвига 38 поступают на вход.триггера 39, на выходе которого, а сле.довательно, на выходе формирователя 42,. импульсов формируется сигнал для уп-Оравления транзисторами 12, 13 реверсивного выпрямителя 11.Выходные импульсы 46-49 регистрасдвига 38 поступают на входы элементов И 30, 31, 28 и 29 соответственно. 15Выходные импульсы 50 и 51 регулируемых .генераторов 26 и 27 через эле-менты. И 30 и 31 и элемент ИЛИ 33 поступают на.вход блока синхронизации 36. Выходные импульсы блока синх- Оронизации 36 с .частотой равной частоте импульсов 50 или 51 регулируемыхгенераторов 26 или 27 ( в зависимости.от разрешающего сигнала 46 или 47с выходов регистра сдвига 381, за- . 25синхронизированные импульсами 44 нулевого выхода генератора 22, поступают:.на вход элемента ИЛИ 34, на второйвход которого. поступают импульсы 43единичного выхода генератора 22 через зОэлемент ЗАОРЕТ 37.Таким образом; элемент ИЛИ 34 суммирует двв импульсные последовательности импульсы которых засинхронизи 3рованы импульсами опорных "раздвинутых" частот 43 и 44 и, следовательно,никогда не совпадают во времени (см.фиг. 3 - 52. при 0 с й с й и й, с е сс),О Импульсы 50 и 51 регулируемых генераторов 26 и 27 через элементы И 28 и 29 и элемент ИЛИ 32 поступают на вход блока синхронизации 35. Выходные импульсы блока синхронизации 35 с частотой равной частоте импульсов 50 или 51 регулируемых генераторов 26 или 27 (в зависимости от наличия сигналов 48 и 49 регистра сдвига 38 на входах элементов И 28 и 29), засинхронизированные импульсами 43 единйч- ного выхода опорного генератора 22, поступают на управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 37. Поскольку импульсы, поступающие на его основной вход, за" фф синхронизированы той же импульсной последовательностью, что и на управ" ляющий, то на выходе элемента ЗА" 42 6ПРЕТ 37, а следовательно, и на выходе элемента ИЛИ 34 получаем разностную импульсную последовательность 52(см фиг, 3 - 52 при с с с с йи с сс с 1),3Импул ь сная последовател ьност ь 52поступает на вход делителя частоты 24,выходные импульсы 53 которого посред"ством Формирователя импульсов 41 управляют транзисторами 4 и 5 .инвертора 1.Таким образом, частота импульснойпоследовательности 52, поступающейна вход второго делителя частоты 24,изменяется четыре раза на полпериодавыходного напряжения, огибающая которого приведена на Фиг. 3-54.В течение первой четверти полупериода выходного напряжения (см. Фиг, 354 при 0 сс й) частота импульсной последовательности 52 равна сумме частотпоследовательностей 43 и50 опорного генератора 22 и регулируемого генератора 26. В этом случаечастота импульсной последовательности 53 на выходе делителя частоты 24равная о + ргКДгде т " частота опорного генератоора 22;- частота регулируемого генератора 26;К - коэффициент деления делите лей частоты 23 и 24 больше частоты 1= ф импульсной послеКодовательности 45 на выходе делителя частоты 23.В течение второй четверти полупериода выходного. напряжения (см, фиг,3 .54 при ес й1) частота импульсной последовательности 52 равна сумме частот последовательностей 43 и 51 опорного генератора 22 и регулируемого генератора 27. В этом случае час-тота импульсной последовательности 53 на выходе делителя частоты 24 равная о+ ргъ= КАгде т с - частота импульсов регург рг 1 лируемого генератора 27 больше частоты Г, импульсной последовательности 45 на выходе делителя частоты 23.,Ввиду Отличия частот фаза импульсной последовательности 53 с частотой 1 в интервале 0йй и Г в интервале йсйскользит во времени по отношейию к фазе импульсф" КрсЬ 1 Х 9 бб 81 ной последовательности 45 с частотой т что приводит к модуляции импульсов выходного напряжения инвертора по длительности по линейному закону5В связи с тем, что Г, наклон огибающей выходного напряжения 54 на участке йс й1 меньше, чем на участке 0 ( т;При частоте импульсйой последова О тельности 52 равной разности частот импульсов 43 и 51 опорного генератора 22 и регулируемого генератора 27 частота импульсной последовательности 53 равная 15фо т Рга4становится меньше частоты Г .импульсной последовательности 45 на выходе20 делителя частоты 23 в интервале времени 1: С Е С (см. фиг. 3 - 54)что прйводит к изменению разности фаз между ними в противоположную сторону, а следовательно, к формированию огибающей на третьей четверти полупериода выходного напряжения.В последней четверти полупериода огибающей 54 выходного напряжения (при йСй,1) частота импульсной последовательности 52 равна разности 50 частот импульсных последовательнос" тей 43 и 50 опорного 22 и регулируе мого 26 генераторов и частота последовательности 53 на выходе. делителя частоты 24 становится равной 35 12 8,теля опорный генератор 22 работаетна высокой частоте ( порядка 10 Гц ),.1Для понижения частоты опорного генератора до рабочей частоты преобразова"теля применены делители частоты 23,24,Коэффициент деления третьего делителя частоты 25 выбирается из равенства где К - коэффициент деления регистрасдвига 38 ( Кр,= 4);- частота выходного напряжения преобразователя Гц;- частота импульсов на выходеделителя частоты 23 равнаярабочей частотеинвертора 1,Гц.Таким образом, введение в устройство для управления преобразователем нескольких элементов - двух элементов И, двух элементов ИЛИ, дополнительного регулируемого генератора и выполнение регистра сдвига на четыре выхода позволило приблизить форму огибающей выходного напряжения с широтно-импульсной модуляцией к синусом- дальной, .цто позволило повысить КПД преобразователя и упростить устройство для его управления, а также уменьшить вес и габариты выходных фйльтров преобразователя.У5 КАПоскольку Гг т рг, скорость изменения разности фаз между импульс ными последовательностями 45 и 53 на выходах делителей частоты 23 и 24 ста" новится больше, чем в третьей четверти полупериода, что увеличивает наклон огибающей 54 выходного нанряже ния в последней четверти полупериода выходного напряжения,Синхронное изменение частот регулируемых генераторов 2 б и 27 приводит 5 к изменению скорости нарастания фазового сдвига между импульсами 45 и 53 на выходах делителей частоты 23 и 24, т,е. к изменению наклона сторон.оги" бающей 54 выходного напряжения преобразователя, а следовательно, к регулированию его действующего значения,Для повышения точности регулирования выходного. напряжения преобразова" Формула изобретения Устройство для управления преобразователем частоты, состоящим из ийвертора напряжения с выходным трансформатором и реверсивного выпрямителя, включенного на вторичные обмотки трансформатора, содержащее генератор опорного напряжения, единичный выход которого соединен через первыйделитель частоты с формирователями импульсов управления первого канала, и церез блок синхронизации, элемент ЗАПРЕТ, первый вход элемента ИЛИ и второй делитель цастоты - с формирователями импульсов управления второго канала, а нулевой выход генератора опорного напряжения через второй блок синхронизации подключен к второму входу элемента ИЛИ, третий дели" тель частоты, выход которого через регистр сдвига и триггер соединен с формирователями импульсов управленйя9 966842 10 реверсивным выпрямителем, регулируе- которых подключены другие выходы мый генератор, выход которого подклю- регистра сдвига, а выходы основных чен к одним из входов элементов И, и дополнительных элементов И попарно к другим входам которых подключены через дополнительные элементы ИДИ соодни выходы регистра сдвига, о т л и.единены с входами блоков синхрониза, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ции.повышения КПД преобразователя, оноснабжено вторым регулируемым генера- Источники информации, тором, двумя дополнительными элемен- принятые во внимание при экспертизе тами И и элементами ИЛИ, причем выход 1 о 1, Авторское свидетельство СССР второго регулируемого генератора под- У 570181, кл. Н 02 Р 13/18, 1977, соединен к одним из входов дополни. Авторское свидетельство СССР тельных элементов И, к другим входам756597, кл, " 02 Р 13/18 е 1980Бокшаектою Од Колесникова ВНИИПИ Госу по делам 11303 Носквее два В1е Филиал ППППат