RU1800604C - Цифровой модул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в преобразовател х систем управлени  дл  управлени  цифровым модул тором, транзисторных ключей в силовой цепи асинхронного двигател . Цифровой модул тор содержит генератор 1 пр моугольных импульсов , счетчики 2 и 3, триггер 4 знака, триггер 5, элементы ИЛИ 6, 7, 8 и 9, инвертор 10, элементы И 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20 и 21, элементы И-НЕ 22, 23, 24, 25, 26 и 27, дешифратор 28, формирователи 29, 30, 31 и 32 импульсов, сумматор 33, регистр 34, двоично-шестеричный счетчик 35, схему 36 сброса, схему 37 ограничени , выходные шины 38, 39, 40, 41, 42 и 43, шину 44 входного сигнала, шину 45 Знака. 2 табл., 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в преобразовател х систем управлени .

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  за счет обеспечени  управлени  цифровым модул тором транзисторных ключей в силовой цепи асинхронного двигател .

На фиг.1 представлена функциональна  схема цифрового модул тора; на фиг.2 - функциональна  схема схемы ограничени ; на фиг.З - функциональна  схема двоично- шестиричного счетчика; на фиг.4 - временные диаграммы работы устройства.

Управление скоростью асинхронного двигател  осуществл етс  одновременным изменением частоты и амплитуды напр жени , подаваемого на обмотки статора, что достигаетс  путем соответствующего переключени  силовых транзисторных ключей, соединенных в трехфазный мост и подключенных к источнику посто нного напр жени . При этом пор док последовательности работы пар силовых ключей (см. Башарин А.В., Новиков А.В., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. - Л.: Энергоиз- дат, 1982, с.99), образующий правое или левое направление вращающегос  пол  статора, приведен в табл.1 . Здесь дл  упрощени  устройства при одновременном обеспечении нагл дности его описани  введен кодификатор схем включени  пар ключей (при движении вперед- N 0,1...,5, назад -8,1,,..,13)

Включение пар ключей осуществл етс  с частотно-широтно-импульсной модул цией . При этом частота f определ ет угловую скорость двигател , а скважность у- среднее значение амплитуды питающего напр жени . Автоматическое изменение f и у выполн етс  в функции требуемого значени  угловой скорости двигател .

Дл  выбора номера схемы включени  пар в соответствии с заданным направлением вращени  использован, например, дешифратор К155ИДЗ, позвол ющий преобразовать четырехразр дных двоичный код в напр жение низкого логического уровн , по вл ющегос  на одним из шестнадцати выходов Fo, Fi..,Fi5. К младшим входным разр дам указанного дешифратора подключен двоично-шестиричный счетчик , а на старший разр д подаетс  сигнал, определ ющий заданное направление вращени .

Учитыва , что в соответствии с прин тым кодификатором (табл.1) каждому ключу соответствует код, приведенный в табл.2,

дл  описани  состо ни  ключей введем в рассмотрение следующие логические функции SK (К 1,2,...,6, где К - номер ключа).

Цифровой модул тор (фиг.1) содержит генератор 1 пр моугольных импульсов, счетчики 2 и 3, триггер 4 знака, триггер 5, элементы ИЛИ 6,7, 8 и 9, инвертор 10, элементы И 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 и 21,

элементы И-НЕ 22,23,24,25,26 и 27, дешифратор 28, формирователи 29, 30,31 и 32 импульсов , сумматор 33, регистр 34, двоично-шестиричный счетчик 35, схему 36 сброса, схему 37 ограничени , выходные

шины 38,39,40,41,42 и 43, шину 44 входного сигнала, шину 45 знака. Выход генератора 1 пр моугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика 32 и первыми входами элементов ИЛИ 6 и 7 и регистра 34.

Вторые входы элементов ИЛИ 6 и 7 соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами триггера 4 знака, первый вход которого соединен с шиной 45 знака, а второй вход (вход стробировани ) - с выходом инвертора 10. Выходы элементов ИЛИ 6 и 7 соединены соответственно с входами обратного и пр мого счета счетчика 2, выход переноса которого соединен с первым входом элемента И 11. Разр дные входы

счетчика 2 соединены с выходом схемы 37 ограничени , разр дные входы которой соединены с шиной 44 входного сигнала, а знаковый вход - с шиной 45 знака. Разр дные входы счетчика 3 соединены с общей

шиной, а выход переноса - с первым входом элемента И 12, выход которого соединен с первым входом элемента И 13. Выход последнего соединен с первым входом (входом сброса) триггера 5 и первым входом элемента

И 14. выход которого соединен с входами записи информации счетчиков 2 и 3 и входом инвертора 10. Пр мой выход триггера 4 знака соединен с первым входом элемента ИЛИ 8 и входом формировател  29 импульсов, а инверсный выход - с первым входом элемента ИЛИ 9 и входом формировател  30 импульсов . Выходы формирователей 29 и 30 импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И 15, выход которого соединен с вторыми входами элементов И 11 и 14 и входом формировател  31 импульсов , выход которого соединен с вторым входом элемента И 13. Выход элемента И 11 соединен с вторым входом (входом установки)

триггера 5, инверсный выход которого соединен с первыми входами элементов И 16,17,18,19,20 и 21. Первый, второй и третий входы дешифратора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами (разр дами) двоично-шестиричного счетчика 35, а четвертый вход- с пр мым выходом триггера 4 знака. Первый выход (Fo) дешифратора 28 соединен с первыми входами элементов И-НЕ 22 и 26. I Второй выход (R) дешифратора 28 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 22 и первым входом элемента И-НЕ 27.Третий выход (F2)дешифратора 28 соединен с первым входом элемента И- НЕ 23 и вторым входом элемента И-НЕ 27. Четвертый выход (Рз) дешифратора соеди- нен с вторым входом элемента И-НЕ 23 и первым входом элемента И-НЕ 25. П тый выход (F/i) дешифратора 28 соединен с первым входом элемента И-НЕ 24 и вторым входом элемента И-НЕ 25, Шестой выход (Fs) дешифратора соединен с вторыми входами элементов И-НЕ 24 и 26. Седьмой выход (Fe) дешифратора 28 соединен с третьими входами элементов И-НЕ 23 и 25. Восьмой выход (Fg) дешифратора 28 соеди- нен с третьим входом элемента И-НЕ 24 и четвертым входом элемента И-НЕ 25. Дев тый выход (Ею) дешифратора 28 соединен с четвертым входом элемента И-НЕ 24 и третьим входом элемента И-Н Е 26. Дес тый выход (FH) дешифратора 28 соединен с третьим входом элемента И-НЕ 22 и четвертым входом элемента И-НЕ 26. Одиннадцатый выход (Fi2) дешифратора 28 соединен с четвертым входом элемента И-НЕ 22 и третьим входом элемента И-НЕ 27. Двенадцатый выход (Р|з) дешифратора 28 соединен с четвертыми входами элементов И-НЕ 23 и 27. Выходы элементов И-НЕ 22,23,24,25,26 и 27 соединены соответственно с вторыми входами элементов И 16,17,18,19,20 и 21. Выход схемы 37 ограничени  соединен с первым входом сумматора 33, выход которого соединен с вторым входом регистра 34, выход которого соединен с вторым входом сумматора 33. Выход переполнени  сумматора 33 соединен с входом формировател  32 импульсов, выход (инверсный) которого соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 8 и 9, выходы которых соединены соот- ветственно с входами пр мого и обратного счета двоично-шестиричного счетчика 35. Выход схемы 36 сброса соединен с вторым входом элемента И 12 и третьим входом (входом сброса) регистра 34. Выходы эле- ментов И 16,17,18,19,20 и 21 соединены с выходными шинами 38,39,40,41,42 и 43.

Генератор 1 пр моугольных импульсов может быть выполнен, например, на микросхеме К155ЛАЗ с кварцевой стабилизацией или с врем задающим конденсатором. Счетчики 2 и 3 реализованы, например, на микросхемах К155ИЕ7, причем выход переноса и может быть сформирован подключением на соответствующий выходной разр д

одновибратора К155АГ1 или объединением через элемент И штатных выходов переноса. Триггер 4 знака и триггер 5, например, выполнены на микросхемах К155ТМ2. элементы ИЛИ 6,7,8 и 9 - на микросхеме К155ЛЛ1, инвертор 10 - на микросхеме К155ЛН1, элементы И-НЕ 22,23,24,25,26 и 27 - на микросхемах К155ЛА1, дешифратор 28 - на микросхеме К155ИДЗ, формирователи 29,30,31 и 32 импульсов - на микросхемах К155АГЗ, сумматор 33 - на микросхемах К 155ИМЗ, регистр 34 - на микросхемах К155ТМ8.

Схема 37 ограничени  (фиг.2) содержит, например, группу 46 элементов ИЛИ, группу 47 элементов И, элемент И-НЕ 48, элемент ИЛИ 49, элемент ИЛИ 50, элемент ИЛИ-НЕ 51, инвертор 52.

В зависимости от величины, которой должен быть ограничен входной сигнал, п разр дов шины 44 разбиваютс  на две группы: с первой до (п-т)-й и с (п-т+1)-й до п-й, причем . Перва  группа разр дов- с первой до (п-т)-й - соединена с первыми входами группы 46 элементов ИЛИ, выходы которых  вл ютс  (п-т)-младшими разр дами выхода схемы 37 ограничени . Втора  группа разр дов шины 44 - с (п-т+1)-й до п-й  вл етс  соответствующими разр дами выхода схемы 37 ограничени . Они соединены с m входами элемента И-НЕ 48 и элемента ИЛИ 49. Выход элемента И-НЕ 48 соединен с первым входом элемента ИЛИ 50, выход которого соединен с вторыми входами группы 47 элементов И. Выход элемента ИЛИ 49 соединен с первым входом элемента ИЛИ- НЕ 51, второй вход которого соединен с выходом инвертора 52, а выход - с вторыми входами группы 46 элементов ИЛИ.- Второй вход элемента ИЛИ 50 и вход инвертора 52 соединены с шиной 45 знака.

Двоично-шестиричный счетчик 35 (фиг.З) содержит, например, двоичный счет- ик 53, элементы И 54 и 55, элементы И-НЕ 56 и 57. Первый, второй и третий разр ды счетчика 53  вл ютс  соответственно первым , вторым и третьим выходами двоично- шестиричного счетчика 35. Первый и третий разр ды счетчика 53 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И 54, выход которого соединен с первым входом элемента И 55. Выход последнего соединен с первым входом элемента И-НЕ 56,выход которого соединен с первым входом элемента 57 И- НЕ, выход которого соединен с входом сброса счетчика 53. Второй вход элемента И 55 соединен с пр мым выходом формировател  32 импульсов. Второй вход элемента И - НЕ 56 соединен с инверсным выходом триггера 4 знака. Второй вход элемента И- НЕ 57соединен с выходом схемы сброса.

Выход переноса счетчика 53 соединен с входом записи информации счетчика. На первый и третий разр ды входа предварительной установки счетчика 53 подан сигнал логической 1, а второй и четвертый разр ды соединены с общей шиной. Входы пр мого и обратного счета счетчика 53  вл ютс  одноименными входами двоично-шестиричного счетчика 35.

Схема 36 сброса, например, может быть выполнена в виде последовательно соеди- ненных резистора и конденсатора, причем второй вывод резистора присоедин етс  к шине питани , а второй вывод конденсатора - к общей шине. Вывод сопротивлени , соединенный с конденсатором,  вл етс  выходом схемы 36 сброса.

Цифровой модул тор работает следующим образом.

После включени  напр жени  питани  схема 36 сброса формирует сигнал, который устанавливает в исходное состо ние регистр 34. Этот же сигнал через элементы И 12 и 13 устанавливает в исходное состо ние триггер 5 и далее через элемент И 14 стро- бирует счетчики 2 и 3, и далее через инвер- тор 10 стробирует триггер 4 знака. При этом входной сигнал, пройд  через схему 37 ограничени , записываетс  в пр мом (при положительном знаке сигнала) или в обратном (при отрицательном знаке сигнала) коде в счетчик 2, а код знака этого сигнала записываетс  в триггер 4 знака,

В зависимости от знака входного сигнала импульсы генератора 1 с частотой f0 проход т либо через элемент ИЛИ 6 (знак положительный), либо через элемент ИЛИ 7 (знак отрицательный) и поступают соответственно либо на вход обратного счета, либо на вход пр мого счета счетчика 3. В зависимости от величины N входного сигнала на выходе переноса счетчика 2 через интервал времени

11

N

после стробировани  по вл етс  отрицательный импульс (фиг.4 а). Этот отрицательный импульс с выхода счетчика 2, пройд  через элемент И 11, поступает на вход уста- новки триггера 5, на инверсном выходе которого при этом по вл етс  сигнал низкого уровн  (фиг.4б). Через интервал времени

чика 3 по вл етс  отрицательный импульс (фиг.4 в), который, пройд  через элементы И 12 и 13, устанавливает на инверсном выходе триггера 5 сигнал высокого уровн . Этот же отрицательный импульс с выхода переноса счетчика 3 через элементы И 12,13 и 14 стробирует счетчики 2 и 3 и далее через инвертор 10 - триггер 4 знака. Процесс формировани  выходных сигналов счетчиков 2 и 3 триггера 5 повтор етс . В результате на выходе триггера 5 (фиг,4 б) получаетс  сигнал со скважностью

У--М-. оп

Одновременно с работой названных выше элементов входной сигнал через схему 37 ограничени  поступает на вход сумматора 33 и суммируетс  с сигналом на выходе регистра 34. В первоначальный момент времени на выходе регистра 4 находитс  нулевой сигнал. По приходе импульса с генератора 1 регистр 34 записываетс  сигнал с выхода сумматора 33 и далее процесс повтор етс . В результате происходит нарастание сигнала на выходе сумматора 33 и на выходе его переполнени  по вл етс  сигнал высокого уровн  с частотой fi, котора  при наличии двойной разр дности сумматора 33 и регистра 34 линейно зависит от величины N входного сигнала:

f 1

f0N о 2п

При по влении сигнала высокого уровн  на выходе переполнени  сумматора 33 формирователь 32 импульсов формирует короткие импульсы, которые через элементы ИЛИ 8 и 9 поступают либо на вход пр мого счета, либо на вход обратного счета двоично-шестиричного счетчика 35. При этом на первом, втором, третьем выходах названного счетчика формируютс  периодические сигналы (фиг.4 г,д,е соответственно), причем частота feyx по влени  одного и того же кодового сочетани  на этих выходах определ етс  выражением

т вых

f 1

Т2

2JL fo

где п - количество разр дов двоичного счетчика , после стробировани  на выходе счет

В зависимости от кодового сочетани  сигналов выходов двоично-шестиричного счетчика 35 и сигнала с триггера 4 знака дешифратор 28 и элементы И-НЕ 22, 23, 24, 25, 26 и 27, реализующие логические функции Si - Зб, подают сигналы высокого

уровн  на входы той или иной пары элементов И 16,17,18,19, 20 и 21. В результате широтно-модулированный сигнал скважностью у с выхода триггера 5 поступает на соответствующие выходы 38, 39, 40, 41, 42, 43 (фиг.4 ж, з, и, к л,м) цифрового модул тора , причем частота fBbix смены пар работающих выходов мен етс  в функции входного сигнала.

Формирователи 29, 30 31 импульсов и элемент И 15 необходимы дл  формировани  раздвижки фронтов при смене знака входного сигнала. Таким образом, введение в цифровой модул тор формирователей импульсов , элементов И, дешифратора, элемента ИЛИ, сумматора, элементов И-НЕ,, регистра и двоично-шестиричного счетчика с соответствующими св з ми позвол ет обеспечить в нем способность управлени  транзисторными ключами в силовой цепи асинхронного двигател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой модул тор, содержащий первый и второй счетчики, триггер знака, генератор пр моугольных импульсов, триггер, элемент И, инвертор, три элемента ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов, схему ограничени  и схему сброса, причем выход генератора пр моугольных импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соотвественно с пр мым и инверсным выходами триггера знака, первый вход которого соединен с шиной знака, а второй вход - с выходом инвертора, вход которого соединен с входами записи информации-первого и второго счетчиков, выход переноса первого счетчика соединен с первым входом первого элемента И, разр дные входы второго счетчика соединены с общей шиной, а выход переноса - с первым входом второго элемента И, разр дные входы первого счетчика соединены с выходом схемы ограничени , разр дные входы которой соединены с шиной входного сигнала, а знаковый вход - с шиной знака, выход схемы сброса соединен с вторым входом второго элемента И, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет обеспечени  управлени  цифровым модул тором транзисторных ключей в силовой цепи асинхронного двигател , в него дополнительно введены третий и четвертый формирователи импульсов, п тый-одиннадцатый элементы И, дешифратор, четвертый элемент ИЛИ, шесть элементов И-НЕ, сумматор, регистр и двоично-шестиричный счетчик, причем выходы первого и второго элементов

   ИЛИ соединены соотвественно с входами обратного и пр мого счета первого счетчика , выход генератора пр моугольных импульсов - со счетным входом второго

   счетчика и первым входом регистра, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первыми входами триггера и четвертого элемента И, выход которого соеди0 нен с входами записи информации первого и второго счетчиков, пр мой выход триггера знака соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и входом первого формировател  импульсов, а инверсный выход - с

   5 первым входом четвертого элемента ИЛИ и входом второго формировател  импульсов, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соотвественно с первым и вторым входами п того элемента И,

   0 выход которого соединен с вторыми входами первого и четвертого элемента И и входом третьего формировател  импульсов, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход первого элемен5 та И соединен с вторым входом триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами шестого - одиннадцатого элементов И, первый, второго и третий входы дешифратора соединены соответственно

   0 с первым, вторым и третьим выходами двоично-шестиричного счетчика, а четвертый вход - с пр мым выходом триггера знака, первый выход дешифратора соединен с первыми входами первого и п того элементов

   5 И-НЕ, второй выход дешифратора - с вторым входом первого и первым входом шестого элементов И-НЕ, третий выход - с первым входом второго и вторым входом шестого элементов И-НЕ, четвертый выход0 с вторым входом второго и первым входом четвертого элементов И-НЕ, п тый выход-с первым входом третьего и вторым входом четвертого элементов И-НЕ, шестой выход - с вторыми входами третьего и п того элемен5 тов И-НЕ, седьмой выход-с третьими входами второго и четвертого элементов И-НЕ, восьмой выход - с третьим входом третьего и четвертым входом четвертого элементов И-НЕ, дев тый выход - с четвертым входом

   0 третьего и третьим входом п того элементов И-НЕ, дес тый выход-с третьим входом первого и четвертым входом п того элементов И-НЕ, одиннадцатый выход- с четвертым входом первого и третьим входом шестого

   5 элементов И-НЕ, двенадцатый выход-с четвертыми входами второго и шестого элемен- тов И-НЕ, выходы элементов И-НЕ соединены соответственно с вторыми входами шестого-одиннадцатого элементов И, выход схемы ограничени  - с первым входом

   сумматора, выход которого соединен с вторым входом регистра, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход переполнени  сумматора соединен с входом четвертого формировател  импульсов, выход которого соединен с вторыми вхо дами третьего и четвертого элементов ИЛ И, выхо46

   47

   Puf. 2.

   ды которых соединены соответственно с входами пр мого и обратного счёта двоично-шестиричного счетчика, выход схемы сброса - с третьим входом реги- стра, выходы шестого - одиннадцатого элементов И соединены с выходными шинами.

   10

   Таблица 1

   Таблица 2

   Фиг. 3.