Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения

 

Изобретение относится к силовой :преобразовательной технике. Цель изобретения - устранение скачков в среднем на полупериоде значений регулируемого выходного напряжения ин- .вертора при изменении количества .импульсов в полуволне выходной кривой. Устр-во содержит источник 1 управляющего напряжения, усилители 2-4 с нормированными и разными коэфф. усиления , блоки 8 и 9 сравнения. Генератор 10 тактовых импульсов связан с генератором 11 пилообразного напряжения , регистром 12 и распределителем 13 управляющих импульсов, а также датчиком 14 амплитуды пилообразного напряжения, связанных с компарирующими блоками 15-19. Введение сумматоров 5-7, ключей 27-29 и инвертирующих блоков 30 и 31 позволяет улучшить качество процесса регулирования. Изменение количества импульсов в выходной кривой осуществляется при постоянной величине среднего на полупериоде , благодаря чему к минимуму сводится отрицательное воздействие на нагрузку переходных процессов, возникаиощих в момент перехода от одного поддиапазона регулирования к другому. 2 ил. с о (Л 4xa.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 M 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ющего напряжения, усилители 2-4 с нормированными и разными коэфф. усиления, блоки 8 и 9 сравнения. Генератор 10 тактовых импульсов связан с генератором ll пилообразного напряжения, регистром 12 и распределителем

13 управляющих импульсов, а также, датчиком 14 амплитуды пилообразного напряжения, связанных с компарирующими блоками 15-19. Введение сумматоров 5-7, ключей 27-29 и инвертирующих блоков 30 и 31 позволяет улучшить качество процесса регулирования. Из-. менение количества импульсов в выходной кривой осуществляется при постоянной величине среднего на полупериоде, благодаря чему к минимуму сводится отрицательное воздействие на нагрузку переходных процессов, возникающих в момент перехода от одного попдиапазона регулирования к другому, 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3734622/24-07 (22) 28.04.84 (46) 07.08.86. Бюл.Р 29 (71) Отдел энергетической кибернетики АН MCCP (72) 10.А.Дмитренко, M.Ã.Ëåâèí и В.И.Олещук (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 652680, кл. Н 02 Р 13/18, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1181097, кл. Н 02 Р, 13/18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫИ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Цель изобретения — устранение скачков в среднем иа полупериоде значений регулируемого выходного напряжения инвертора при изменении количества .импульсов в полуволне выходной кривой.

,Устр-.во содержит источник 1 управля„„Я1/„„1249675 А 1

1 1249675

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике.

Целью изобретения является устранение скачков в среднем на полупериоде значений регулируемого выходного напряжения инвертора при изменении .количества импульсов в полуволне выходной кривой.

На фиг.l представлена функциональная схема; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Источник 1 управляющего напряжения связан с усилителями 2-4 с нормированными и разными коэффициентами усиления (число усилителей приведенной схемы равно трем, т.е. в данном случае n=3),. Выходы усилителей

2-4 связаны с плюсовыми входами соответствующих сумматоров 5-7, кроме того, выходы усилителей 3 и 4 подсоединены к входам блоков 8 и 9 сравнения.

Генератор 10 тактовых импульсов, задающий частоту выходного напряжения инвертора, связан с генератором 11 пилообразного напряжения и с регистром .12, выход которого подсо-;. .единен к распределителю 13 управля- а ющих импульсов. Генератор 11 связан с датчиком 14 амплитуды пилообразного напряжения, выходной сигнал кото-. рого поступает на вторые входы блоков 8 и 9 сравнения, а также на первые входы компарирующих блоков

15-19, сигналы которых через элемент

ИЛИ 20 поступают на распределитель

13. попарно и связаны соответственно с выходами схем 8 и 9 сравнения.

Управляющие цепи дополнительный клю" чей 28 и 29 подсоединены к выходу блока 8 сравнения через инвертирую- щий блок 30, а управляющая цепь ключа 27 связана с выходом блока 9 сравнения через инвертирующий блок

31.

Генератор тактовых импульсов 10 периодически запускает генератор 11 пилообразного напряжения, выходное напряжение которого, имеющее постоянную крутизну, обозначено на фиг,2 как UÄl. Период выходной частоты сигнала генератора 11 соответствует при этом полупериоду частоты выходного напряжения инвертора; Изменение (увеличение) частоты генератора, 10 тактовых импульсов сопровождается пропорциональным изменением (уменьшением) амплитуды напряжения U генератора 11, которая постоянно фиксируется датчиком 14 амплитуды"„ пилообразного напряжения.

Выходные напряжения усилителей

2-4 с нормированными и разными коэффициентами передачи, усиливающих сигнал блока 1 управляющего. напряжения, который определяет величину выходного напряжения инвертора, обозначены на фиг.2 как U, U, U, при этом U . 9

) Ц ) Ц . Величины напряжений U и U2б лежат в диапазонах UЗ V2 (и м

U < U U и наряду с коэффициентами передачи усилителей 2-4 выбираются из условия обеспечения близкого к оптимальному гармонического состава выходного напряжения инвертора в процессе регулирования частоты и на; пряжения.

На второй вход компарирующего блока 15 поступает сигнал от сумматора 5, к вторым входам блоков 1619 подсоединены ключи 21-24, через которые на соответствующие компарирующие блоки приходят сигналы соответственно от источника 25 постоянного напряжения, сумматора 6, усилителя 4 и источника 26 постоянного напряжения. Выход сумматора 7 через дополнительный ключ 27 подсоединен к второму плюсовому входу сумматора

6, а выход сумматора 6 через ключ 28 связан с плюсовым входом сумматора 5.

Источник 26 напряжения связан с минусовым входом сумматора 7, источник 25 подсоединен к минусовому входу сумматора 6 через дополнительный ключ 29. Управляющие цепи ключей 21 и 22, 23 и 24 объединены!

О !

В компарирующих узлах 15-19 уст- ройства осуществляется последователь ное сравнение развертывающего пилообразного напряжения U генератора ll

11 с напряжениями, поступающими: на второй вход блока 15 — от сумматора 5, на вторые входы блоков 16-19 через ключи 21-24 соответственно от источника 25 (V, ), от сумматора б, от усилителя 4 (U< ) ov источника 26 постоянного напряжения (U ). При

2ь этом в.области пониженных выходных частот инвертора, когда амплитуда сигнала U« генератора 11 пилообразного напряжения,.выделяемая датчиком

14 амплитуды, близка к максимальным значениям и превышает величину наз 12496 пряжений U u U усилителей 4 и 3, l(5 на выходе блоков 9 и 8 сравнения вы- рабатываются сигналы, замыкающие ключи 21-24 и способствующие формированию кривой выходного напряжения из ! максимального количества импульсов на полупериоде (в.данном случае из пяти импульсов на полупериоде). Ключи

27-29, связанные с выходами блоков 8 и 9 сравнения через инвертирующие блоки 30 и 31, при этом оказываются разомкнутыми.

При увеличении частоты генератора

10 тактовых импульсов, определяющей частоту выходного напряжения инверто- 15 ра, пропорционально уменьшается амплитуда развертывающего напряжения

UÄ„генератора 11, которая в опреде.ленный момент сравнивается с амплитудой напряжения U> усилителя 4. В 20 этот момент, которому соответствуют временные диаграммы, приведенные на фиг.2, от блока 9 сравнения поступает команда,. на размыкание ключей 23 и 24 и соответственно через инверти- 25 рующий блок 31 на замыкание ключа 27.

Напряжения U и Uä, показанные на фиг.2а пунктиром,на компарирующие . узлы 18 и 19 уже не поступают, в кривой выходного напряжения при этом gp формируется на два крайних импульса меньше. Одновременно через замкнутый ключ 27 на плюсовой вход сумматора 6 . от .сумматора 7 приходит разностный увеличивающии aeJ1H 35 чину выходного сигнала сумматора 6, равной при этом U >-U -U и поступающего через замкнутый ключ 22 на компарирующий узел 17 (фиг.2 о ). За счет этого вольт-секундная площадь 4О формируемых в данный момент импульсов кривой выходного напряжения 11 . увеличивается на величину, равную площади ранее формировавшихся крайних импульсов с наименьшими длительностя- 45 ми (заштрихованные площади на фиг.26), при переходе от одного поддиапазона регулирования к друго-. му, сопровождаемом изменением количества импульсов на полупериоде вы ходной кривой, среднее на полупериоде значение выходного напряжения поддерживается постоянным.

75 4 напряжения Uç yc vvans 3; по сигналу с выхода схемы 8 сравнения размыкаются ключи 21 и 22, замыкаются ключи 29 и 28 и кривая выходного напряжения начинает формироваться из одного импульса на.полупериоде, вольт-секундная площадь которого увеличивается пропорционально вели-.

3 + "(4 6 Uy((.) 1 поступающего через замкнутые ключи

27-29 от сумматоров 7 и 6 на второй вход сумматора 5 и через него - на второй вход компаратора 15. Среднее на полупериоде значение выходного напряжения при этом остается неизменным. При уменьшении частоты выходного напряжения описанные процессы повторяются в обратной последовательности.

Комнарирующие блоки 15-19 устройства управления вырабатывают в мо» мент равенства напряжений на их . входах короткие импульсы (фиг.26 ), последовательно поступающие через ячейку ИЛИ 20 на вход распределителя

13 управляющих импульсов. Смена полярности импульсов кривой формируе мого напряжения инвертора осуществляется распределителем в соответствии с сигналом от регистра 12, принимающего за период два состояния и связанного с генератором 10 такто, вых импульсов. Распределитель !Э управляющих импульсов при этом включает в свой состав триггерное звено на входе, связанное с комбинационным логическим устройством. Считая для определенности, что при управлении мостовой схемой инвертора при формировании положительной полуволны выходного напряжения включены вентили

А и С, при формировании нулевой паузы — А и В, соответственно на отрицательной нолуволне включены В и D, на нулевой паузе — С и D обозначая сигнал на выходе триггерного звена распределителя 13 через Х, а сигнал от регистра 12 через У, получаем логические уравнения, описывающие комбинационное устройство распределителя 13-:

V =XY

В

И =XY

w =х

При дальнейшем увеличении выходной частоты, сопровождаемом уменьшением амплитуды напряжения U„, гене ратора ll в момент, когда указанная амплитуда сравняется с величиной

+XY= Y

+ XY

+ XY

+XY= Y.

1249675

Формула изобретения

Устройство для управления регулируемым инвертором напряжения, содержащее источник управляющего напряжения, соединенный с нормированными усилителями, (n-1) из которых связаны с первыми входами соответствующих блоков сравнения, (2п-1) компарирующих блоков с выходными формирователями коротких импульсов, выходы

Дополнительные элеМенты предлагаемого устройства: сумматоры, ключи и инвертирующие блоки, представляют собой простейшие узлы и могут быть легко реализованы на стандартных полупроводниковых .элементах. Общее число сумматоров в схеме при этом равняется n — количеству усилителей устройства, число инвертирующих бло- 10 ков на единицу меньше числа сумматоров и равно (n-1), суммарное количе ство. дополнительных ключей в общем случае равно (2n-3) (по одному ключу на входе и выходе средних сумматоров, 15 один ключ на выходе и-го сумматора, при первом сумматоре клк чи отсутствуют) .

Устранение скачков в среднем на полупериоде значений выходного на- 20 пряжения ийвертора при широкодиапазонном -регулировании частотБ и величины выходного напряжения, осуществляемое предлагаемым устройством, позволяет существенно улучшить качество 25 процесса регулирования. Изменение количества импульсов в выходной кривой при регулировании частоты вы ходного напряжения осуществляется при поСтоянной величине среднего на по- Зр лупериоде и соответственно действующего значений выходного напряжения, благодаря чему к минимуму сводится отрицательное воздействие на нагруз- ку переходных процессов, возникающих в момент перехода от одного поддиапаэона регулирования к другому. Особенно существенно указанное улучшение переходных режимов сказывается на нагрузке динамического. характера, 40 в частности на двигательных нагруз,ках различных типов„ котбрых через элемент ИЛИ соединены с распределителями управляющих импульсов, (и-1) источников постоянного напряжения, (2n-2) ключей, генера тор тактовых импульсов, связанный с подсоединенным к распределителю управляющих импульсов регистром и с генератором пилообразного напряжения, соединенным с датчиком амплитуды пилообразного напряжения, соединенным с вторыми входами блоков сравнения, выход генератора пилооб-, разного напряжения подключен к первым входам всех компарирующих блоков, вторые входы (2n-2) иэ которых связаны с соответствующими ключами, (n-1) ключей связаны также с соответствующими источниками постоянного напряжения, а один из ключей подсо- единен к выходу п-ro усилителя, управляющие цепи ключей соединены между собой попарно и подключены к выходам соответствующих блоков сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, .

I что, с целью устранения скачков в среднем на полупериоде значения регулируемого выходного напряжения инвертора при изменении числа импульсов в полуволне выходной кривой, оно снабжено сумматорами, (2n-3) ключами и. п-1) инвертирующими блока-, ми, причем первые плюсовые входы сумматоров соединены с выходами соответствующих усилителей, минусовые входы сумматоров, кроме первого и п-го, через дополнительные ключи связаны с соответствующими источниками постоянного напряжения, минусовой вход n-ro сумматора связан с (n-1) -м источником постоянного напряжеt ния непосредственно, выходы всех сумма4. торов, начиная от п-го, через допол- нительные ключи последовательно подсоединены к вторым входам соседних сумматоров, выход первого сумматора подсоединен к второму входу первого компарирующего блока, выходы всех сумматоров, кроме первого и

n-ro, подсоединены также к основным ключам, управляющие цепи дополнительных ключей через инвертирующие блоки связаны с выходами соответствующих блоков сравнения.

1249675

Составитель О.Парфенова

Редактор В,Иванова Техред Л.Олейник корректор С.Шекмар

Заказ 4337/57

Тираж 631 Подписное

BHhHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

4юг Я

« гк .

Ь+ ю