SU756597A1

SU756597A1 - Устройство для управления полупроводниковым инвертором 1

Info

Publication number: SU756597A1
Application number: SU772554720A
Authority: SU
Inventors: Leonid P Melnichuk; Vladimir E Tonkal; Yurij Dykhnenko; Aleksandr V Novoseltsev; Nikolaj G Griban; Arkadij N Vassernis; Profir D Postolaki; Vitalij S Konstantinov
Original assignee: Inst Elektrodinamiki Akademii; Sp K Byuro Signal
Priority date: 1977-12-16
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1980-08-15

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для управления и регулирования полупроводниковым инвертором с промежуточным звеном высокой частоты. 5

Известны системы управления полупроводниковыми преобразующими устройствами, содержащие опорный генератор, делители частоты, распределители импульсов и формирователи им- 10 пульсов управления [1] -£5] .

Данные устройства позволяют формировать в инверторе выходное напряжение с широтно-импульсной модуляцией, функция построения которой близка к ,5 синусоидальной, что позволяет облегчить фильтрацию выходного напряжения, однако регулирование его амплитуды сопряжено с большими трудностями и обеспечивается в основном установкой 20 дополнительных силовых элементов.

Известны'устройства для управления преобразователем, позволяющие регулировать амплитуду выходного напряжения преобразователя [3] и [4} . ,25

Однако по данному устройству при формировании выходного напряжения преобразователя используется однополярная широтно-импульсная модуляция по треугольному закону, при которой 30

2

вес и габариты выходных фильтров преобразователя получаются значительными из-за большой величины третьей гармоники при снижении КПД. Кроме этого, в устройстве£3] для управления преобразователем низкой частоты стабильность выходной частоты преобразователязависит от емкости реверсивного счетчика, входящего в устройство для управления , что усложняет устройство при требуемой стабильной выходной частоте преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее опорный генератор, один из выходов которого подключен через первый делитель частоты к формирователю управляющих импульсов, а другой соединен с первым входом блока синхронизации, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого подключен· через второй делитель частоты к формирователю управляющих импульсов, регулируемый генератор, элемент "Запрет" и третий делитель частоты .

Устройство позволяет получить на выходе преобразующего полупроводникового устройства напряжение с широтно-импульсной модуляцией, трапецеи7565.97

дальний закон которой позволяет значительно улучшить гармонический состав выходного напряжения. Однако, указанное устройство не обеспечивает регулирование амплитуды первой гармоники выходного напряжения; так как закон модуляции неизменен.

Цель изобретения - улучшение регулировочных свойств устройства для управления и его упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления и регулирования полупроводниковым инвер. тором с промежуточным звеном высокой частоты, силовым трансформатором и реверсивным выпрямителем, включенным на вторичной стороне силового трансформатора, содержащее опорный генератор, единичный выход которого подключен через первый делитель частоты к формирователю управляющих импульсов первого канала, а нулевой выход подсоединен через блок синхронизации к одному из входов элемента ИЛИ, выход которого через второй делитель частоты подключен к формирователю управляющих импульсов второго канала, элемент "Запрет", регулируемый генератор, третий делитель частоты, триггер, выходы которого подключены к формирователю управляющих импульсов реверсивного выпрямителя, введены регистр сдвига, первый и второй элементы. И, дополнительный блок синхронизации, причем выход первого делителя частоты черер третий делитель частоты соединен со входом регистра сдвига, первый выход которого подсоединен ко входу триггера и одному из входов перво.го элемента И, выход которого через дополнительный блок синхронизации подсоединен к управляющему входу элемента "Запрет", включенного между единичным выходом опорного генератора и вторым входом элемента ИЛИ,.а второй выход регистра сдвига подсоединен к одному из входов второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом блока синхронизации, выход регулируемого генератора подсоединен ко вторым входам первого и второго элементов И, а единичный выход опорного генератора - ко второму входу дополнительного блока синхронизации.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразующего устройства; на фиг. 2 - схема устройства управления и регулирования полупроводниковым инвертором; на фиг. 3 временные диаграммы работы отдельных каналов устройства управления.

Преобразователь (фиг.1) содержит мостовой инвертор 1 на транзисторах 2-5, зашунтированных обратными диодами 6-9, с силовым трансформатором 10, на вторичной стороне которого включен реверсивный выпрямитель 11 на транзисторах 12 и 13, включенных в диагонали мостов 14-17 и 18-21, соответственно. Транзисторы 2 и 3 инвертора 1 управляются импульсами постоянной частоты, поступающими от формирователя управляющих импульсов первого канала, а импульсы, поступающие по второму каналу, изменяющиеся по частоте по определенному закону, управляют транзисторами. 4 и 5 инвертора 1. Это позволяет получить на вторичных'обмотках трансформатора напряжение с широтно-импульсной модуляцией. При реверсивном выпрямлении на нагрузке получаем напряжение с широтно-импульсной модуляцией по трапецеидальному закону.

Устройство (фиг.2) содержит опорный генератор 22, делители 23,24 и 25 частоты, регулируемый генератор 16, элементы 27 и 28 И, блоки 29 и 30 синхронизации, элемент 31 ¹ 'Запрет", элемент 32 ИЛИ, регистр 33 сдвига, триггер. 34, формирователи 35 и 36 импульсов управления силовыми полупроводниковыми элементами инвертора, формирователь 37 импульсов управления реверсивным выпрямителем.

Диаграммы (фиг.З) содержат выходные импульсы 38.и 39 генератора опорной частоты, выходные импульсы · 40 первого делителя 23 частоты, импульсы 41 первого выхода регистра 33 сдвига, импульсы 42 второго выхода регистра 33 сдвига, выходные импульсы 43 регулируемого генератора 26, разностную последовательность

44 импульсов, выходные импуль-ы

45 делителя 24 частоты, огибающую

46 выходного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор опорной частоты 22 вырабатывает на двух своих выходах импульсы 38 и 39 (фиг.З), сдвинутые друг относительно друга на полпериода выходной частоты генератора. Импульсы 38 единичного выхода опорного генератора 22 поступают на вход делителя 23 частоты, который посредством формирователя 35 импульсов управляет транзисторами 2 и 3 инвертора 1.

Выходные импульсы 40 первого делителя 23 частоты через делитель 24 частоты поступают на вход регистра 33 сдвига. Импульсы 41 первого выхода регистра 33 сдвига поступают на вход триггера 34, на выходе которого, а, следовательно, и на выходе формирователя 37 импульсов формируется импульс для управления транзисторами 12 и 13 реверсивного моста 11.

Выходные импульсы 41 и 42 первого и второго выхода регистра 33

5

756597

6

сдвига поступают на первый 28 и вто-^?рой 29 элементы И, соответственно.

Выходные импульсы 43 регулируемого генератора 26 через элемент 28 И поступают на вход блока 30 синхронизации . Выходные импульсы блока 30 синхронизации с частотой, равной частоте импульсов 43 регулируемого генератора 26, засинхронизированные импульсами 39 нулевого выхода генератора 22 опорной частоты, поступают на вход элемента 32 ИДИ, на второй вход которого поступают импульсы 38 единичного выхода генератора 22 опорной частоты через элемент 31 "Запрет".

Таким образом, элемент 32 ИЛИ суммирует две импульсные последовательности, импульсы которых эасинхронизированы импульсами опорных "раздвинутых" частот 38 и 39, и, следовательно, не совпадающих во времени (фиг.З, поз.44).

Импульсы 43 регулируемого генератора 26 через элемент 27 И поступают на вход блока 29 синхронизации. Выходные импульсы блока 29 синхронизации с частотой, равной частоте импульсов 43 регулируемого генератора 26, засинхронизованные импульсами 38 единичного выхода генератора 22 опорной частоты, поступают на управляющий вход элемента 31 "Запрет". Поскольку импульсы, поступающие на управляющий вход элемента 31"Запрет", эасинхронизированы той же импульсной последовательностью 38, что поступает на его основной вход, то на выходе., элемента 31 "Запрет", а следовательно, и на выходе элемента 32 ИЛИ получаем разностную последовательность 44 импульсов (фиг.З, поз.44 при ί,χ е χ ι з ).

Последовательность импульсов 44 поступает на вход делителя 24 частоты, выходные импульсы 45 которого посредством формирователя 36 импульсов управляют' транзисторами 4 и 5 инвертора 1.

Таким образом, частота импульсной последовательности 44, поступающей на вход второго делителя 24 частоты, изменяется за полпериода выходного напряжения, огибающая которого приведена на фиг.З, поз.46.

В течение первой трети полупериода выходного напряжения (фиг.З, поз.46 при 0 < ι< 1) частота импульсной последовательности 44 равна.сумме частот 38 и 43 опорного генератора 22 и регулируемого генератора 26. В этом случае частота импульсной последовательности 45 на выходе делителя 24 частоты, равная

больше частоты Гр^/к^импульсной последовательности 40 на выходе делителя 23 частоты. Здесь ί_σ - частота опорного генератора 22;ί_рг - частота регулируемого генератора 26;

К,? - коэффициент деления делителей

2У и 24 частоты.

Ввиду отличия их частот фаза импульсной последовательности 45 с более высокой частотой смещается во времени по отношению к фазе импульсной последовательности 40 с частотой £ _х , что приводит к модуляции импульсов выходного напряжения инвертора по длительности по линейному закону.

При <ι₂ (фиг.3,поз.46) частота импульсной последовательности 44 равна частоте ί₀ опорного генератора 22. Следовательно, частоты £₍ и £_г импульсных последовательностей 40 и 45 на выходе делителей 23 и 24 частоты равны, фазовый сдвиг между ними остается постоянным и длительность импульсов выходного напряжения инвертора в течение второй трети полупериода (фиг.З, поз. 46 при ί{<С < ί_г ) также постоянна. Это приводит к формированию верхнего основания трапеции, огибающей 46 выходного напряжения.

При частоте импульсной последовательности 44, равной разности частот опорного 22 и регулируемого 26 генераторов, частота Г₂ импульсной последовательности 45, равная

, рг

1 ’ 7

меньше частоты ?! импульсной последовательности 40 на выходе делителя частоты 23. Это приводит к изменению разности фаз между ними в противоположную сторону, а, следова•тельно, к формированию нисходящей _гветви игибающей 46 выходного напряжения (фиг. 3 , поз . 46 при 1₂ 4 с + ΐ }) ·

Изменение частоты регулируемого генератора 2 приводит к изменению скорости нарастания фазового сдвига между импульсами 40 и 45 на выходах делителей 23 “и 24 частоты, т.е. к изменению наклона сторон трапецеидальной огибающей 46 выходного напряжения инвертора, а, следовательно, регулированию среднего значения выходного напряжения.

Для повышения точности регулирования выходного напряжения инвертора опорный генератор 22 работает на высокой частоте (Ю⁵^ - 10⁷Гц) .

Для понижения частоты опорного генератора до рабочей частоты инвертора применены делители частоты 23 и

24.

Коэффициент деления третьего делителя 25 частоты выбирается из равенства:

756597

ёз 2 Кр_с£ _вь,_х

где Кх_э - коэффициент деления третьего делителя 25 частоты}

К_ре - коэффициент деления регистра сдвига (для получения ШИМ с трапецеидальной функцией построения К_рс =>3 ) ; .

7_Вых~ частота выходного напряжения инвертора, Гц; ,.

- рабочая частота инвертора,

Гц.

Таким образом, введением в устройство- управления элементов И, регистра сдвига и блока синхронизации, 20 а также.построением устройства в соответствии с описанием, представляется возможность регулирования (стабилизирования) величин среднего значения И выходного напряжения инвер- '· 25 тора в широком диапазоне при сохранении улучшенного спектрального состава напряжения и высокой стабильности выходной частоты, тем самым улучшаются регулировочные свойства уст- 30 ройства.

Claims

Формула изобретения

Устройство для управления полупро- 35 водниковым инвертором с промежуточным звеном высокой частоты с силовым трансформатором и реверсивным выпрямителем, включенным на вторичной стороне силового трансформатора, содержаадее опорный генератор, единичный выход которого подключен через первый делитель'частоты к формирователю управляющих импульсов первого канала, а нулевой выход соединен через блок синхронизации с одним, из входов эле- >

мента ИЛИ, выход которого через второй делитель, частоты подключен к формирователю управляющих импульсов второго канала, элемент ''Запрет''регулируемый генератор, третий делитель частоты, триггер, выходы которого подключены к формирователю управляющих импульсов реверсивного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью улучшения регулировочных свойств устройства и его упрощения, оно снабжено регистром сдвига, первым и вторым элементами И, дополнительным блоком синхронизации, причем выход первого делителя частоты через третий делитель частоты соединен со входом регистра сдвига, первый выход которого подсоединен ко входу триггера и одному Из входов первого элемента.И, выход которого через дополнительный блок синхронизации подсоединен к управляющему входу элемента "Запрет", включенного между единичным выходом опорного генератора и вторым входом элемента ИЛИ, а второй выход регистра сдвига подсоединен к одному из входов второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом блока синхронизации, выход регулируемого генератора подсоединен ко вторым входам первого И второго элементов И, а единичный выход опорного генератора - ко второму входу дополнительного блока синхронизации .