RU12304U1 - Устройство для управления инвертором с широтно-импульсной модуляцией - Google Patents

Abstract

Устройство для управления инвертором с широтно-импульсной модуляцией, содержащее инвертор, блок выделения пульсаций и модулятор, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик амплитудного значения входного напряжения, датчик амплитудного значения выходного напряжения инвертора и блок обнаружения перегрузки, кроме того, модулятор содержит задатчик, блок аналого-цифрового преобразования, микропроцессорный блок и формирователь сигналов управления, причем входы блока выделения пульсаций и датчика амплитудного значения входного напряжения подключены к силовому входу инвертора, выход блока выделения пульсаций подключен к первому информационному входу блока аналого-цифрового преобразования, выход датчика амплитудного значения входного напряжения подключен ко второму информационному входу блока аналого-цифрового преобразования, третий информационный вход блока аналого-цифрового преобразования соединен с выходом датчика амплитудного значения выходного напряжения инвертора, вход которого подключен к выходу инвертора, четвертый информационный вход блока аналого-цифрового преобразования соединен с выходом задатчика, пятый вход "чтение данных" блока аналого-цифрового преобразования подключен к выходу "чтение данных" микропроцессорного блока, шестой адресный вход блока аналого-цифрового преобразования соединен с адресным выходом микропроцессорного блока, первый выход "готовность данных" блока аналого-цифрового преобразования подключен ко входу микропроцессорного блока "готовность данных", а второй выход блока аналого-цифрового преобразования "выход данных" соединен со входом данных микро

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ С ШИРОТНОИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Полезная модель опюсится к области электротехники и может быть использована в системах ущшвления источников питания с квазисинусоидальным выходным напряжением.

Извеспю устройство / Авторское свидетельство СССР № 1830523 кл. G05F 1/66 30,07.93, бюл.К28 /, система управления которого сод)жит микропроцессорный модуль, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор аналоговых сигналов, систему датчшюв и заищпшх устройств. Устройство предназначено для регул1ф(юания и стабилизации электрической моищости в нагрузке с помощью тиристорното исполнигельншч) органа, однако выходное на1фяжение изменяет , амплитуду и г монический состав в зависимости от угла открывания тиристора и xapaicrepa нагрузки.

Известно устройство, поясняюще способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное с пофотно-импульсной модуляцией /Заявка RU № 94030295 кл. МПК Н02 М 7/48 20.08.%, бюл N 23/, содержащее задатчик чшгготы, четыре делителя частоты, генератсф пилообразного напряжения, генератор задающего нащмжения, комшфат(ф, щесть логических элементов НЕ, четыре двухвходовых элемента 2ИЛИ, четыре двухвходовых логических элемента 2И. К недостаткам такшч) устройства следует отнести сложность апп атной части, выполненнм на дис1фетных элеменгах, понижающих надежность, и отсутствие обрапн связи, учитывающей влияние нагрузки, что ухудщает качество выходаого нащмонения.

Наиболее близким по техничесж сущности к предлагаемой полезной модели является устройство, содержащее задающий многофазный генератор синусоидальных колебаний блок выдалшшя пульсаций, двухвходовой сумматор и модулятор, состоящий ш ведущего мультивибратс а, генератора пилообразных напряжений, фкюсдангающих блоков по числу фаз, ведомых

МПК Н02М5/42

мультивибраторов по числу фаз и блоке задержки по два на каждую фазу, а

также фильтра иизких частот и трехвходового сумматора в каждой фазе /Авторское свидетельство СССР Ns 1121769 А, кл.МКИ Н02М 5/42, 30.10.84. Бюл. № 8/.

К недостаткам прототипа следует отнести: снижение функциональных возможностей устройства за счет введения фильтра низких частот, т.е. невозможность использ(ания дашюго устройства в источниках питания частотно-регулируемых приводов; отсутствие защиты от перегрузок; увеличенная громоздкость устройства ю-за схемной реализации управления по фазам.

Задача предлагаемой полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства 1фи повышении качества выходного напряжения и увеличении точности воспроизведения управляющего воздействия путем периодической коррекции )ффициеита глубины модуляции, повыщение надежности устройства.

Задача достигается тем, гго устройство для управления инвертором с широтио-импульсной модуляцией, содошащее инвертор, блок выделения пульсаций и модулятор, в отличие от прототипа дополнительно содержит датчик амплитудного значения входншх) напряжения, датчик амплитудного значения выходного на1фяжеш1я инвертора и блок обн ужения п егрузки, кроме того модулятор соде{П1агг задатчик, блок аналого-цифрового преобразования, микро1фоцесссфшйй блок и формирователь сигналов управления, причем входы блока выделения пульсаций и датчика амплитудного зиачения входного напряжения подключены к силовому входу инвертора, выход блока выделения пульсаций подключи к гюрвому информационному входу блока аналого-цифрового 1феоб юэоваиия, выход датчика амплитудного значения входдаго напряжения подаиоочен ко второму инфс мационному входу блока аналого-цифрового преобразования, третий информационный вход блока

mol

аналого-цифрового прео мгювания совданен с выходом датчика амплитудного значения выходного напряжения инвертора, вход которого подключен к выходу , четвертый инфсфмащюшшй вход блока аналого-цифрового преобразования соединю с выходом задатчика, пятый вход «чтение данных блока аналого-цифрового 1феоС азования подключен к выходу «чтение данных микропроцессорного блсжа, шестой адресный вход блока аналого-цифрового преобразования соединен с адресным выходом микропроцессорного блока, первый выход «готовность данных бдшса аналого-цифрового преобразования подключен ко входу мшфопроцеосх рного блока «готовность данных, а второй выход блока аналого-ци вшх} 1фео€| азования «выход данных соединен со входом данных MHjqxHipoueccopHoro блока, информационный выход микропроцессорного блока подключен к информационному входу форм1фователя сигналов у1фаЕления, мнотоканальный выход соединен с управляющими входами , выход блока обнаружения перегрузки подключеи ко входу пр ываний мшср троцессорного блока, а вход блока обн ужения перегрузки соединен с выходом инвертора.

Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 представлена функциональная схема 1федлагаемоЙ модели устройства, на фиг.2 последовательность oпq)aций при ко|Ч)екцни коэффициента глубины модуляции инвертора с щиротно-импульсным управлением.

Устройство для у1фавлеши инвертс м с широтно-импульсной модуляцией содержит инвфгор 1, блок выделення пульсаций 2 и модулятор 3. Кроме того содержит дапгчик амплитудного значения входного напряжения 4, датчик амплитудиого значения выходного напряжения инвертора 5 и блок обнаружения перегрузки 6, припал модулягор содержит задатчик 7, блок аналого-цифрового преобразования 8, микрощюцесссфный блок 9 и формирователь сигиалс управлкжия 10. При этом входы блока выделения пульсаций 2 и датчика амшпгтудного значения входного напряжения 4

подключены к силовому входу инвертора 1, выход блока выделения пульсаций 2 подключен к первому информационному входу блока аналого-цифрового преобразования 8, выход датчика амплитудного значения входного напряжения 4 подключен ко второму информационному входу блока аналого-цифрового преобразования 8, третий информащюшшй вход блока аналого-цифрового преобразования 8 соединен с выходом датчика 5 амплитудного значения выходного напряжения инверпхфа , вход которого подключен к выходу инвертора 1, четвертый информационный вход блока аналого-цифрового преобразования 8 соедини с выходом задатчшса 7, пятый вход «чтение данных блока аналого-цифрового прео€ азования 8 подключен к выходу «чтение данных микропроцесс(фного блока 9, шестой адресный вход блока аналогоцифрового преобразования 8 соединен с адресным выходом мшфопроцессорного блока 9, первый выход «готовность данных блока аналого-цифрового преобразования 8 подключен ко входу микропроцессорного блока «готовность данных 9, а второй выход блока аналого-цифрового преобразования 8- «выход данных соединен со входом данных микропроцесс фного блтса 9, инфсфмациоиный выход микропроцессорного блока 9 подключен к информационному BXO;Q формирователя сигналов управления 10, многоканальный выход которого соединен с управляющими входами инвертора 1, выход блшса обнаружения перегрузки 6 подключен ко входу прерываний микропроцессорного блока 9, а вход блока обнаружения перегрузки 9 соединен с выходом инвертора I.

Сигналы с датчиков и задЕгтчика, поступающие на вход блока аналогоцифрового преобразования, по запросу микро1фоцессорного блока передаются на информационный вход микропроцесссфного блока, причем сигнал блока обнаружения перегрузки подается непосредственно на вход прерываний, при этом микрогфоцессорный блок запрещает работу инвертора. Контур, состоящий из инвертора, датчика амплитуды выходного сигнала и модулятора образует

99/)/

замкнутую систему регулирования по отклонению выходного напряжения от заданного и повышает тсяносгь формирования управляющих импульсов, а кошур, состоящий из датчиков мгновенного значения входного сигнала, блока выделения пульсащп, модулетора и инвертора представляет собой разомкнутую систему компенсации возмущающих воздействий, исключающую влияние изменения пульсащ1й входного напряжения на выходное напряжение инвертора и уменьшающую в нем низкочастотную модулящло. Введение второй системы компенсации улучшает качество регулоефования первой системы и повышает качество энергии (гармонический состав) выходного напряжения.

Предлагаемое устройство рабоггает следующим образом. С помощью задатчика 10 осуществляется ввод исходных данных о выходном напряжении инвертора 1. По запросу микропродессорного блока данные о заданной амплитуде выходного напряжения А2(задан) и сигналы с датчиков текупщх значений входного Ui и выходного напряжения Ai, поступают в микропроцессорный блок для п иодической к(фрекции коэффициента глубины модуляции, в соответствии с которым, формирователь сигналов управления посылает сигналы управления на управляющие входы инвертора. Сущность периодической коррекции модулятор состоиг в следующем: на основании поступивщих значений входного на1фяжения рассчитывается его среднее за несколько периодов значение , вычисляется начальный коэффициент глубины модуляции (3ajaeH)/Uiqb в соответствии с которым модулятор формирует начальный код управлшия и преобразует его в импульсы управления инвертором определенной длительности, в результате чего на выходе инвертора должно быть напряжение, охугветствующее заданному закону широтноимпульсной модуляции где Uicp Цо А 2задан- заданная амплшуда выходного напряжения инвертора.

)4

U23ajB H Uicp Цо coscot,

В случае, если текущее значение амплитуды выходного напряжения А2 не соответствует заданному, мшфощюцессорный блок переходит к подпрограмме регулирования и стабилизации выходного напряжения. Поскольку величина напряжения питания инв утора не является строго постоянной, а зависит от параметров сети, то бл(ж выделения пульсаций фиксирует абсолютную погрешность входного выпрямленного напряжения (t), равную

8(t) и1мгн - Ulcp,

где Шмгн текущее значение входного напряжения, периодически снимаемые с соответствующего датчика, причем 8(t) « Шмгн. Чтобы поддерживать выходное напряжение на заданном уровне и исключить низкочастотную модуляцию, коэффициент глубины модуляции ц также должен меняться во времени в соответствии с изменением амплитуды входного сигнала по закону, который может быть получен из следующих зависимостей: еслии2задан иiср Мо cosot ц (t) Uv мгн cosot, где и 1 мгн и 1 ср+ E(t)

то ц (t) Но Ulcp / (Uicp+ 6(t)) Mo /( s(t) / Ulcp) и после разложения в ряд получаем первое значение скорреюпфованной глубины модуляции:

H(t)Hi(t)«Mo(l-e(tyUicp).(1)

Далее микропроцессорный блок вычисляет поправочный множитель К как отношение текущей амплитуда выходного напряжения А2 к заданному значению амплитуды выходного напряжения А2здв,

К А2 /А2ЗДН ,(2)

если выходное напряжешю равно заданному, то и коэффициент глубины модуляции остается равным ц (t)° ц i(t), при включении нагрузки, когда выходное напряжение может понизиться скачком, коэффициент глубины модуляции, согласно фиг.2, будет увеличиваться дискретно по закону ц (t ц }(t)K, где К К+А при малом А, исключающем возникновение автоколебаний. При отключении нагрузки множитель станет и после пересчета его

коэффициент глубины модулящш уменьшится, снижая повысившееся выходное напряжение.

Итак, заявляемая полезная модель пюволила расширить функциональные возможиости устройства нсключешюм фильтра рассчитанного на строго определенную частоту при повышении качества выходного напряжения и увеличении точности воспроюведения управляюшего воздействия путем 1юриодической коррекции коэффшщшга глубины модуляции и введением поправочного множителя, учитывакицего мгновенные изменения входного и выходного напряжения; повышение шщежности устройства за счет введения быстродействующей запщты от перегрузок.

mb4S

Claims (1)

1. Устройство для управления инвертором с широтно-импульсной модуляцией, содержащее инвертор, блок выделения пульсаций и модулятор, отличающееся тем, что дополнительно содержит датчик амплитудного значения входного напряжения, датчик амплитудного значения выходного напряжения инвертора и блок обнаружения перегрузки, кроме того, модулятор содержит задатчик, блок аналого-цифрового преобразования, микропроцессорный блок и формирователь сигналов управления, причем входы блока выделения пульсаций и датчика амплитудного значения входного напряжения подключены к силовому входу инвертора, выход блока выделения пульсаций подключен к первому информационному входу блока аналого-цифрового преобразования, выход датчика амплитудного значения входного напряжения подключен ко второму информационному входу блока аналого-цифрового преобразования, третий информационный вход блока аналого-цифрового преобразования соединен с выходом датчика амплитудного значения выходного напряжения инвертора, вход которого подключен к выходу инвертора, четвертый информационный вход блока аналого-цифрового преобразования соединен с выходом задатчика, пятый вход "чтение данных" блока аналого-цифрового преобразования подключен к выходу "чтение данных" микропроцессорного блока, шестой адресный вход блока аналого-цифрового преобразования соединен с адресным выходом микропроцессорного блока, первый выход "готовность данных" блока аналого-цифрового преобразования подключен ко входу микропроцессорного блока "готовность данных", а второй выход блока аналого-цифрового преобразования "выход данных" соединен со входом данных микропроцессорного блока, информационный выход микропроцессорного блока подключен к информационному входу формирователя сигналов управления, многоканальный выход которого соединен с управляющими входами инвертора, выход блока обнаружения перегрузки подключен ко входу прерываний микропроцессорного блока, а вход блока обнаружения перегрузки соединен с выходом инвертора.