SU613476A1 - Цифрова система управлени инвертором напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и может быть иснользовано дл  управлени  инверторами напр жени  с  вным и не вным звеном посто нного тока, предназначенными дл  частотно регулируемого электропривода переменного тока.

Известна снстема управлени  инвертором напр жени  1, содержаща  блок задатчика частоты переменного напр жени , блок задатчика частоты модул ции, блок сннхропнзации частот.

Иедостатком данной системы  вл етс  ннзка  максимальна  выходна  частота и узкий дианазон ее регулировани , а также мпогоканальиость и сложность устройства в апалоговой форме.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической супдпости  вл етс  цифрова  система управлени  инвертором напр жени  2, содержаща  реверсивный счетчик, иреобразователь напр жение - частота, распределитель импульсов и блок формировани  тактовых интервалов, при этом преобразователь напр жение - частота соединен с реверсивным счетчиком, выходы дешифратора реверсивного счетчика и выходы блока формировани  тактовых интервалов соединены с раснределителем импульсов. Блок формировани  тактовых интервалов выполнен в виде управл емого задающего генератора, соединенного

со сдвигающим регистром. Данна  система управлени  позвол ет реализовать синусоидальный закон широтно-нмпульсной модул ции выходного напр жеии  инвертора.

Недостатком данной системы  вл етс  статпческа  погрешность формировани  выходного напр жени  инвертора нз-за принципиальпой несннхронности частот задающего генератора и преобразовател  папр жение - частота системы управлени , что обуславливает недостаточно высокое качество выходпого напр жени , узкий частотный дианазон выходного напр жеип , определ емый регулировкой частоты нлфотно-импульсной модул ции при фиксированной кратности частоты широтно-импульсной модул ции с выходной частотой , взаимна  зависимость регулируемых параметров выходного напр жени  и частоты, требующа  согласованн  изменений двух управл ющих воздействий во всем диаиазоне их совместного регулировани .

Целью изобретени   вл етс  улучщение качества выходного напр жени  инвертора, расширеиие частотного диапазона и осуществление независимого регулировани  выходных параметров. Поставленна  цель достигаетс  тем, что система управлени  иивертором напр жени  снабжеиа аналого-цифровым преобразователем частоты, переключателем кратностн , преобразователем код-частота. Реверсивный счетчик выполнен в виде двух счетчиков , основного и вспомогательного, блок формировани  тактовых интервалов выполнен в виде аналого-цифрового преобразовател  панр жеии  и цифрового элемента совпадени , выход аналого-цифрового нреобразовател  нацр жени  соединен с входами цифрового элемента совнадени , с одним из входов цифрового элемента совпадени  соедннеивг выходы вспомогательного реверсивного счетчика, вход которого соедииен с выходом цифрового элемента еовпадеш-ш и с одним из входов распределител  импульсов, другие вход|)1 которого соединены с выходами переключател  кратности, со входами основного реверсивного счетчика и со входами преобразовател  код - частота, другие входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразовател  наир женн  и аналого-цифрового преобразовател  частоты, а его выход соединен со входами аналого-цифрового нреобразовател  напр жени  основного и вспомогател ;ного реверсивных счетчиков и аиалого-цнфрового преобра:,овател  частотЕл, .ходь которого соединены со входами переключател  кратности.

На фиг. 1 приведена фупкционал1 на  блоксхема системы управлени ; на фиг. 2 - зависимость частоты тактов от выходной частоты; на фиг. 3 - диаграмма работы системы.

Устройство содержит основной реверсивиый счетчик 1, выход которого иодключе1г ко входу распределител  импульсов 2, вспомогательный реверсивиый счетчик 3, выход которого подключен ко входу блока формировапи  тактовых интервалов 4, состо щего из цифрового элемента совпадени  5 и аналого-цифрового преобразовател  напр жени  6, аналого-цифровой преобразователь частоты 7, один выход которого подключен ко входу переключател  кратиости 8, а другой выход - ко входу преобразовател  код-чаетота 9.

Устройство работает следующим образом.

Период выходного напр жени  состоит из определенного числа тактовых иитервалов. Уетройство вырабатывает па каждом тактовом интервале нолный набор импульсов, соответствующих передним и задним фроитам всех выходных импульсов с последующим распределением пмпульсов по выходам системы управлени  в зависимости от номера тактового интервала.

из управл ющих аналоговых напр жений t/ye и f/y7 (фиг. 1), задающих выходное напр жение и выходную частоту, соответствуют коды а, па выходе аналого-цифрового преобразовател  напр жени  н 6, на выходах аналого-цифрового преобразовател  частоты . Величины этих кодов задают, кроме того, частоту пкч на выходе преобразовател  код - частота. Соответственно коду bj переключатель кратности выдает команду dt на установку определенной кратности отношени 

частоты ШИрОТНО-ИМПуЛЬСПОЙ модул ции fiunM и выходной частоты f выхПусть в какой-то момент времени основной и вспомогательный счетчики установились в положение «О. Основ юй счетчик включаетс  на сложение и начинает заполн тьс  (фиг. 3,а). Импульс дешифратора ос 1овного реверсивного счетчика I «Заполнение счетчика (фиг. 3, б) удерживает счетчик в заполненном состо нии, одновременно разреша  работу в режиме сложени  вспомогательному

счетчику (фиг. 3, а). В MJMCHT равенства кодов fl; и Ci, команда р (фиг. 3,г) элемента 5 переключит вспомогательный счетчик на вычитанне . Сигнал «О счетчика 3 с дешифратора разрешает вычитание основному счетчику,

равное заполненному, до по влени  на выходе дешифратора основного счетчика сигнала «О (фиг. 3, (5), который реверсирует основной счетчик на сложение, и никл работы устройства повтор етс .

Величииа кода а, преобразовател  6 {)И|Хдел ет величину коэффнилента модул  ип1 выходного напр жени , «раст гива  или «сжима  иачку имнул1 сов /„, дешифратора основного счетчика внутри тактового HHTCJIвала . При регулироваини выходиого напр жени , формнруемо1-о устройством, код «; преоб )азовател  6 кс рректирует частоту /„.,:,1 так, чтобы величина тактового ннтервала, онредел юн-1а  частоту шнм, оставалась неизменной.

Регулирование частоты выходного нанр жеии , формируемого устройством, осуидествл ете  следующим образом.

Предноложим вначале, что управл ющее гюздсйствие (Jy задает кодом Ь; максимальную выходную частоту fHbi.x .макс. Переключатель кратноети выдает команду di (фиг. 3, а)

/„.,:

6 В рена устаиовку кратности частот

жиме шнротно-импульсного регулировани  в

распределитель импз-льсов. Выходы дешифратора основного счетчика этой же командой di подключаютс  к раснределителю импульсов согласно релСиму широтно-импульсного )егулировани . Коды а,: и bj уетанавливают на

выходе преобразовател  9 частоту /mm тактировани  счетчиков 1 и 3 (фиг. 2).

Пачнем плавно уменьшать частоту выходного напр женн  унравл ющим воздействием L/y7. Дл  простоты считаем /уб const. Код bj

по мере уменьшени  Uyj уменьшает частоту РШ:Ч, снилча  тем еамым частоту по влеин  импульеов на выходах дешифраторов ечетчиков , следовательно, и выходную чаетоту. При определенном значении кода Ь, произойдет

скачкообразное переключение кратности с шести на двенадцать. К этому моменту , уменьшаетс  в два раза (это число может быть другим). Команда di переключател  кратиости (фиг. 3, а) подключает к распределителю импульсов выходы Ж1-Жз (фиг. 3, ж) дешифратора счетчика 1, определ ющиес  задапным законом широтно-импульсной модул ции и этой же командой мен етс  подключение кода b-i ко входу преобразовател  9 так,

чтобы Fran скачком увеличилась до .Рцкч ь т. е.

в два раза, сохранив вых на определенном

уровне (фиг. 2). Переходный нро3

цесс переключени  длитс  доли периода следовани  имнульсов Рикч, поэтому его практически можно считать безынерционным.

Теперь уменьшение выходной частоты производитс  уменьшением f,i,j4 в два раза до следуюш ,его переключени  кратности с двенадцати на двадцать четыре командой di (фнг. 3, з) на установку новой кратности и иодключенис выходов f/i-Us (фиг. 3, и) дешифратора к распределителю этой же комаидой. Раснределитель импульсов в каждом такте из всего набора имнульсов, определ ющих иередиие и задние фронты широтно-модулируемых импульсов , выбирает дл  каждой фазы имиульсы , соответствующие полуволне и высоте ступепек формируемого иапр жени . Поскольку дл  формировани  всех фаз и полуволи используютс  одни и те же импульсы с выхода дешифратора счетчика 3, то выходиое напр жение будет строго снмметричным по полуволнам , фазам, периодам и без посто нной составл ющей , что обеспечнвает высокое качество выходного нанр жени . Когда выходна  частота при дальнейшем ее умеиьшенни

достигает значенн  (фиг. 2), пропс8

ходит новое переключение кратности, ио ступепьки аппроксимированного синусоидальпого закона ШИМ теперь повтор ютс  дважды , а при дальнейшем уменьшении частоты вдвое повтор ютс  четыре и восемь раз соответственно .

При необходимости дальиейшего расширеии  частотного диапазона в области весьма иизких частот вместо повторени  ступенек модулирующего закона можно увеличить число его разных ступенек, при этом усложнитс  распределитель импульсов и дешифратор основного счетчика, увеличитс  число их входов и выходов. При плавном регулироваиии частоты выходиого папр жеии  переключение кратности происходит в фиксироваиных точках частотного диапазона, что обеснечивает регулироваиие частоты в широком диапазоне (от 2 до 80 Гц) при изменении частоты модул ции в два раза, но это чнсло может быть другим в зависимости от нагрузкн инвертора и работоснособности узлов коммутации. Пезависима  от частоты глубока  регулировка выхохцного напр жени  (1:40) нозвол ет реализовать любой закон частотного регулнровани  электроиривода переменного тока.

Таким образом, предлагаема  цифрова  адаптивна  снстема управлени  инвертором позвол ет формировать выходное напр жение более высокого качества за счет переключени  кратности в расширенном диапазоие частот с независимыми регулировками выходных параметров.

Ф о р м л а н 3 о б р е т е п и  

Цифрова  система управлени  инвертором напр жени , содержаща  реверсивный счетчик с дешифратором, расиредслитель импульсов , блок формировани  тактовых интервалов, причем выходы дешифратора реверсивного

счетчика соединены с раснределптелем имиульсов , отличающа с  тем, что, с целью улучшени  качества выходного напр жени  ннвертора, расшпренн  частотного дпаназона и осуществлени  независнмого регулировани  выходных иараметров, она снабжена аналого-цифровым преобразователем частоты , переключателем кратиостп, преобразователем код - частота, нрпчем счетчнк выполнен в виде двух счетчнков, основного и

всномогательного, блок формировани  тактовых интервалов - в виде аналого-цифрового преобразовател  напр женн  п ппфрового элемента совпадени , выход аналого-цифрового преобразовател  иапр жени  соедппен е

входамн цифрового элемеита совпадени , с одним мз ;5ходов цифрового элемента совпадени  еоединепы выходы всномогательного реверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом цнфрового элемента совпадени  и с

одним из входов распределител  импульсов, другпе входы которого соедииены с выходами переключател  кратиости, со входами основного реверсивного счетчика и со входами нрсобразовател  код-частота, другие входы

которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразовател  напр жени  и аиалого-цифрового преобразовател  частоты, а его выход соединеи со входами аиалого-цифрового преобразовател  иапр женн , основного и

вспомогательиого реверсивиы.х счетчиков п аиалого-цифрового иреобразовател  частоты, выходы которого соедииены со входами переключател  кратностн.

Псточннкп пнформапнн,

прин тые во внимание прн экспертизе

1.Патент США Л 3859585, кл. 321-9А, 1972.

2.Зюбнн В. Ф. Дискретные снстемы унравленн  автономны.мн ннве)порами с широтноимпульсной модул цией ио нелииейпому закону . «Электротехннка, 1974, Л 11, с. 15.

J444ki4i4g 43ijlWIMJ 1

;

;

С

:

Сз ki«сэ л oa fti

613476

i

ч

5i Q.

:э

&