SU1381667A1

SU1381667A1 - Преобразователь частоты с широтно-импульсной модул цией

Info

Publication number: SU1381667A1
Application number: SU864016188A
Authority: SU
Inventors: Виктор Никитич Зажирко; Вадим Александрович Костюк; Борис Валентинович Христолюбов
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1986-01-28
Filing date: 1986-01-28
Publication date: 1988-03-15

Abstract

изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах регулируемого электропривода. Цель изобретени -- повышение коэффициента мощности. Преобразователь частоты содержит звено посто нного тока 1, питающее автономный инвертор 4 напр жени . Входы блока управлени инвертором 6 соединены с выходом генератора 13 и генератора 15 через делитель частоты 14, входы которого подключены к выходам преобразовател 16 отношени частот в код. Блок управлени инвертором 6 осуществл ет ступенчатое регулирование частоты и выходного напр жени преобразовател частоты. 4 ил. S (Л

Description

со оо

Oi 05

1

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

Цель изобретени - повышение коэффициента мощности.

На фиг. 1 изображена схема преобразовател частоты; на фиг. 2 - схема блока управлени инвертором; на фиг. 3, 4 - диаграммы работы преобразовател .

Преобразователь частоты содержит звено посто нного тока 1, состо щее из трансфор- маторно-ключевого регул тора 2 и выпр мител 3, которое через фильтр 4 питает ав1381667

2

лировани , Б пределах каждой из которых напр жение на выходе инвертора остаетс посто нным, а глубина модул ции измен етс в некоторых пределах (например, 0,6 ; i -1). При достижении в процессе регулировани минимального или максимального значени глубины модул ции происходит переход на другую ступень регулировани . При этом напр жение на входе инвертора скачкообразно измен етс , одно- 10 временно дл поддержани посто нным величины напр жени на выходе преобразовател частоты соответствующим образом измен етс и глубина модул ции кривой выходного напр жени инвертора с ШИМ. Кажтономный инвертор напр жени 5, блок уп- . дои ступени регулировани соответствует оправлени инвертором 6, выходы которого 7-ределенный код на выходе преобразовател 10 св заны с управл ющими входами ин- отнои1ени частот в код 16, на входы кото- вертора 5, а входы 11, 12 - с выходамирого поступают импульсы 27, 28 задающих первого генератора 13 и управл емого де-генераторов 13 и 15. Этим кодом устанав- лител частоты 14, вход которого подклю- ливаетс соответствующий коэффициент уп- чен к выходу второго задающего генерато- 20 равл емого делител частоты 14, одновремен- ра 15, преобразователь отношени час-но замыкаетс один коммутирующий элемент трансформаторно-ключевого регул тора 2. Напр жение с выхода трансформаторно-ключевого регул тора 2 выпр мл етс выпр мителем 3 и сглаживаетс фильтром 4. В результате на входе инвертора 5 устатот в код 16, входы которого подключены к выходам задающих генераторов 13 и 15, а выходы - к управл ющим входам управл емого делител частоты 14 и трансформаторно-ключевого регул тора 2.

Блок-управлени инвертором 6 (см. фиг. 2) содержит распределитель импульсов 17, вход которого вл етс первым входом 11 блока управлени инвертором 6

25

и подключен к выходу установки «О пере- зо следующим образом.

наиливаетс посто нное напр жение, величина которого соответствует данной ступени регулировани .

Блок управлени инвертором 6 работает

Импульс 27 с выхода задающего ген.ера- тора 13 поступает на вход распределител импульсов 17 и устанавливает его в одно из возможных состо ний, число которых равно числу импульсов ЗГ13, формисчетного блока 18, логический элемент И 19, первый вход которого вл етс вторым входом 12 блока управлени инвертором 6, а выход подключен к входу пересчетного блока 18, группу элементов совпадени 20, первые входы которых подключены к выхо- 35 руемых за полупериод выходного напр - дам распределител импульсов 17, вторые жени инвертора. Одновременно этим им- входы - к выходам пересчетного блока 18, пульсом производитс сброс в «О пере- а выходы к входам логического элемен- счетного блока 18, все элементы И 20 уста- та ИЛИ--НЕ 21, триггер 22, блок управ-навливаютс в исходное состо ние и на вылени 23, СОС10ЯЩИЙ из элемента НЕ 24, ло ходе логического элемента ИЛИ -НЕ 21 гического блока 2И-ИЛИ 25 и элемента 40 формируетс передний фронт импульса 29. НЕ 26, фичем выход элемента ИЛИ- При этом разрешаетс прохождение импуль- НЕ 21 подключен к второму входу элемента И 19 и первому входу первого элемента И логического блока 2И-ИЛИ 25

сов 28 с выхода управл емого делител частоты 14 на вход пересчетного блока 18 через элемент И 19. В момент времени.

и к выходу элемента НЕ 24, выход кото- когда на пересчетном блоке 18 сформирурого подключен к первому входу второго элемента И логического блока 2И-ИЛИ 25, вторые входы первого и второго элементов И логического блока 2И - ИЛИ 25 подключены, соответственно, к пр мому и

етс число, соответствующее длительности данного импульса 29, срабатывает одна из схем совпадени 20 и элемент 21. В результате на выходе элемента ИЛИ-НЕ 21 формируетс задний фронт

инверсному выходам триггера 22, выход Qимпульса 29, а пересчетный блок 18 «оста- логического блока 25 подключен к элемен-навливаетс и находитс в таком состо нии ту НЕ 26, выход которого, а также вы-до прихода следующего импульса 27 с выход логического блока 2И --ИЛИ 25 и выхо-хода задающего генератора 13. Затем цикл ды триггера 22 вл ютс выходами 7-10формировани импульсов 29 на выходе эле- блока управлени инвертором 6.мента ИЛИ-НЕ 21 повтор етс . Таким об- На фиг. 3 обозначены импульсы 27-35. 55разом, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 21 фор- Весь диапазон регулировани частоты имируетс последовательность импульсов 29, величины выходного напр жени преобразо-длительность которых измен етс в соот- вател разбиваетс на р д ступеней регу-ветствии с прин тым законом модул ции.

381667

2

лировани , Б пределах каждой из которых напр жение на выходе инвертора остаетс посто нным, а глубина модул ции измен етс в некоторых пределах (например, 0,6 ; i -1). При достижении в процессе регулировани минимального или максимального значени глубины модул ции происходит переход на другую ступень регулировани . При этом напр жение на входе инвертора скачкообразно измен етс , одно- 10 временно дл поддержани посто нным величины напр жени на выходе преобразовател частоты соответствующим образом измен етс и глубина модул ции кривой выходного напр жени инвертора с ШИМ. Каж . дои ступени регулировани соответствует определенный код на выходе преобразовател отнои1ени частот в код 16, на входы кото- рого поступают импульсы 27, 28 задающих генераторов 13 и 15. Этим кодом устанав- ливаетс соответствующий коэффициент уп- 20 равл емого делител частоты 14, одновремен- но замыкаетс один коммутирующий элемент трансформаторно-ключевого регул тора 2. Напр жение с выхода трансформаторно-ключевого регул тора 2 выпр мл етс выпр мителем 3 и сглаживаетс фильтром 4. В результате на входе инвертора 5 уста следующим образом.

Блок управлени инвертором 6 работает

следующим образом.

Импульс 27 с выхода задающего ген.ера- тора 13 поступает на вход распределител импульсов 17 и устанавливает его в одно из возможных состо ний, число которых равно числу импульсов ЗГ13, формируемых за полупериод выходного напр - жени инвертора. Одновременно этим им- пульсом производитс сброс в «О пере- счетного блока 18, все элементы И 20 уста- навливаютс в исходное состо ние и на выходе логического элемента ИЛИ -НЕ 21 формируетс передний фронт импульса 29. При этом разрешаетс прохождение импуль-

когда на пересчетном блоке 18 сформируетс число, соответствующее длительности данного импульса 29, срабатывает одна из схем совпадени 20 и элемент 21. В результате на выходе элемента ИЛИ-НЕ 21 формируетс задний фронт

импульса 29, а пересчетный блок 18 «оста- навливаетс и находитс в таком состо нии до прихода следующего импульса 27 с выхода задающего генератора 13. Затем цикл формировани импульсов 29 на выходе эле- мента ИЛИ-НЕ 21 повтор етс . Таким об- разом, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 21 фор- мируетс последовательность импульсов 29, длительность которых измен етс в соот- ветствии с прин тым законом модул ции.

10

20

Триггер 22 срабатывает при остановке распределител импульсов 17 в «О. При этом иа его выходах формируетс последовательность импульсов 31 и 32, наход щихс в противофазе и длительностью, равной полупериоду выходного напр жени преобразовател . Последовательности импульсов 29, 31 и 32 поступают в блок управг лени 23, на выходах 7, 8 и 9, 10 которого формируютс последовательности импульсов 31, 32 и 33, 34, предназначенные дл управлени противоположными плечами мостового инвертора. В нагрузке инвертора 5 формируетс крива выходного напр жени 35.

На первой ступени регулировани кодом 15 с выхода преобразовател отношени частот в код 16, поступающим на управл ющие входы трансформаторно-ключевого регул тора 2, обеспечиваетс максимальна величина напр жени на входе инвертора 5, этим же кодом устанавливаетс коэффициент делени управл емого делител частоты , равный единице. При определенном соотношении между частотами импульсов 27 и 28 коэффициент модул ции выходного напр жени преобразовател частоты близок к единице. При этом на нагрузку инвертора формируетс крива выходного напр жени 36, соответствующа верхнему пределу регулировани преобразовател . При снижении частоты следовани импульсов 27 и соответствующем уменьшении выходной частоты преобразовател уменьщаетс также глубина модул ции и, следовательно, величина выходного напр жени преобразовател . При определенном соотношении между частотами импульсов 27 и 28 в нагрузке формируетс крива выходного напр жени 37, имеюща минимально допустимую глубину модул ции. При этом измен етс код на выходе преобразовател частот в код 16 и устанавливаетс такой коэффициент делени управл емого делител частоты 14, при котором соотношение между частотами импульсов 27 и 28 обеспечивает коэффициент глубины модул ции, близкий к единице . Одновременно происходит переключение коммутирующих элементов трансформа25

30

35

40

грузке инвертора формируетс крива выходного напр жени 38. Таким образом, осуществл етс переход на вторую ступень регулировани . Дальнейшее регулирование частоты и величины выходного напр жени преобразовател частоты происходит анало гично.

Предложенный преобразователь частоты позвол ет по сравнению с известным устройством расширить диапазон регулировани частоты и величины напр жени без ухудшени энергетических и массогабарит- ных показателей.

Claims

Формула изобретени

Преобразователь частоты с широтно- импульсной модул цией выходного напр жени , содержащий звено посто нного тока, вход которого предназначен дл подключени к питающей сети, а выход через фильтр подключен к входам питани автономного инвертора напр жени , управл ющие входы которого подключены к выходам блока управлени инвертором, вход задани частоты которого подключен к выходу задающего генератора низкой частоты, задающий генератор высокой частоты, отличающийс тем, что, с целью повыщени коэффициента мощности , звено посто нного тока выполнено в виде трансформаторно-ключевого регул тора , содержащего m управл емых ключей с двусторонней проводимостью, первые входы которых подключены к соответствующим отпайкам вторичной обмотки трансформатора, а выводы объединены и подключены к первому входу двухполупериодного выпр мител , второй вход которого подключен к нулевому выводу вторичной обмотки трансформатора , управл ющие входы ключей подключены соответственно к m выходам преобразовател отношени частот в код, первый вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты, а второй вход объединен со счетным входом управл емого делител частоты и подключен к выходу генератора высокой частоты, m управл ющих входов управл емого делител частоты соединены с m выходами преобразовател отношени

торно-ключевого регул тора 2, в результате частот в код, а выход соединен с входом чего напр жение на входе инвертора 5 задани величины выходного напр жени скачкообразно уменьшаетс . При этом на на-блока управлени инвертором.

0

0

5

5

0

5

0

грузке инвертора формируетс крива выходного напр жени 38. Таким образом, осуществл етс переход на вторую ступень регулировани . Дальнейшее регулирование частоты и величины выходного напр жени преобразовател частоты происходит анало гично.

Предложенный преобразователь частоты позвол ет по сравнению с известным устройством расширить диапазон регулировани частоты и величины напр жени без ухудшени энергетических и массогабарит- ных показателей.

Формула изобретени

Преобразователь частоты с широтно- импульсной модул цией выходного напр жени , содержащий звено посто нного тока, вход которого предназначен дл подключени к питающей сети, а выход через фильтр подключен к входам питани автономного инвертора напр жени , управл ющие входы которого подключены к выходам блока управлени инвертором, вход задани частоты которого подключен к выходу задающего генератора низкой частоты, задающий генератор высокой частоты, отличающийс тем, что, с целью повыщени коэффициента мощности , звено посто нного тока выполнено в виде трансформаторно-ключевого регул тора , содержащего m управл емых ключей с двусторонней проводимостью, первые входы которых подключены к соответствующим отпайкам вторичной обмотки трансформатора, а выводы объединены и подключены к первому входу двухполупериодного выпр мител , второй вход которого подключен к нулевому выводу вторичной обмотки трансформатора , управл ющие входы ключей подключены соответственно к m выходам преобразовател отношени частот в код, первый вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты, а второй вход объединен со счетным входом управл емого делител частоты и подключен к выходу генератора высокой частоты, m управл ющих входов управл емого делител частоты соединены с m выходами преобразовател отношени

частот в код, а выход соединен с входом задани величины выходного напр жени блока управлени инвертором.

/

36

37

у

38

I

и И

U U

Фиг. 4