Устройство управления для преобразователей,

О П И С А Н И Е 319027ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельства Заявлено 20 Х.1969 ( 1332647/24-7)с присоединением заявки-Приоритет -Опубликовано 28,Х,1971. Бюллетень М 3 МПЛ Н 021 29/О Комитет по делам забретений и открытий при Совете Министров СССРДК 621,314.26(088.8 Дата опубликования описания 1,1,197 Авторизооретения Л. Л, Реми аявцте СТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ,РАБОТАЮЩИХ ПО МЕТОДУ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИИзвестны устроиства управления для преобразователей, работающих по методу широтно-импульсной модуляции, содержащие задающий высокочастотный генератор сигналов треугольной формы, генера. 5 тор синхронизирующих импульсов, трехфазный регузвируемый низкочастотный генератор сигналов ступенчатой формы, формирователи импульсов, имеющие общие входы, и усилители - размножители управляющих импуль сов. Однако такие устройства це обеспечивают любого закона модуляции, точного и стабильного сдвига фаз выходных напряжений преобразователя во всем диапазоне частот.Предлагаемое устройство отличается от 15 известных тем, что с целью обеспечения любого закона модуляции, точного и стабильного сдвига фаз выходных напряжений преобразователя во всем диапазоне частот, улучшения гармонического состава кривой выходного тока при работе преобразователя на индуктивную нагрузку, повышения стабильности выходной частоты и надежности работы преобразователя выход задающето генератора сигналов треугольной формы соединен с общим входом формирователей импульсов, а выход генераторов синхронизирующцх импульсов - со входом трехфазного генератора напряжения ступенчатой формы, выходы которого подсоединены к соответствующим вхо- зо дам формирователей. Выходы последних подсоединены к соответствующим входам усилителей-размнокителей управляющих импульсов.На фиг, 1 дана блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы: а - выходного напряжения генератора треугольного сигнала, поступающего на выход формирователя импульсов управления, б - то же, поступающего ца вход трехфазного генератора сигналов ступенчатой формы, в - з - выходного напряжения трехфазного генератора сигналов ступенчатой формы; на фиг. 3 - временные диаграммы: а - выходного напряжения генератора треугольного сигнала, поступающего ца вход формирователя импульсов управления, б - выходного н генератора сигналов ступецча. той формы, в - выходного напрякения фор. мирователя импульсов управления, г и д выходного напряжения размножителя импульсов управления, е - выходного напряжения генератора сигналов ступенчатой формы, ж - выходного напряжения формирователя импульсов управления, з, и - выходного цапрякения размножителя импульсов управления, к - выходного напряжения первой фазы преобразователя при работе на активную нагрузку; на фиг, 4 - диаграммы регулирования ширины управляющих импульсов; пафиг. 5 - диаграммы регулирования частоты выходного напряжения; на фиг. 6 - принцип разбиения рабочего диапазона частот на поддиапазоны; на фиг. 7, а - схема устройства, позволяющего осуществлять разбиение на поддиапазоны, б - график зависимости 1 ых = )С 7 вс для устройства, изображенного на фиг. 7,а; на фиг, 8,а - график синусоидального напряжения за период, б - график распределения мгновенной, мощности синусоидального сигнала напряжения в зависимости от времени, в - график распределения энергии в импульсах при широтно-импульсной модуляции с учетом условия энергетического баланса; на фиг, 9, а - график распределения импульсов во времени и по длительности при широтно-импульсной модуляции, б - графики напряжений треугольной и ступенчатой форм; на фиг. 10,а и б - формы напряжения трехфазного генератора ступенчатой формы при работе преобразователя на индуктивную нагрузку; на фиг. 11, а - график распределения мгновенной мощности синусоидального сигнала напряжения за полупериод, б - графики распределе 1 ия энергии в,импульсах, импульсов во времени и по длительности и напряжения треугольной формы.Устройство содержит генератор 1 треугольник сигналов высокой частоты, трех)фазный генератор 2 напряжения ступенчатой формы низкой частоты, формирователь 3 импульсов управления и размножитель-усилитель 4 импульсов управления.Генератор 1 треугольных сигналов создает два выходных напряжения постоянной амплитуды. Первое выходное напряжение имеет треугольную форму (см. фиг. 2, а), второе - форму коротких прямоугольных импульсов (см, фиг. 2, б), Короткие импульсы возникают в генераторе в момент, когда треугольные импульсы достигают минимума по абсолютной величине, Треугольные импульсы могут иметь постоянную составляющую. Частота сигналов генератора 1 зависит от напряжения управления. Треугольные импульсы поступают на вход формирователя , а короткие - на вход генератора 2, в котором они преобразуются в напряжение, имеющее заданную ступенчатую форму (см. фиг.2, в - з).Форма выходного напряжения генератора 2 может быть разной и зависи 1 от требуемой формы напряжения на выходе преобразователя или от формы тока в нагрузке преобразователя.Когда ток в индуктивной нагрузке преобразователя должен быть синусо ндал ьным, форма напряжения на выходе генератора 2 одной фазы должна быть как на фиг. 10, гд. на участках а и Ы форма напряжения имеет ступенчато-синусоидальный вид, а на участках в и с напряжение сохраняется постоянным.Величина напряжения на участках в и с должна быть больше амплитуды напрякения 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 треугольной формы. Целесообразно выдержать соотношение 11,=2(1 С 1 (см. фиг.4, а).Величина же каждой ступеньки напряженияна участках а и 1 должна выбираться из следующих соображений: полупериод синусоидального напряжения разбит на девять равных интервалов времени (фиг, 8, а, б). В каждом интервале сосредоточена энергия Ь 117,ф 2)ф 3) ) ф 4)5) ).) ф 6) -) ф 7)8)ф)9, ПРИЧЕМУ 1=).) и) 9 Л Ю 2=-А И) 8У.- ф 7) 11)74= фбПри переходе к широтно-импульсной модуляц)ии энергетические соотношения во временных,интервалах разбиения сохраняются.Исходя из этого, определяют длительностьимпульсов в интервалах разбиения2=т 8) 8=7) - -- -, и время между импульсами, т. е. закон модуляции, по которому легко находят величину напряжений ступенек(см, фиг, 8, в, фиг, 9, а, б). Определение величин ступенек напряжения легче вести наглядным и удобным графическим способом.Однако расчет величин ступенек можно осуществить и аналитически,При модуляции импульсов не обязательноисходить из энергетических соображений.Специфика выходных напряжений и нагрузокпреобразователя может потребовать не только энергетического подхода, т, е. в каждомотдельном случае задача может решатьсяпо-разному,Выходные напряжения У 2 отрицательной полярности генератора 2 (см, фиг, 3, е)поступают на формирователь 3 импульсовуправления, в котором происходит их амплитудное сравнение с сигналом треугольнойформы l.ь. В моменты равенства этих напряжений на выходах формирователяформируются прямоугольные импульсы. Длительность прямоугольных импульсов определяется временем, в течение которого напряжение У. превышает напряжение У,ц,2(см. фиг. 3, а - в),Прямоугольные импульсы дифференцируются. Импульсы, полученные от дифференцирования переднего фронта прямоугольныхимпульсов, усиливаются размножителем 4 импульсов управления и подаются на управляющие электроды рабочих тиристоров силовойсхемы преобразователя (ом. фиг. 3, г). Импульсы, полученные от дифференцированиязаднего фронта прямоугольных импульсов иусиленные размножителем 4, подаются на управляющие электроды гасящих тиоисторов(см. фиг. 3, д), Так формируются силовыеимпульсы в нагрузке преобразователя(см. фиг. 3, к).При постоянной амплитуде выходного напрякения СУвыи изменении амплитуды выходного напрчжепия О,.2 (или наоборот)меняются во времени моменты равенства этихнапряжений, что вызывает изменение ширины импульсов управления (см. фиг, 4). С изменением частоты треугольных сигналовУц 1 изменяется как длительность самих.пт импульсов управления, так и расстояние между ними, т, е, меняется частота на выходе преобразователя (см. фиг. 5). При данном построении системы управления число им. пульсов управления в периоде для всего диапазона выходных частот сохраняется постоянным.Однако практически целесообразно с целью меньших потерь на коммутацию рабочий диапазон выходных частот разбить на два или три поддиапазона с разным числом ступенек напряжения за полупериод. Когда нагрузкой преобразователя служит асинхронный двигатель, то количество ступенек напряжения за полупериод в каждом поддиапазоне в первую очередь должно определяться степенью равномерного вращения вала двигателя, а лишь потом энергетическими соображениями.Например, интервал выходных частот преобразователя 0,5 - 70 га можно разбить на поддиапазоны 0,5 - 5 гиколичество ступенек папряжения генератора 2 за полупериод 18;5 - 30 га, количество ступенек в ; 40 - 70 га, количество ступенек в ,При достижении уровня напряжения управления генератора 1 соответствующего, например, 5 га, мгновенно происходит изменение частоты генератора 1 и одновременноУ Если частоты генератора 1 уменьшилась, например, в 3 раза, то и количество ступенек напряжения У,должно уменьшиться во столько же раз (см. фиг. 6).Предлагаемое устройство построено на основе схем счетно-вычислительной техники, что позволяет удовлетворить требованиям, предъявляемым к устройствам управления для преобразователей, работающих по принципу ШИМ, и дает возможность использовать в замкнутой системе электропривода импульсные датчики например, импульсныи 5 тахогенератор), которые менее подверженыдействию помех. Предмет изобретения 10 Устройство управления для преобразователей, работающих по методу широтно-импульсной модуляции, содержащее задающий высокочастотный генератор сигналов треугольной формы, генератор синхронизиру 15 ющих импульсов, трехфазный регулируемый низкочастотный генератор сигналов ступенчатой формы, формирователи импульсов, имеющие общение входы, и усилители- размножители управляющих импульсов, отла чающееся тем, что, с целью обеспечения любого закона модуляции, точного и стабильного сдвига фаз выходных напряжений преобразователя во всем диапазоне частот, улучшения гармонического состава кривой выходного тока при работе преобразователя на индуктивную нагрузку, повышения стабильности выходной частоты и надежности работы преобразователя, выход задающего генератора сигналов треугольной формы соединен с общим входом формирователей импульсов, а выход генераторов синхронизирующих импульсов - со входом трехфазного генератора напряжения ступенчатой формы, выходы которого подсоединены к соответствующим входам формирователей, причем выходы последних подсоединены к соответствующим входам усилителей-размножителей управляющих импульсов.319027 фиг г рт йю Уе Фиан/а на ущемление числ сщуаенен а аериМ Р генерал реФиг. В319027 Составитель А. ДулькинТехред 3. Тараненко Корректор Е. Миронова Редактор А. Пейсоченко Тип. Харьк, фил. пред, Патент Заказ 504/1958 Изд.1413 Тираж 473 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., 4/5