SU1170570A1 - Устройство для управления двенадцатифазным мостовым инвертором - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления инверторами с повышенным качеством выходного напряжения. 5

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства·; на фиг. 2 схема инвертора; на фиг. 3 - диа- Ю граммы кривых выходного напряжения инвертора и сигналов управления; на фиг. 4 - схема блока управления; на фиг. 5 - схема блока деления частоты. 15

Устройство содержит задающий генератор 1, блок 2 управления, блок 3 деления частоты, блок 4 импульсно-фазового управления, Т-триггер 5, элементы 6 и 7 И, кольцевой 20 регистр 8, блок 9 совпадения и блок 10 усилителей. Блок 2 управления

• 2

(фиг. 4) содержит датчик 2.1 напряжения инвертора, задатчики 2.2 и 2.3 диапазонов регулирования, задатчики 2.4 и 2.5. минимального и максимального напряжений, элементы 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 сравнения, инверторы 2.10 и 2.11, элемент 2.12 И-НЕ, элементы 2.13, 2.14, 2.15, 2.16 и 2.17 И.

Блок 3 (фиг. 5) содержит делитель 3.1 частоты, элементы 3.2, 3.3,

3.4, 3.5, 3.6 и 3.7 и элементы 3.8, 3.9 ИЛИ. Блок 4 содержит РЗ-триггер 4.1, элемент 4.2 И, счет·, чик 4.3, реверсивный счетчик 4.4 и элемент 4.5 сравнения.

Устройство для управления двенадцатифазным инвертором работает следующим образом.

Под воздействием сигналов задающего генератора 1 и сигналов блока ,

2 блок 3, в состав которого входит

делитель 3.1, формирует основную несущую частоту модуляции 12£, где ί - выходная частота инвертора, кратная несущей частоте модуляции сигналы 24 ί и 48 ί ·, а также основную частоту наполнения ηπ12ί , где щ равно числу квантований каждого , тактового интервала, и кратные частоты наполнения щ 24 £ , т48£.

Согласно схеме блока 3 (фиг. 5)

задающий генератор вырабатывает частоту гл 48 £ , на выходе делителя 3.1 помимо частоты наполнения тл 48ί формируются частоты т 24 ί , гл 121 и несущие частоты модуляции 12{,241 и 48ί. Ири наличии сигнала Р1 , на первом выходе блока 2, что соответствует регулированию выходного на пряжения в интервале 0,66 έ 1, он попадает на входы элементов 3.2 и 3.5 и тем самым .разрешает прохождение на элементы 3.8, 3.9 и на выход блока 3 несущей частоты модуляции 12-£ и частоты наполнения го 12|. При наличии сигнала Р2 на втором выходе блока 2 на выходах блока 3 формируются частоты 24 ί и ш24£_? а при наличии сигнала РЗ - 48 £ и Ρΐ48ί . Следовательно, несущая

1170570 4

^: При одновременном наличии сигналов на втором выходе элемента 2.6 и на первом выходе элемента 2.7, что соответствует 0,33 с у < 0,66 5 элементом 2.17 формируется сигнал Р2 Задатчик 2.4 формирует минимально допустимое выходное напряжение и_мин. Задатчик 2.5 формирует максимально допустимое выходное напряжение ϋм_ак_с · Сравнение выходного напряжения с его допустимыми значениями, осуществляют элементы 2.8 и 2.9, формирующие выходные сигналы Υ и \₂ соответственно. Условия появления этих сигналов такие:

г, если и?и,

10

15

20

25

частота модуляции

нес,

и частота

наполнения £_иач зависят от диапазона регулирования выходного напряжения.

В блоке 2 (фиг. 4) задатчик 2.2 устанавливает относительную величину у = 0,66, задатчик 2.3 устанавливает относительную величину напряжения у = 0,33. Оба задатчика подключены к вторым входам элементов 2.6 и 2.7. Если напряжение датчика 2.1 больше или равно напряжению задатчика 2.2, что соответствует У0,66, на первом выходе элемента 2.6 появляется сигнал, который соответствует выходному сигналу Р1. В противном случае на втором выходе элемента 2.6 появляется сигнал, который говорит о том, что у ^0,66.

Если напряжение датчика 2.1 меньше или равно напряжению задатчика 2.3, что соответствует уέ 0,33, то на Етором выходе элемента 2.7 появляется сигнал, который соответствует выходному сигналу РЗ. В противном случае на первом выходе элемента 2.7 появляется выходной сигнал, который говорит о том, что У Ъ 0,33.

Υ, о, если и и ι, если и < и

V'.

[0, если и

Мин

мим

Мс,КС

макс.

При помощи инверторов 2.10 и 2.11 осуществляется инвертирование сигналов Υ, и Υ^ . Определенные комбинации значений логических переменных тс

и

Υ, и Υ₂ являются признаками результатов контроля О . Так, если 11 находится в пределах допуска, то оба компаратора вырабатывают единичные сигналы Υ, = 1; Υ_? = 1. Если значение I) ниже нормы, то У| = 0;Ύ₇ = 1 Если ίΐ выше кормы, то = Π Υ₂ ~ 0.

Таким образом, каждому результату соответствует свое единичное значение функций: "Норма" - Υ, Υ₂ = Ц 35 "Ниже нормы" -Υ,Υ_Ζ = 1; "Выше нормы" - Υ₄ Υ₂ = 1. Эти функций реализуются элементами 2.12, 2.13, 2.14^ 2.15 и 2.16.

При Υ,Υ_Ζ = 1 выходной сигнал элемента 2.12 блокирует формирование вы^-

30

40

45

50

55

ходных сигналов "+" и Если

Υ,Υ_Ζ ⁼ Π ^τθ элементы 2.13 и 2.15 формируют выходной сигнал "+". В случае Υ,Υ_Ζ = 1 элементы 2.14 и 2.16 формируют выходной сигнал ·

Независимо от наличия на выходах блока 2 сигналов Р1, Р2 или РЗ на выходе блока 3 формируется сигнал 12(, который поступает на вход регистра 8 и на его 12-ти выходных зажимах поочередно формируются единичные сигналы, равные по длительности тактовому интервалу, которые подаются на блок 9.

На блок 4 поступают от блока 3 сигналы £_М0 и£_чап и от блока 2 сигналы и Под воздействием

последних двух сигналов в реверсивном

1170570

5

счетчике 4.4 хранится код числа, пропорциональный величине выходного напряжения инвертора И.

Рассмотрим вначале работу блока 4 на основной частоте модуляции 12-£, На выходе триггера 4.1 формируется импульс, длительность которого пропорциональна величине выходного напря жения (фиг.За). С установкой триггера сигналом ί _нес в единичное состояние элемент 4.2 .открыт и импульсы заполнения с частотой {= т12£ начинают поступать через элемент

4.2 в счетчик 4.3. В момент равенства кодов, записанного» в реверсивном счетчике 4.4 й сформированного счетчиком 4.3, на выходе элемента 4.5 появляется импульс, сбрасывающий триггер 4.1 и счетчик 4.3 в нулевое состояние. Этот импульс поступает на тактовый вход реверсивного счетчика

4.4 и в зависимости от наличия или отсутствия сигналов ’’ 1 ” или суммируется, вычитается или не воспринимается им. При поступлении на блок 4 несущей частоты модуляции , равной 241 или 48 £ , соответственно поступают и сигналы частоты наполнения то 24 ·£ или г», 481.

Тем самым на каждом тактовом интервале триггер 4.1 формирует 2 или 4 импульса, пропорциональных по длительности величине выходного напряжения. Вырабатываемые триггером

4.1 сигналы поступают на вход блока 9 и под воздействием 12-ти канальной системы напряжений регистра 8 распределяются по каналам и через блок 10 поступают на каждом тактовом интервале на шесть силовых ключей инвертора с номерами, определяемыми в соответствии с числовым рядом 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, .21, 22, 11, 12, 13, 14, 15, начиная с первых шести чисел и в дальнейшем отбрасывая начальное число и добавляя к конечному следующее.

С помощью триггера 5 и двух элементов 6 и 7 формируются управляющие импульсы для формирования нулевых напряжений на выходе инвертора, Это достигается подачей на вход триггера 5 сигнала частотой 12ί и подключением первых входов элементов 6 и 7 поочередно к прямому и инверсному выходам триггера 5, а вторых входов - к инверсному выходу триггера 4.1 блока 4. Вырабатывав мые элементами 6 и 7 сигналы поступают на блок 9 и через блок 10 - на шесть анодных или шесть катодных ключей инвертора (фиг. 3 б, в).

На выходах блока 9 формируются последовательности импульсов, следующих .через блок 10 на входы силовых ключей инвертора (фиг. 3 ж-т).

Предлагаемое устройство для управ ления двенадцатифазным мостовым инвертором с трехфазной системой ступенчатых кривых выходных напряжений позволяет осуществлять регулирование выходного ступенчатого напряжения с заданным качеством (коэффициентами гармоник кривой выходного тока, выделения полезной мощности в нагрузке) выходной электрической энергии в необходимом диапазоне регулирования. Регулирование выходного напряжения происходит таким образом, что в процессе регулирования в· ее спектре отсутствуют гармоники близкие к основной. В спектре напряжения присутствуют высокочастотные 11-я и 13-я, 23-я и 24-я и т.д. гармоники. При переходе к значениям угла регулирования· 0,33 - у < 0,66 для уменьшения 11-й и 13-й гармоник по амплитуде осуществляется увеличение числа импульсов на каждом тактовом интервале. При этом 11-я и 13-я гармоники ослабляются настолько, что они не превышают 3-5% основной гармоники во всем диапазоне регулирования. Дальнейшее увеличение числа импульсов ослабляет высшие гармоники по сравнению с основной также практически на порядок.

1170570

А 3

|ζ/₃ $

Г· II

Фиг. 2

1170570

В «| Щ,\В [ У.» 0 00’ В 11 р ι Д » I | В

щппНпЬпЬпЬпНпЬпНпНпНпЬпНпЬп

ЛП ЛЛ ОП ПП8 ПП ПП ПП

V,

ив.) 9в.1 ^УЙ.Г2

; ПП ПЛ ПП дПП ПП ПП ПП.

хтт

.ΕΏ

1ΠΓ-ΓΠΙ—ΙΠΠΠχ ПП ПП I-ΙΠ

-ПП ПП . ДОЛГО ДГГДДСЗ Щ.

П.П........Π П „ СП ПГОЙГОЛ.. Л.П ........пл

^20

<Д₄ Ьпсггпп^лп__М_ПППГ~1ПГ~

<У₎₂

У/#

Вп, υ,ι<

(^21 и,5

и_а и*

ЗОЛИ_ПЛ_РР-Л.Г7ППГТПДаД.„>

ЖШ1121Ш2:ЛПЕЕ1--П13 ад...........η г»

О1ШСЛπγ~ίπγί л.дп.....:пд—дли.

ДД.ДПП

юл

цп

ПРП1—Ж—ίΠΓ~Ί ПП

ШГЗЛЛД ΙΜ1 ПП Г~~~1ПГ~~,

ДД ηΐΐ£-Π.ΠΠΙΞΞΐαΐΞΞΐα

Ш ΓΞΊΓ1ΟΠ Д η Д... П Π , П Г

ДД

оп

421П

1Ш

Риг.З

1 170570

2.6

Фиг.Ч

Фиг.5

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВЕНАДЦАТИФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ, содержащее задающий генератор^ выход которого соединен с тактовым входом блока деления частоты, включающим делитель- частоты, первый выход блока деления частоты соединен с входом кольцевого регистра, выход которого соединен с первыми входами блока совпадения, выходы которого через блок усилителей соединены с выводами для подключения к управляющим входам инвертора, блок управления, первые три выхода которого соединены с тремя управляющими входами блока деления частоты, второй выход которого соединен с первым входом блока импульсно-фазового управления, первый выход которого подключен к второму входу блока совпадения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено Т-триггером и двумя элементами И, кольцевой регистр выполнен двенадцатиразрядным блок

   управления содержит датчик напряжения инвертора, два задатчика диапазонов регулирования, задатчики минимального и максимального напряжений, четыре элемента сравнения, два инвертора, элемент И-НЕ и пять элементов И, блок деления частоты снабжен шестью элементами И и двумя элементами ИЛИ, блок импульсно-фазового управления содержит КЗ-триггер, элемент И, элемент сравнения, счетчики. реверсивный счетчик, причем в блоке управления выход датчика напряжения инвертора соединен с первыми входами четырех элементов срав- с нения, выход задатчиков диапазонов регулирования минимального и максимального напряжений соединен с вторым входом соответствующего элемента сравнения, первый выход перво·. го из которых является первым выходом блока управления, второй выход первого и первый выход второго элементов сравнения через первый элемент И соединены с вторым выходом блока управления, третьим выходом которого является второй выход второго элемента сравнения _γ выход третьего элемента сравнения соединен с первыми входами элемента И-НЕ и второго элемента И и через первый инвертор - с первым входом третьего элемента И, выход четвертого элемента сравнения соединен с вторыми входами элемента И-НЕ и третьего элемента И и через второй инвертор - с вторым входом второго элемента И, выход элемента И-НЕ соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены соотзи „„ 1170570

   1170570

   ветственно с выходами третьего и второго элементов И, а выходы являются четвертым и пятым выходами блока управления, в блоке деления частоты вход делителя частоты является тактовым входом, а первый выход делителя частоты - первым выходом указанного блока, пять выходов делителя частоты соединены соответственно с первыми входами пяти элементов И, первый вход шестого элемента И соединен с входом делителя частоты, первый, второй и третий управляющие входы блока деления частоты соединены соответственно с вторыми входами первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого элементов И, выходы первого, второго и третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И соединены соответственно через первый и второй элементы ИЛИ с вторым и третьим выходами блока деления частоты, в блоке импульсно-фазового управления 5-вход К5 -триггера является первым входом указанного блока, первым и вторым выходами которого являются прямой и инверсный выходы |?5-триггера, прямой выход К5 -триггера соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен.к тактовому входу счетчика, выходы счетчика и реверсивного счетчика соединены через элемент сравнения с тактовым входом реверсивного счетчика и с В-входами счетчика и Я5 -триггера, второй вход элемента И и входы разрешения сложения и вычитания реверсивного счетчика являются соответственно третьим, четвертым и пятым входами блока импульсно-фазового управления, третий вход которого соединен с третьим выходом блока деления частоты, четвертый и пятый входы - с четвертым и пятым выходами блока управления, первый выход блока деления частоты соединен с входом Т-триггера, выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к второму выходу блока импульсно - фазового управления , выходы обоих элементов И соединены с третьим и четвертым входами блока совпадения.

   1