Устройство для управления инвертором

Й Ь ГО 1 ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1617584 02 М 7/48 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬС 2 21) 4313865/24-07(54) УСЧ РОЙСТВО ДЛЯ УВЕРТОРОМ;57) Изобретение относиттельной технике и можетдля управления ключевы ан тво СССРя к преобразоваытьиспользовано и элементами инИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управлени ключевыми элементами инвертора с синусоидально модулированным яыходным напряжением.Цель изобретения - упрощение схемы устройства.На фиг. 1 приведена принцисхема устройства; на фиг., 2 и 3 - вр диаграммы его работы,Устройство (фиг. 1) содержит делитель 1 частсты на триггерах 2 - 11, при этом восемь младших разрядов на триггерах 2 - 9 представляют последовательный счетчиК, два старших разояда на триггерах 10 и 11 включены по схеме регистра с перекрестными связями, вход 12 делителя 1 предназначен для подачи тактового сигнала, четыоехразрядный счетчик 13 на триггерах 14 - 17, ВЯ- триггео 18, усилители 19-22, выходы которых являются выходами устройства, дешифратор 23, два мультиплексора 24 и 25, два формирователя 26 и 27 кодов, элемент НЕ 28, элемент И - НЕ 29 и элемент И 30, Входы дешифратора 23 соединены с выхопиальная еменные 26 и первого ого соедиод триггезряда Од ирователя И-ИЛИ-И,соединеоды счетинены с оды пяти ОПИСАНИ К АВтоесомч Св вертора с синусоидально модулированным выходным напряжением. Цель изобретения - упрощение устройства, Устройство состоит из делителя частоты, счетчика, блока формирования паузы между импульсами заполнения, который содержит дешифратор, мультиплексор. формирователь реверсивного кода и КЯ-триггер, и блока формирования паузы между импульсами заполнения, содержащего второй мультиплексор, адресныевходы которогосоединеныс входными шинами управления. 3 ил., 4 табл. дами триггеров счетчика 13, нулевой выход дешифратора 23 соединен с В-входом триггера 18, второй, шестой, десятый и одиннадцатый выходы дешифратора 23 соединены с инфомационными входами первого мультиплексора 24, входы первого формирователя 26 на элементах И-ИЛИ-НЕ 31 и 32 соединены с выходами 06, 07 и Ов шестого, седьмого и восьмого делителя 1, этот формирователь кодо ф и: Выход динены с мультипле нен с 5-вхо ра 18 и соединен с 27 на эле реализуюи Аз=а выходы вто ны с входа чика 13 и входом дел1 первого формировате правляющими входам сора 24, выход котор дом триггера 18, 0-вых ыход старшего ра входами второго форм ментах 33 и 34 типаего функции;адч 09; А 4=0 09 Чрого формирователя 27 ми усилителей 19 - 22, в элемента НЕ 28 сое ителя 1, инверсные вымладших разрядов делителя 1 и выход элемента НЕ 28 через элемент И-НЕ 29 соединены с первым входом элемента И 30, второй вход которого соединен с выходом второго мультиплексора 25, выход элемента И 30 соединен с Я-входом счетчика 13, восемь информационных входов второго мультиплексора 25 подключены по порядку к соответствующим выходам дешифратора 23, начиная с восьмого, а управляющие входы второго мультиплексора 25 предназначены для подачи кода управления по входам 35 - 37. Сигналы управления с выхода усилителей 19-22 поступают на входы управления мостового интертора на транзисгорах 38-41, выход инвертора соединен с нагрузкой 42.Работа дешифратора в зависимости от потенциалов напряжений, поступающих на его входы, поясняется данными, представленными в табл. 1, где Х - сигналы на входах дешифратора, У - сигналы на его выходах.Работа мультиплексора заключается в том, что в зависимости от потенциалов напряжений по его адресным входам на выход мультиплексора подключается один из сигналов, поступающих на его управляющие входы, согласно табл, 2.По окончании 1-го, ЗЗ-го (и последующих импульсов, следующих через 32 импульса тактовой частоты) по выходам 01-05 делителя 1 потенциалы равны "1". В промежутки между 1-м и 2-м, 33-м и 34-м импульсами тактовой частоты погенциал на выходе элемента НЕ 28 (фиг, 2 а) также равен "1", В эти промежутки времени на выходе элемента И-НЕ 29 формируется нулевой потенциал, а на выходе элемента И 30 - потенциал, равный "0", который поступает на Я-входы триггеров 14 - 17 счетчика 13 и устанавливает их в нулевое состояние. Таким образом, триггеры 2 - 6 делителя 1 и триггеры 14 - 17 счетчика 13 с помощью импульса синхронизации, формируемого элементом И - НЕ 29, сбрасываются в нулевое состояние.На входы элементов И-ИЛИ-НЕ 31 и 32 поступают сигналы с выходов триггеров 7- 9. На их выходах формируются потенциалы, соответствующие функциям А 1 и А 2.Анализируя данные табл. 3, можно заметить, что в интервалах 0 - 90, 180-270 на выходах элементов И-ИЛИ-КЕ 31 и 32 формируются сигналы в прямом коде, в интервалах 90-180 О, 270-360,формируются сигналы в обратном коде. Эти сигналы поступают на адресные входы мультиплексора 24 и остаются неизменными в течение угла 22,5 О, за который на вход устройства поступило 32 импульса тактовой частоты. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В зависимости от внешнего кода, пос 1 упающего по входам 35 37, и схемы соединения выходов дещифратора 23 г мультиплексора 25, сброс управляющего счетчика 13 в исходн"е состояние можа происходить с периодом длительность г, Р периодов импульсов тактовой частоты Для определенности проведем анализ рябо ты устройства при коэффициенте делния счетчика 13,.равном 12. Для каждо о участка синусоидально модулированногоэгря хе ния в пределах 0-90" рассчитаем число пе риодов тактовой ча готы, в течение длительности которых триггер 18 находится в состоянии "0", Расчет п рс изведем из уело вия, чтобы на каждом участке аппроксимации среднее значение синусоид, и длительность импул ьсов высокочастотного заполнения были пропорциональны друг другу с меньшей погрешностью, Результаты расчета приведены в табл. 4.Пусть по входам 35 - 37 поступаю потенциалы А 1-:О, А 2=0, АЗ=1, Согласно табл, 2 на выход мультиплексора 25 гри э 1 омроходит сигнал с его входа Х 5, соединенного с выходом У 12 дешифратора. Согласно табл, 1 на выходе У 12 формируе-ся потенциал, равный "0", при поступлении на его эходь сигналов Х 1=0, Х 20, Х 3=1, Х 4=1.С п риходом перрого тактового импульса 112 триггеры 2 -10 устанэнлиьаются ь со.;о я ние 0 г 09=0. Б и ромежутке между 1-м и 2-м импульсамь фиг, 2 э) лэ еьходе злегле: та И+1 Е 29 появляется нулевой потенц,;гч который формирует потенциал ОзоО и устанавливает триггеры управляемого счетчика 13 в состояние С 21 л==0. Эти потенциалы поступают на вход дещифрэтора 23, Согласно табл. 1 нэ выходе У 1 дешифратора 23 формируется потенциал У 1=0 который поступает на Я-вход триггера 18 и перебрасывает его в состояние С 11 а=О. Согласно табл, 3 на выходах элементов ИИЛИ-НЕ 31 и 32 потенциалы равнь "О", нэ выходах мультиплексора 24 Р,1=0, А 2=-0, при этом на выход мультиплексора 24 поступает сигнал с его входа Х 1, соединенного с выходом У 2 дешифратора 23,С приходом 3-го (фиг. 2 б, табл. 1) такто вого, мпульса на выходе У 2 дешифратора 211 ормируется потенциал, равный "О", аэ выходе мультиплексора 24 - потенциал "О", который поступает на Я-ьход триггера 8 и устанавливает его в состояние С 1 щ=1. С приходом 13-го тактового импульса на .ыходе У Аешифратора 23 формируется потенциал, равный "О" (табл, 1), При подаче на адресные входы потенциалов А 1=0, А 2=0, АЗ=-1 к вь 1 ходу мультиплексора 25 подключается вход Х 5, соединенный с выходом У 12 де 1617584шиФратора 23 Поэтому при У 12=0 на выходг мультиплексора 25 формируется "0", который поступает на выход элемента И 30 и ог;рокидывает триггеры 1 Луправляемого счетчика 13 в состояние 01 ат=-О.Таким образом, с приходом 13-го импульса управлямый счетчик возвращается в исходное состояние, При О 14-Л 1;0 на выходе У 1 дешифратора формируется сигнал У 1=0, который опрокидывает триггер 18 в пэложение 01 в=0.С приходом 15-го такгового импульса счетчик 13 переходит в 3-е состояние, при этом на выходе У 2 появляется нулевой потенциал, который формирует импульс Яи=О и опрокидывает триггер 18 в сосгояние 01 в=1.С приходом 25-го тактового импульса счетчик 13 переходит в 13-е состояние, при этом на выходе У 12 деши 1 рэ горл 23 формируется потенциал, равныи "0", Ча выходе мультиплексора 25 появляется потенциал, равный "0", который формирует сигнал Озо=О и опрокидывает триггеры 14-17 счетчика 13 в состояние 014-01 т=О, Таким образом, с приходом 25-го импульса счетчик переходит в первое состояние,С приходом 27-го тактового импульса четчик 13 переходит в 3-е состояние, при этом на выходе У 2 дешифратора 23 появляется нулевой потенциал, который формирует нулевой сигнал на выходе мультиплексора 24 и опрокидывает триггер 18 в состояние 01 в=",В интервале между 33-м и 34-м тактовыми импульсами на выходе элемента И-НЕ 29 появляется потенциал "0", который формирует сигнал Озо=0 и опрокидывает триггеры 14 - 17 управляемого счетчика ",3 в исходное состояние 014 017=0.Согласно табл, 2 и 3 при действии 33-го -64-го тактовых импульсов Оз 1.= 1, Оз 2 = О, на выход мультиплексора 24 поступает сигнал с входа Х 2, соединенного с выходом Уб дешифратора 23.С приходом 39-го импульса тактовой частсты управляемый счетчик 13 устанавливается в 7-е состояние, при этом на выходе Уб дешифратора 23 появляется нулевой потенциал, который формирует нулевой сигнал на выходе мультиплексора 24 и опрокидывает триггер 18 в состояние 018=1,С приходом 45-го тактового импульса счетчик 13 переходит в 13-е состояние, при этом на выходе У 12 дешифратора 23 формируется потенциал, равный "0". На выходе мультиплексора 25 формируется потенциал "0", на выходе элемента И 30 потенциал также становится равным "0". Триггеры 14 - 17 управляемого счет ика 13 опрокидыва 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ются в состояние 01 а.=0, Открывается выход У 1 дешифратора 23, а триггер 18 опрокидывается в состояние 01 в=О,С приходом 51-го импульса счетчик 13 переходит в 7-е состояние, при этом на выходе Убдешифратора формируется нулевой потенциал, который проходит через мультиплексор 24 и оп,окидывает триггер 18 в состояние 01 в=1,С приходом 57-го тактового импульса счетчик 13 переходит в 13-е состояние, при этом на выходе У 12 дешифратора 23 формируется потенциал, равный "0",На выходе мультиплексора 25 появляется потенциал, равный "0", который формирует потенциал на выходе элемента И 30, равный "0", и опрокидывает триггеры 14 - 17 управляемого счетчика 13 в состояние 014- 01 т=О. На выходе У 1 дешифратора 23 формируется потенциал, равный "0", который опрокидывает триггер 18 в состояние 01 в=О.В диапазоне углов 45-67,5 триггер 18 должен находиться в состоянии "0" 10 периодов тактовой частоты и в состоянии "1" 2 периода тактовой частоты (фиг, 2 в).Согласно табл. 2 на выход мультиплексора 24 поступает сигнал с входа ХЗ, соединенного с выходом У 10 дешифратора 23,В промежуток между 65-м и 66-м импульсами на выходе элемента И-НЕ 29 формируется потенциал, равный "0", который устанавливает триггеры 14-17 управляемого счетчика 13 в состояние 01 а - 017=0 (фиг.2 в, фиг, 3). На выходе У 1 дешифратора 23 формируется потенциал, равный "0", который поступает на й-вход триггера 18 и перебрасывает его в состояние 01 в=ОС приходом 75-го тактового импульса счетчик 13 переходит в 11-е состояние, при этом на выходе У 10 дешифратора 23 формируется нулевой потенциал, который проходит через мультиплексор 24 и опрокидывает триггер 18 в состояние 018 = 1,С приходом 77-го тактового импульса счетчик 13 переходит в 13-е состояние, при этом на выходе У 12 дешифратора 23 формируется потенциал, равный "0". На выходе мультиплексора 25 формируется потенциал ".0", который формирует потенциал на выходе элемента ИЗО, равный "0", и опрокидывает триггеры 14 - 17 счетчика 13 в нулевое состояние, На выходе У 1 дешифратора 23 формируется потенциал, равный "0", который опрокидывает триггер 18 в состояние О 1 в=О.С приходом 87-го импульса счетчик 13 принимает 11-е состояние и триггер 18 опрокидывается в состояние 018=1.При действии 97-го - 128-го тактовых импульсов на выходах элементов И-ИЛИ 161758420 НЕ 31 и 32 согласно табл. 4 потенциалы равны "1". Согласно табл, 2 на выходе мультиплексора 24 формируется сигнал, равный сигналу с входа Х 4, соединенного с выходом У 11 дешифратора 23.В промежуток между 97-м и 98-м импульсами тактовой частоты (фиг. 2 в) на выходе элемента И-НЕ 29 формируется потенциал, равный "0", которыи устанавливает триггеры 14-17 счетчика 13 в состояние 014-О 1 т=О. На выходе У 1 дешифратора 23 формируется потенциал У 1=0, который поступает на й-вход триггера 18 и подтверждает состояние О 1 в = О.С приходом 108-го тактового имгульса счетчик 13 переходит в 12-е состояние, при этом на выходе У 11 дешифратора 23 формируется нулевой потенциал, который сбрасывает триггер 18.С приходом 109-го импульса счетчик 13 переходит в 13-е состояние, при этом на выходе У 13 дешифратора 23 формируется потенциал, равный "0", на выходе элемента И 30 потенциал становится также равным "0". Триггеры 14 - 17 управляемого счетчика 13 опрокидываются в состояние 014-017=0. На выходе У 1 дешифратора 23 У 1=0, 01 в=О.На фиг. 3 приведены эпюры напряжений на выходах элементов в другом масштабе в течение периода выходного напряжения. Весь период выходного напряжения разбит на 16 отрезков (фиг. Зк), Каждый отрезок выходными импульсами элемента И 30 разделен на несколько периодов высокочастотных импульсов (фиг, Зи), при этом начало каждого высокочастотного периода совмещено с началом отрезка,Для конкретного кода по входам 35-37 каждый отрезок синусоиды состоит из двух полных периодов и некоторого промежутка, который по длительности меньше периода.Выходной сигнал триггера 18 и выходные сигналы триггера 10 поступают на входы элементов И-ИЛИ-И 33 и 34.Согласно схеме соединения элементов И-ИЛИ-И 33 и 34 с выходами триггеров 18 и 10 сигналы на их выходах соответственно равны:Аз= 01 в 09+О 9;А 4= 01 В 09+09,В интервале времени 0 - тв (фиг. Зж) потенциалы сигналов на выходах триггеров 09 и 09 равны: 09=0, О 9-1. При этомАз - О 1 в 1 + О = О 1 в;А 4 01 в 0 + 1 - 1.Схемы усилителей 19-22 выбраны такими, чтобы при поступлении потенциаЛа "0" на их входы по их выходам, формировались отпирающие потенциалы, поступающие на 10 15 25 30 35 40 45 50 55 входы транзисторов 38-41, а при поступлении "1" на входы усилителей 19-22 формировались запирающие потенциалы ча входах транзисторов 38-41.В интервале 0 - та на выходе элемента И-ИЛИ-И 34 формируется потенциал , з; - пирающий транзисторы 40 и 41 инвертора. На выходе элемента И-ИЛИ-И 33 формируются импульсы напряжения, синфазные с сигналом О 1 в, которые управляют режимами переключения транзисторов 38 и 39 инвертора и формируют напряжение на нагрузке 42 в соответствии с эпюрами на фиг. Зл.В интервале тв-т 1 в(фиг, Зж) потенциалы сигналов на выходах триггеров 09 - 0 равны: О 9=1; 09=0.При этомАэ= О 1 в 0+1=1;А 4 О 1 в 1 + 0 =: Ов.На выходе элемента И-ИЛИ-И 33 формируется потенциал "1", запирающий тиристоры 38 и 39 иньертора. На выходе элемента И-ИЛИ-И 34 формируются импульсы напряжения, синфазные с сигналом 01 в, которые упаравляют режимами перекл ючения транзисторов 40 и 41 ин вертора и формируют другую полярность напряжения на нагрузке 42 в соответствии с эпюрами на фиг. Зл.Анализируя форму выходного напряжения инвертора по эпюрам нэ фиг. Зл, можно отметить, что для большего приближения формы выходного напряжения к синусоидальному закону необходимо увеличивать число отрезков, на которые разбивают синусоиду, и иметь бОльшее число высокочастотных импульсов внутри каждого отрезка, Это можно обеспечить, увеличивая число триггеров делителя 1 и счетчика 12 и используя остальные элементы с большим числом входов и выходов,В устройстве импульсы заполнения жестко засинхронизированы с импульсами тактовой частоты и выходной частотой устройства, Меняя значение кода, подаваемого по входам 35 - 37 на адресные входы мультиплексора 25, можно менять среднее значение синусоидально модулированного выходного напряжения устройства в широких пределах. Меняя значение частоты, подл аемой на вход 12 устройства, можно пол,чить изменение частоты выходного напрлжеия устройства при сохранении среднего значения напряжения на выходе.В устройстве для формирования импульсов различной длительности игпользован управляемый счетчик, что позволяет дополнительно регулировать амплитуду выходного напряжения инвертора.1617584 10 Потев иалы выхо ов г лз 79 У 1 У 7 о о о1-е 1 г.е 13-е 14-е 15-е, О бл Использование делителя частоты для запуска формирователя реьерсивного кода и счетчика исключает возможность биений высокочастотного заполнения синусоиды и улучшает качество работы устройства. Ооомула изобретения Устройство для управления инвертором, содержащее делитель частоты. восемь млэдших оазрядов которого представлякт собой последоеательныи счетчик, два старших разряда включены по схеме регистра с перекресгными связями, вход делителя частоты предназначен для подачи тактового сигнала, четырехразрядньй счетчик, 85 триггер и усилители, выходы которых использованы в качестве выхогов устройства, ол и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно снабжено дешифратором, двумя мультиплексорами, двумя формирователями кодов, элементами НЕ, И - НЕ и И, причем входы дешифратора соединены с выходами счетчика, нулевой выход деш 4 фратдра соединен с К-входом ВЯ-триггера, второй, шестой, десятый и одиннадцатый выходы дешифратора соединены с информационными входами первого мультиплекссра, входы перво о формировэтеля кодов соединены с выходами шестого,седьмого и восьмого разрядов делителя частоты 08, 07 и 08, этот формирователь кодовреализует функции5 А 1= 0608 Ч 0808; Аг = 0708 Ч 6708,выходы первого формирователя кодов соединены с управляющими входами первогомультиплексора. выход которого соединен с3-входом ВЯ-триггера, 0-выход РЯ-триггера,10 и выход стершего разряда делителя частоты09 соединены с входами второго формирователя кодов, оеализующего функции:А,3 = 0 Й 9 Ч 09 А 4 = 0 09 Ч 09,выходы второго формирователя кодов сое 15 динены с входами усилителей, входы счетчика и элемента НЕ соединены с входомделителя частоты, инверсные выходы пятимладших разрядов делителя частоты и выход элемента НЕ через элемент И-НЕ соеди 20 нены с первым входом элемента И, второйвход которого соединен с выходом второгомультиплексора, выход элемента И соеди.нен с В-входом счетчика, восемь информационных входов второго мультиплексора25 подключены по порядку к соответствующимвыходам дешифратора, начиная с восьмого,э управляющие входы второго мультиплексора предназначены для подачи кода управления. Таблица1617584 1-е 2-е Зе 4-е 1 0 1 1 1-е 12-е 13-е 14-е О 1 лица 4 Состояние элементов И-ИЛИИ 31 и 32 Выходные импульсы по фиг.и 3 1-32 33-64 65-96 97-128 129-160 161-192 193-224 225-256 257-288 289-320 321-353 353-384 385-416 417-448 449-480 481-512 Фаза выходного напряжения устроаства, град. 0-22,5 22,5 - 45 45-67,5 57,5-90 90-112,5 112,5-135 135 - 157,5 157,5 - 180 180-202,5 202,5-225 225 в 2,5 247,5-270 270-292,5 292,5 - 315 315 - 327,5 327,5 - 360 Таблица 3 Потенциал на выходах элИ-ИЛИ-И, Колб Редактор га Тираж 498венного комитета по иэобретени113085, Москва, Ж, Рау:.,ская кий комбинат 1 роизв а;е венн Заказ 4126 ВНИИПИ Гос ставитоль В. Мир хред М.Моргента одписноеи открытиям при ГКНТ СССРб 4/5