Преобразователь частоты с широтно-импульсной модуляцией

 

изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулируемого электропривода. Цель изобретения -- повышение коэффициента мощности. Преобразователь частоты содержит звено постоянного тока 1, питающее автономный инвертор 4 напряжения. Входы блока управления инвертором 6 соединены с выходом генератора 13 и генератора 15 через делитель частоты 14, входы которого подключены к выходам преобразователя 16 отношения частот в код. Блок управления инвертором 6 осуществляет ступенчатое регулирование частоты и выходного напряжения преобразователя частоты. 4 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

51,4 Н 02 М 5/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4016188/24-07 (22) 28.01.86 (46) 15.03.88. Бюл. № 10 (71) Омский политехнический институт (72) В. Н. Зажирко, В. A. Костюк и Б. В. Христолюбов (53) 621.316.727 (088.8) (56) Сандлер А. С., Гусяцкий Ю. М. Электроприводы с полупроводниковым управлением. Тиристорные инверторы с широтноимпульсной модуляцией. М.: Энергия, 1968, с. 73.

Авторское свидетельство СССР № 1102016, кл. Н 02 М 7/48, 1984.

„„SU„„1381667 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулируемого электропривода. Цель изобретения — — повышение коэффициента мощности. Преобразователь частоты содержит звено постоянного тока 1, питающее автономный инвертор 4 напряжения. Входы блока управления инвертором 6 соединены с выходом генератора 13 и генератора 15 через делитель частоты 14, входы которого подключены к выходам преобразователя 16 отношения частот в код. Блок управления инвертором 6 осуществляет ступенчатое регулирование частоты и выходного напряжения преобразователя частоты. 4 ил.

1381667

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах регулируемого электропривода переменного тока.

Цель изобретения — повышение коэффициента мощности.

На фиг. 1 изображена схема преобразователя частоты; на фиг. 2 — схема блока управления инвертором; на фиг. 3, 4— диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь частоты содержит звено постоянного тока 1, состоящее из трансформаторно-ключевого регулятора 2 и выпрямителя 3, которое через фильтр 4 питает автономный инвертор напряжения 5, блок управления инвертором 6, выходы которого 7—

10 связаны с управляющими входами инвертора 5, а входы 11, 12 — с выходами первого генератора 13 и управляемого делителя частоты 14, вход которого подключен к выходу второго задающего генератора 15, преобразователь отношения частот в код 16, входы которого подключены к выходам задающих генераторов 13 и 15, а выходы — к управляющим входам управляемого делителя частоты 14 и трансформаторно-ключевого регулятора 2.

Блок-управления инвертором 6 (см. фиг. 2) содержит распределитель импульсов 17, вход которого является первым входом 11 блока управления инвертором 6 и подключен к выходу установки «О» пересчетного блока 18, логический элемент И 19, первый вход которого является вторым входом 12 блока управления инвертором 6, а выход подключен к входу пересчетного блока 18, группу элементов совпадения 20, первые входы которых подключены к выходам распределителя импульсов 17, вторые входы — к выходам пересчетного блока 18, а выходы к входам логического элемента ИЛИ--НЕ 21, триггер 22, блок управления 23, солоящий из элемента НЕ 24, логического блока 2И--ИЛИ 25 и элемента

НЕ 26, причем выход элемента ИЛИ—

НЕ 21 подключен к второму входу элемента И 19 и первому входу первого элемента И логического блока 2И вЂ” ИЛИ 25 и к выходу элемента НЕ 24, выход которого подключен к первому входу второго элемента И логического блока 2И вЂ” ИЛ И

25, вторые входы первого и второго элементов И логического блока 2И вЂ” ИЛИ 25 подключены, соответственно, к прямому и инверсному выходам триггера 22, выход логического блока 25 подключен к элементу НЕ 26, выход которого, а также выход логического блока 2И--ИЛИ 25 и выходы триггера 22 являются выходами 7 — -10 блока управления инвертором 6.

На фиг. 3 обозначены импульсы 27 — 35.

Весь диапазон регулирования частоты и величины выходного напряжения преобразователя разбивается на ряд ступеней регу5

55 лирования, в пределах каждой из которых напряжение на выходе инвертора остается постоянным, а глубина модуляции изменяется в некоторых пределах (например, 0,6 (ц (— 1). При достижении в процессе регулирования минимального или максимального значения глубины модуляции происходит переход на другую ступень регулирования. При этом напряжение на входе инвертора скачкообразно изменяется, одновременно для поддержания постоянным величины напряжения на выходе преобразователя частоты соответствующим образом изменяется и глубина модуляции кривой выходного напряжения инвертора с ШИМ. Каждой ступени регулирования соответствует определенный код на выходе преобразователя отношения частот в код 16, на входы которого поступают импульсы 27, 28 задающих генераторов 13 и 15. Этим кодом устанавливается соответствующий коэффициент управляемого делителя частоты 14, одновременно замыкается один коммутирующий элемент трансформаторно-ключевого регулятора 2. Напряжение с выхода трансформаторно-ключевого регулятора 2 выпрямляется выпрямителем 3 и сглаживается фильтром 4.

В результате на входе инвертора 5 устанавливается постоянное напряжение, величина которого соответствует данной ступени регулирования.

Блок управления инвертором 6 работает следующим образом.

Импульс 27 с выхода задавшего генератора 13 поступает на вход распределителя импульсов 17 и устанавливает его в одно из возможных состояний, число которых равно числу импульсов ЗГ13, формируемых за полупериод выходного напряжения инвертора. Одновременно этим импульсом производится сброс в «О» пересчетного блока 18, все элементы И 20 устанавливаются в исходное состояние и на выходе логического элемента ИЛИ в НЕ 21 формируется передний фронт импульса 29.

При этом разрешается прохождение импульсов 28 с выхода управляемого делителя частоты 14 на вход пересчетного блока 18 через элемент И 19. В момент времени, когда на пересчетном блоке 18 сформируется число, соответствующее длительности данного импульса 29, срабатывает одна из схем совпадения 20 и элемент ИЛИ вЂ” HF

21. В результате на выходе элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 21 формируется задний фронт импульса 29, а пересчетный блок 18 «останавливается» и находится в таком состоянии до прихода следующего импульса 27 с выхода задающего генератора 13. Затем цикл формирования импульсов 29 на выходе элемента ИЛИ вЂ  21 повторяется. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ вЂ  21 фор мируется последовательность импульсов 29, длительность которых изменяется в соответствии с принятым законом модуляции.

1381667

10

Формула изобретения

Триггер 22 срабатывает при остановке распределителя импульсов 17 в «О». При этом на его выходах формируется последовательность импульсов 31 и 32, находящихся в противофазе и длительностью, равной полупериоду выходного напряжения преобразователя. Последовательности импульсов

29, 31 и 32 поступают в блок управ. ления 23, на выходах 7, 8 и 9, 10 которого формируются последовательности импульсов 31, 32 и 33, 34, предназначенные для управления противоположными плечами мостового инвертора. В нагрузке инвертора 5 формируется кривая выходного напряжения 35.

На первой ступени регулирования кодом с выхода преобразователя отношения частот в код 16, поступающим на управляющие входы трансформаторно-ключевого регулятора 2, обеспечивается максимальная величина напряжения на входе инвертора 5, этим же кодом устанавливается коэффициент деления управляемого делителя частоты, равный единице. При определенном соотношении между частотами импульсов 27 и 28 коэффициент модуляции выходного напряжения преобразователя частоты близок к единице. При этом на нагрузку инвертора формируется кривая выходного напряжения

36, соответствующая верхнему пределу регулирования преобразователя. При снижении частоты следования импульсов 27 и соответствующем уменьшении выходной частоты преобразователя уменьшается также глубина модуляции и, следовательно, величина выходного напряжения преобразователя.

При определенном соотношении между частотами импульсов 27 и 28 в нагрузке формируется кривая выходного напряжения 37, имеющая минимально допустимую глубину модуляции. При этом изменяется код на выходе преобразователя частот в код 16 и устанавливается такой коэффициент деления управляемого делителя частоты 14, при котором соотношение между частотами импульсов 27 и 28 обеспечивает коэффициент глубины модуляции, близкий к единице. Одновременно происходит переключение коммутирующих элементов трансформаторно-ключевого регулятора 2, в результате чего напряжение на входе инвертора 5 скачкообразно уменьшается. При этом на на20

45 грузке инвертора формируется кривая выходного напряжения 38. Таким образом, осуществляется переход на вторую ступень регулирования. Дальнейшее регулирование частоты и величины выходного напряжения преобразователя частоты происходит анало гично.

Предложенный преобразователь частоты позволяет по сравнению с известным устройством расширить диапазон регулирования частоты и величины напряжения без ухудшения энергетических и массогабаритных показателей.

Преобразователь частоты с широтноимпульсной модуляцией выходного напряжения, содержащий звено постоянного тока, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход через фильтр подключен к входам питания автономного инвертора напряжения, управляющие входы которого подключены к выходам блока управления инвертором, вход задания частоты которого подключен к выходу задающего генератора низкой частоты, задающий генератор высокой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности, звено постоянного тока выполнено в виде трансформаторно-ключевого регулятора, содержащего m управляемых ключей с двусторонней проводимостью, первые входы которых подключены к соответствующим отпайкам вторичной обмотки трансформатора, а выводы объединены и подключены к первому входу двухполупериодного выпрямителя, второй вход которого подключен к нулевому выводу вторичной обмотки трансформатора, управляющие входы ключей подключены соответственно к m выходам преобразователя отношения частот в код, первый вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты, а второй вход объединен со счетным входом управляемого делителя частоты и подключен к выходу генератора высокой частоты, m управляющих входов управляемого делителя частоты соединены с

m выходами преобразователя отношения частот в код, а выход соединен с входом задания величины выходного напряжения блока управления инвертором.

1381667

1381667

Составитель С Станкевич

Редактор О Спесивых Техред И Верее Корректор В. Гирняк

Заказ 827/53 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

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