Устройство для управления инвертором

ОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСацналистическиаРеспублик(ы)щ. Кл,Н 02 Р 13/18 Ьеударстеенный камнтет СССР пе делам нэоеретеннй и открытейОпубликовано 23,06,82. бюллетень М 23 Дата опубликования описания 23. 06 .82(72) Авторы изобретения но-исследовательскии институт авт Я ектромеханики при Томском институте автоматизированяыкт систем управления и радиоэлектроййки аявител(5 РОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ тносится к преобраике, а именно к сис вентильными преоб-может быть испольИзобретениезовательной те формируются и управляющи оторых сдвин я на угол, о две пос- импульта в сто ределяе- равления же угол ультате . нвертора емам управленазователями,зова инвер управления автономным напряжения у нута на такой режения. В ре о напряжения рами напряжени менно равленияльноголь выходсигналамиимпульсоврии в инпр на ксималировав ре.ость Гр я наниз нап Известно устроиство для управления инвертором, содержащее задающий генератор прямоугольных импульсов, делитель на два, формирователь треугольного напряжения, сравнива" ющее устройство, два формирователя коротких импульсов, две схемы ИЛИ и два синхронизируемых формирователя выходных импульсов. В этом устройстве формируют из синхронизирую- щего напряжения треугольное, сравнивают его с напряжением управления, формируя таким образом регулируемые по ширине импульсы, По переднему фронту которых запускает первый, а по заднему фронту - второй формирователь управляющих импульсов,Таким образом ледовательнос сов, одна из рону отствван мый величиной а другая сдви в сторону опе фаза выходног остается неиз Если даже напряжение упевышает амплитуду треугопряжения, то формироватеных импульсов запускаетсяот формирователя короткихввиду чего исключаются вваверторе.Устройство ограничиваетгьный и минимальный углы рния в пределах 0-180 элзультате чего повышаетсработы инвертора 11.Недостаток устройствастабильность фазы выходног938355 ния инвертора при регулированииобусловленная наличием гистерезиса,а также неидентичностью нарастающейи спадающей частей треугольного напряжения,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее блок синхронизации,включающий высбкочастотный генераториделитель частоты на и триггерах,формирователь развертывающего напряжения, источник управляющего напряжения, компаратор, два двухвходовых блока совпадения, элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два счетчика импульсов, схему сравнения кодов и дваФормирователя управляющих импульсов. В этом устройстве Формируют развертывающее .пилообразное напряжение, сравнивают его с напряжением управления и в момент равенства переключают первый формирователь управляющих импульсов, измеряют путем подсчета количества импульсов высокой частоты промежуток времени от момента равенства до Т/2, затем отсчитывают такой же отрезок времени от момента Г/2 и переключают второй формирователь управляющиМ импульсов..Устройство обладает высокой стабильностью фазы выходного напряжения инвертора как в статических, так и в динамических режимах работы, определяемая только соотношением частот развертывающего напряженияи импульсов высокой частоты 21.Однако в устройстве отсутствует ограничение по углу управления, вследствие чего возможны аварии в инверторе. Так, например, если управляющее напряжение превышает амплитуду пилообразного развертывающего напряжения, то первый формирователь управляющих импульсов не переключается.Если развертывающее пилообразное напряжение станет больше управляющего в момент времени близкий к Г/2, то за время от переключения первого Формирователя управляющих импульсовдо Т /2 счетчик не успеет под считать ни одного импульса высокой частоты, так как частота их ограничена, второй формирователь управляющих импульсов не переключается,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4Цель изобретения - повышение на.- дежности инвертора путем ограничения угла регулирования.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления инвертором, содержащее блок синхронизации, включающий последовательно соединенные высокочастотный генератор и делитель частоты на и триггврах, формирователь развертывающего напряжения, вход которого подключен к прямому выходу (и)-го триггера делителя частоты, источник управляющего напряжения, компаратор, один вход которого соединен с выходом формирователя развертывающего,напряжения, а другой вход - с выходом источника управляющего напряжения, два формирователя управляющих импульсов, управляющие входы которых попарно объединены и подключены соответственно к прямому и инверсному выходам и-го триггера делителя часто" ты, а также элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, один вход которого соединен с прямым выходом и-го триггера делителя частоты, а другой вход- с прямым выходом первого формирователя управля" ющих импульсов, два блока совпадения, .одни входы которых объединены и под" ключены к выходу высокочастотного генератора, а другие входы - соответственно к прямому и инверсному выходам (и) -го триггера делителя частоты, два счетчика импульсов, входы установки которых объединены и под. ключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а счетный вход каждого счетчика импульсов подключен к выходу одного из блоков совпадения и блок сравнения кодов, входы которого соединены с выходами счетчиков импульсов, дополнительно снабжено (и)- входовым блоком совпадения, входы которого подключены к инверсному выходу (и)-го триггера и к прямым выходам предыдущих триггеров делителя частоты, (и)-входовым. элементом И-НЕ, входы которого под" соединены к прямому выходу (и)"го триггера и к инверсным выходам предыдущих триггеров делителя частоты, Формирователем коротких импульсов, вход которого подключен к выходу первого формирователя управляющих импульсов, двумя двухвходовыми элементами ИЛИ, выход первого из которых подключен к тактовому входу первого формирователя управляющих импуль5 9383сов, и двумя двухвходовыми блокамисовпадения, входы первого из которыхсоединены соответственно с выходомкомпаратора и с выходом (и)-входового элемента И-НЕ, выход соединен 5с одним из входов первого элементаИЛИ, другой вход которого подключенк выходу (и)-входового блока совпадения, при этом выход второго двухвхадового блока совадения подключен к тактовому входу второго Формирователя управляющих импульсов, авходы соединены соответственно с инверсным выходом (и)-го триггераделителя частоты и с выходом второго 15двухвходового логического элементаИЛИ, один вход которого подключен квыходу Формирователя коротких импульсов, а другой вход - к выходуюлока сравнения кодов. 20На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устоойства; на йиг. 2 - ди-.аграммы, поясняющие его работу,Устройство содержит блоксинхронизации, включающий высокочастотный 25генератор 2 и делитель 3 частоты наи триггерах, (и)"входовой блок 4совпадения, (и)-входовой элементИ-НЕ 5, Формирователь 6 развертывающего напряжения, источник 7 управ- золяющего напряжения, компаратор 8,двухвходовой блок 9 совпадения.,двухвходовой элемент ИЛИ 10, формирователь 11 управляющих импульсов,двухвходовой блок 12 совпадения, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, двухвходовой блок 11 совпадения, счетчики 15и 16 импульсов, Формирователь 17 коротких импульсов, блок 18 сравнениякодов, двухвходовой элемент ИЛИ 19,двухвходовой блок 20 совпадения и,второй формирователь 21 импульсов.Выход высокочастотного генератора 2 подключен к триггерному делителю 3 частоты, состоящему из тригге"ров. К, прямому выходу (и)-го триггера подключен Формирователь б раз"вертывающего напряжения, выход которого соединен с одним из входовкомпаратора 8, а другой вход компаратора 8 подключен к источнику 7 управляющего напряжения. Входы (и)входового блока 4 совпадения соединены с прямыми выходами триггеровТ,1 Т 2,Ти 2 и с инверсным выход у55дом (н)-го триггера делителя 3частоты, а выход этого блока совпадения подключен к одному из входов элемента ИЛИ 10, другой вход которого 55 6соединен с выходом .двухвходового блока 9 совпадения, Один из входов,блока 9 совпадения подключен к выходу компаратора 8, а другой " квыходу (и)-входового элементаИ-НЕ 5, входы которого соединены с инверсными выходами триггеров Т 1, Тд, . ТИи с прямым выходом(и)-го триггера делителя 3 частоты. Выход элемента ИЛИ 1 О подключен к тактовому входу С первого формирователя 11 управляющих импульсов, управляющий входкоторого соединен с управляющим входом В вто" рого формирователя 21 управляющих импульсов и подключен к прямому выходу и-ого триггера делителя 3- частоты.управляющий вход К первого Формирователя 11 управляющих импульсов соединен с входомвторого формирователя 21 управляющих импульсов и подключен к инверсномувыходу и-ого триггера делителя 3 частоты. К прямому выходу этого триггера подключен один из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, другой вход которого соединен с входом формирователя 17коротких импульсов и подключен к вы" ходу первого Формирователя 11 управляющих импульсов . Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 соединен с входами установки В счетчиков 15 и 1 б импульсов. Счетный вход счетчика 15 импульсов подключен к выходу блока12 совпадения, а счетный вход счетчика 1 б импульсов - к выходу блока 1 М совпадения Один из выходов бло" ка 12, совпадения подключен к прямому выходу (и)-го триггера делителя 3 частоты, а другой его вход объединен с входом блока 11 совпадения и под" ключен к выходу высокочастотного генератора 2. Второй вход блока 1 Ф совпадения соединен с инверсным выходом (и)-го триггера делителя 3 час. тоты. Выходы счетчиков 15 и 16 импульсов подключены к входам блока 18 сравнения кодов, выход, которой сое" динен с одним из входов элемента ИЛИ 19, другой вход которого подключен к выходу формирователя 17 коротких импульсов, а выход соединен с входом блока 20 совпадения. Другой вход блока 20 совпадения подключен к.инверсному выходу (и)-го триггера делителя 3 частоты, а выход - к тактовому входу С второго формирователя 21 управляющих импуль" сов. На Фиг. 2 представлены импуль 7 93сы 22-44 на выходах элементов схемы.Устройство работает следующим образом.Импульсы высокой частоты 22 от высокочастотного генератора 2 поступают на вход делителя 3 частоты, состоящего из и триггеров, При этом напрямом выходе первого триггера де"лителя 3 частоты появляются импульсы 3, на прямом выходе (и)-го триггера делителя частоты - импульсы 24,на прямом выходе (и)-го триггераделителя частоты - импульсы 25,а на прямом выходе и-го триггера де-лителя частоты появляются импульсы26 с выходной частотой инвертора.Импульсы 25 поступают на вход Формирователя 6 развертывающего напряжения, с выхода которого снимаетсяпилообразное развертывающее напряжение (импульсы 27), которое поступаетна вход компаратора 8, На другойвход компаратора поступает управляющее напряжение (импульсы 28) с источника 7 управляющего напряжения,Когда пилообразное напряжение(импульсы 27) становится больше управляющего напряжения (импульсы 28),на выходе компаратора 8 появляютсяимпульсы 29, которые поступащт навход блока 9 совгадения. На другой вход этого блока совпадения подается импульс 30 с элемента И-НЕ 5,ввиду чего запрещается прохождение импульсов 29 с компаратора на выход блока 9 совпадения в интервале от Г/2 - Ь до %2. Сигнал с выхода блока 9 совпадения поступает на один из входов элемента ИЛИ 10, на другой вход которого подается сигнал 32 с выхода (и)-входового блока 4 совпадения. Импульсы 33 с выхода элемента ИЛИ 10 поступают на тактовый вход С первого Формирователя 11 управляющих импульсов, В результате на его прямом выходе появляются импульсы 34, сдвинутые относительноопорной последовательности импульсов 26 в сторону отставания на угол с(., определяемый величиной управляющего напряжения. На вход блока12 совпадения поступают импульсы 25с прямого выхода (и)-го триггера делителя частоты и импульсы 22 с вы"сокочастотного генератора 2.В результате с выхода блока 12 совпадения на счетный вход С счетчика 15 импульсов поступают пачки импульсов высокой частоты в первой половине каждого полупериода. Аналогично с выходаблока 14 совпадения на счетный входсчетчика 16 импульсов поступают пачки 5 импульсов высокой частоты во второйполовине каждого полупериода опорно"- го сигнала (импульсы 26). На одинвход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13поступает опорная последовательность 10 импульсов 26 с делителя частоты, надругой вход - сигналы с Формирователя 11 управляющих импульсов, Еслиэти сигналы различны, то с выходаэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 на входы 15 установки В счетчиков 15 и 16 поступает сигнал (импульсы 37) логической "1", счетчики удерживаются в нулевом состоянии,Как только первыйФормирователь управляющих импульсов 20 переключится и сигнал (импульсы 34)на его выходе станет синфазен с опорным сигналом (импульсы 26), сигнал(импульсы 37) на выходе элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 примет значение 25 логического "0" и счетчик 15 начнет подсчитывать импульсй 35, пос"тупающие на его счетный вход. В момент времени Г/2 прекращается поступление импульсов 35 на счетный входсчетчика 15, а счетчик 16 начинает,в свою очередь, заполняться импульсаии 36, поступающими на его счетныйвход во второй половине каждого полупериода опорного сигнала (импульсы26),Как только в счетчик 1 о запишется такое же количество импульсов высокой частоты, какое записанов счетчик 15 за время ТГ/2-о,на выходе блока 18 сравнения кодовпоявится сигнал (импульсы 38), поступающий через элемент ИЛИ 19 и блок20 совпадения на тактовь 1 й вход С вто"рого формдрователя 21 управляющихимпульсов, В результате на выходевторого Формирователя 21 управляющихимпульсов появится сигнал (импуль"сы 43), сдвинутый относительно опорной последовательности импульсов 26на тот же самый угол с(,что и сигнал 50(импульсы 34) с первого Формирователя 11 управляющих импульсов, но только в сторону опережения. Таким образом, Фаза выходного напряжения инвертора (импульсы 44) не,изменяетсяв процессе регулирования.55Если управляющее напряжениеЕсли .же ос =90 эл. град., короткие импульсы 39 попадают во второй полупериод опорной последовательности импульсов,26, а значит через элемент ИЛИ 19 и блок 20 совпадения поступят на тактовый вход второго формирователя 21 управляющих импульсов, вызывая его переключение, Сигнал (импульсы 43) на выходе второ го формирователя 21 управляющих импульсов оказывается в противофазе с сигналом (импульсы 34) с выхода первого формирователя 11 управляющих импульсов. При этом выходное напряжение инвертора (импульсы 44) равно нулю, В случае, если пилообраз ное развертывающее напряжение 27 пре высит величину управляющего напряжения в интервале 7 /2- Ь до /2, то хотя на выходе компаратора 8 и появится сигнал 29, но на тактовый вход первого формирователя 11 управляющих импульсов он не поступит,так как блок 9 совпадения закрыт сигналом с (и)-ходового элемента И-НЕ. Тем самым, исключается аварийный режим в инверторе, вызванный тем, что при значениях угла 4, близким к 90 эл. град., за время от переключения первого формирователя управляю" щих импульсов до Г/2, т.е; в интервале от (772-Ы) до 7/2 счетчик 15 не успеет подсчитать ни одного импульса высокой частоты и сигнал на 55 щего напряжения (импульсы 27), тосигнал (импульсы 29) на выходе компаратора 8 остается нулевым. Вэтом случае в момент времени к. /2 произойдет, автоматическоепереключение первого формирователяуправляющих импульсов сигналами,поступающими на его тактовый входчерез элемент ИЛИ 10 с (и)-входового,блока 4 совпадения, т,е. в этом 10случае угол = 90 эл. град. Сигнал (импульсы 34) с выхода первогоформирователя 11 управляющих импульсов формирователем 17 коротких импульсов преобразуется в короткие 15импульсы 39 При д90 зл. град.они попадают в первый полупериодопорной последовательности импульсов 26 и на тактовый вход второгоФормирователя управляющих импульсов не поступают, так как блок 20совпадения в это время закрыт импульсами 41 с инверсного выхода (и)-готриггера делителя 3 частоты. 1 Овыходе схемы сравнения кодов, который в обычном режиме переключает второй формирователь управляющих импульсов, отсутствует.Предлагаемое устройство обеспечивает высокую стабильность фазы выходного напряжения инвертора при регулировании и предотвращает аварийные режимы в инверторе при любых изменениях управляющего сигнала.Это позволяет создать высоконадежные инверторы, способные работать параллельно с другим источником переменного тока этой же частоты, и таким образом существенно повыщать надежность электроснабжения ответственных потребителей.Формула изобретенияУстройство для управления инвертором, содержащее блок синхронизации, включающий последовательно соединенные высокочастотный генератор и делитель частоты на и триггерах, Формирователь развертывающего напряжения, вход которого подключен к прямому выходу (и)-го триггера делителя частоты, источник управляющего напряжения, компаратор, один вход которого соединен с выходом Формирователя развертывающего напряжения , а другой вход - с выходом источника управляющего напряжения, два формирователя управляющих импульсов, управляющие входы которых попарно объединены и подключены соответственно к прямому и инверсному выходам п-го триггера делителя частоты, а также элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, один вход которого соединен с прямым выходом и-го триггера делителя частоты, а другой вход - с прямым выходом первого формирователя управляющих импульсов, два блока совпадения, одни входы которых объединены и подключены к выходу высокочастотного генератора, а другие входы - соответственно к прямому и инверсному выхооам (и)"го триггера делителя частоты,. два счетчика импульсов, входы установки которых объединены и подключены к выходу элемента ИСКЛОЧЯЧЩЕЕ ИЛИ, а счетный вход каждого счетчика импульсов подключен к выходу одного из блоков совпадения и блок сравнения кодов, входы которого соединены с11 938 выходами советчиков импульсов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения угла регулирования , оно снабжено формирователем коротких им-.пульсов, двумя двухвходовыми элементами ИЛИ, Сп)-входовым элементом И-НЕ, двумя двухвходовыми блоками совпадения и (и)-входовым блоком совпадения, входц которого под-, ключены к инверсному выходу (и)-го триггера и к прямым выходам предыдущих , триггеров делителя частоты, входы (и)-входового элемента И-НЕ подключены к прямому выходу (и)-го триггера и к инверсным выходам предыдущих триггеров делителя частоты, вход формирователя коротких импуль" сов подключен к выходу первого формирователя управляющих импульсов, выход первого двухвходового элемента ИЛИ подключен к тактовому входу первого формирователя управляющих импульсоввходы первого двухвходового блока совпадения соединены соответственно с выходом компаратора и с Источники информации,20принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2613059/24-07,кл. Н 02 Р 13/18, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2785381/2 М кл. Н 02 Р 13/18, 1979 355 12выходом (и)-входового элементаИ-НГ, выход соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, другойвход которого подключен к выходу(и)-входового блока совпадения,при этом выход второго двухвходовогоблока совпадения подключен к такто"вому входу второго формирователяугравляющих импульсов, а входы 10 соединены соответственно с инверс"нцм выходом п)-го триггера делителя частоты и с выходом второгодвухвходового логического элементаИЛИ, один вход которого подключен квыходу формирователя коротких импуль"сов,а другой вход - к выходу блокасравнения кодов.ие ил ВНИИП аказ 4477/76 Тираж 721 Подписно ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4