Устройство управления для преобразователей,

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЬ ЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №вЂ”

Заявлено 20Х.1969 (№ 1332647/24-7) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 28.Х.1971. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 21.1.1972

MHJI Н 02k 29/00

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете MHHHGTpog

СССР

УДК 621.314.26(088.8) Автор изооретения

Л. Л. Ремизов

Заявитель

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ ПО МЕТОДУ

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Известны устройства управления для преобразователей, работающих по методу широтно-импульсной модуляции, содержащие задающий высокочастотный генератор сигналов треугольной формы, генера тор синхронизирующ их импульсов, трехфазный регулируемый низкочастотный генератор сигналов ступенчатой формы, формирователи импульсов, имеющие общие входы, и усилители — размножители управляющих импульсов. Однако такие устройства не обеспечивают любого закона модуляции, точного и стабильного сдвига фаз выходных напряжений преобразователя во всем диапазоне частот.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что с целью обеспечения любого закона модуляции, точного и стабильного сдвига фаз выходных напряжений преобразователя во всем диапазоне частот, улучшения гармонического состава кривой выходного тока при работе преобразователя на индуктивную нагрузку, повышения стабильности выходной частоты и надежности работы преобразователя выход задающего генератора сигналов треугольной формы соединен с общим входом формирователей импульсов, а выход генераторов синхронизирующих импульсов — со входом трехфазного генератора напряжения ступенчатой формы, выходы которого подсоединены к соответствующим входам формирователей. Выходы последних подсоединены к соответствующим входам усилителей-размно>кителей управляющих импульсов.

На фиг. 1 дана блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы: а — выходного напряжения генератора треугольного сигнала, поступающего на выход формирователя импульсов управления, б — то же, поступающего на вход трехфазного генератора сигналов ступенчатой формы, в — з — выходного напряжения трехфазного генератора сигналов ступенчатой формы; на фиг. 3 — временные диаграммы: а — выходного напряжения генератора треугольного сигнала, поступающего на вход формирователя импульсов управления, б — выходного запря>кения генератора сигналов ступенчатой формы, в — выходного напря>кения формирователя импульсов управления, г и д выходного напряжения размножителя импульсов управления, е — выходного напряжения генератора сигналов ступенчатой формы, ж—

25 выходного напряжения формирователя импульсов управления, з, и — выходного напря>кения размножителя импульсов управления, к — выходного напряжения первой фазы преобразователя при работе на активную игрузку; на фиг, 4 — диаграммы регулировазо ния ширины управляющих импульсов; па

319027 фиг. 5 — диаграммы регулирования частоты выходного напряжения; на фиг. 6 — принцип разбиения рабочего диапазона частот на поддиапазоны; на фиг. 7, а — схема устройства, позволяющего осуществлять разбиение на поддиапазоны, б — график зависимости

UÄ, = /У„для устройства, изображенного на фиг. 7, а; на фиг, 8, а — график синусоидального напряжения за период, б — график распределения мгновенной, мощности синусоидального сигнала напряжения в зависимости от времени, в — график распределения энергии в импульсах при широтно-импульсной модуляции с учетом условия энергетического баланса; на фиг. 9, а — график распределения импульсов во времени и по длительности при широтно-импульсной модуляции, б — графики напряжений треугольной и ступенчатой форм; на фиг. 10, а .и б — формы напряжения трехфазного генератора ступенчатой формы при работе преобразователя на индуктивную нагрузку; на фиг. 11, а — график распределения мгновенной мощности синусоидального сигнала напряжения за полупериод, б — графики распределен!ия энергии в,импульсах, импульсов во времени и по длительности и напряжения треугольной формы.

Устройство содержит генератор 1 треугольник сигналов высокой частоты, трехфазный генератор 2 напряжения ступенчатой формы низкой частоты, формирователь 8 импульсов управлен)ия и размножитель-усилитель 4 импульсов управления.

Генератор 1 треугольных сигналов создает два выходных напряжения постоянной амплитуды. Первое выходное напряжение имеет треугольную форму (см. фиг. 2, а), второе — форму коротких прямоугольных импульсов (см. фиг. 2, б). Короткие импульсы возникают в генераторе в момент, когда треугольные импульсы достигают минимума по абсолютной величине. Треугольные импульсы могут иметь постоянную составляющую.

Частота сигналов генератора 1 зависит от напряжения управления. Треугольные импульсы поступают на вход формирователя >, а короткие — на вход генератора 2, в котором они преобразуются в напряжение, имеющее заданную ступенчатую форму (см. фиг.

2, в — з).

Форма выходного напряжения генератор:.

2 может быть разной и зависи1 от требуемой формы напряжения на выходе преобразователя или от формы тока в нагрузке преобразователя.

Когда ток в индуктивной нагрузке преобразователя должен быть синусо ндал ьным, форма напряжения на выходе генератора 2 одной фазы должна быть как на фиг. 10, гд. на участках а и d форма напряжения имеет ступенчато-синусоидальный вид, а на участках в и с напряжение сохраняется постоянным.

Величина напряжения на участках в и с должна быть больше амплитуды напря>кения

Зо

65 треугольной формы. Целесообразно выдержать соотношение U„,=2U„„„(ñì. фиг.4, а).

Величина же каждой ступеньки напряжения на участках а и d должна выбираться из следующих соображений: полупериод синусоидального напряжения разбит на девять равных интервалов времени (фиг. 8, а, б). В каждом интервале сосредоточена энергия ь 471

)> >2> )) 3) )> 4) )> 5) >) 6> - > )> 7> )>) 8) 9, причем К,= у,, лУ;=лУ„- Ó 8=

1 7>» 74 = 1 )6.

При переходе к ш иротно-импульсной модуляции энергетические соотношения во вре>менных,интервалах разбиения сохраняются.

Исходя из этого, определяют длительность импульсов в интервалах разбиения .,=т8, - 8= -„-„=-, и время между импульсами, т. е. закон модуляции, по которому легко находят величину напряжений ступенек (см, фиг. 8, в, фиг. 9, а, б). Определение величин ступенек напряжения легче вести наглядным и удобным графическим способом.

Однако расчет величин ступенек можно осуществить и аналитически.

При модуляции импульсов не обязательно исходить из энергетических соображений.

Специфика выходных напряжений и нагрузок преобразователя может потребовать не только энергетического подхода, т. е. в каждом отдельном случае задача может решаться по-р а з ному.

Выходные напряжения U»„отрицательной полярности генератора 2 (см, фиг. 3, е) поступают на формирователь 8 импульсов управления, в котором происходит их амплитудное сравнение с сигналом треугольной формы U„„,, В моменты равенства этих напряжений на выходах формирователя 8 формируются прямоугольные импульсы. Длительность прямоугольных импульсов определяется временем, в течение которого напряжение U,„превышает напряжение У„„,8 (см. фиг. 3, а — в).

Прямоугольные импульсы дифференцируются. Импульсы, полученные от дифференцирования переднего фронта прямоугольных импульсов, усиливаются размножителем 4 импульсов управления и подаются на управляющие электроды рабочих тиристоров силовой схемы преобразователя (ом. фиг. 3, г). Импульсы, полученные от дифференцирования заднего фронта прямоугольных импульсов и усиленные размножителем 4, подаются на управляющие электроды гасящих тиристоров (см. фиг. 3, д). Так формируются силовые импульсы в нагрузке преобразователя (см. фиг. 3, к).

При постоянной амплитуде выходного напря>кения U»„, и изменении амплитуды выходного напряжения U,.„,, (или наоборот) меняются во времени моменты равенства этих напряжений, что вызывает из|менение ширины импульсов управления (см. фиг. 4). С изменением частоты треугольных сигналов

U»„, изменяется как длительность самих

319027 упр с. тир. ,О.m. г.m. импульсов управления, так и расстояние между ними, т. е. меняется частота на выходе преобразователя (см. фиг. 5). При данном построении системы управления число импульсов управления в периоде для всего диапазона выходных частот сохраняется постоянным.

Однако практически целесообразно с целью меньших потерь на коммутацию рабочий диапазон выходных частот разбить на два или три поддиапазона с разным числом ступенек напряжения за полупериод. Когда нагрузкой преобразователя служит асинхронный двигатель, то количество ступенек напряжения за полупериод в каждом поддиапазоне в первую очередь должно определяться степенью равномерного вращения вала двигателя, а лишь потом энергетическими соображениями.

Например, интервал выходных частот преобразователя 0,5 — 70 га можно разбить на поддиапазоны 0,5 — 5 8LI, количество ступенек папряжения генератора 2 за полупериод 18;

5 — 30 гц, количество ступенек — 9; 40 — 70 га, количество ступенек — 3.

При достижении уровня напряжения управления генератора 1 соответствующего, например, 5 га, мгновенно происходит изменение частоты генератора 1 и одновременно меняется число ступенек напряжения U„,„

Если частоты генератора 1 уменьшилась, например, в 3 раза, то и количество ступенек напряжения UÄ,„должно уменьшиться во столько же раз (см. фиг. 6).

Предлагаемое устройство построено на основе схем счетно-вычислительной техники, что позволяет удовлетворить требованиям, предъявляемым к устройствам управления для преобразователей, работающих по принципу ШИМ, и дает возможность использовать в замкнутой системе электропривода импульсные датчики (например, импульсный тахогенератор), которые менее подвержены действию IIoмех.

Предмет изобретения

10 Устройство управления для преобразователей, работающих по методу широтно-импульсной модуляции, содержащее задающий высокочастотный генератор сигналов треугольной формы, генератор синхронизиру

15 ющих импульсов, трехфазный регулируемый низкочастотный генератор сигналов ступенчатой формы, формирователи .импульсов, имеющие общие входы, и усилителиразмножители управляющих импульсов, отла20 чающееся тем, что, с целью обеспечения л обого закона модуляции, точного и стабильного сдвига фаз выходных напряжений преобразователя во всем диапазоне частот, улучшения гармонического состава кривой выходного тока при работе преобразователя на индуктивную нагрузку, повышения стабильности выходной частоты и надежности раооты преобразователя, выход задающего генератора сигналов треугольной формы соединен с общим входом формирователей импульсов, а выход генераторов синхронизирующих импульсов — со входом трехфазного генератора напряжения ступенчатой формы, выходы которого подсоединены к соответствующим входам формирователей, причем выходы последних подсоединены к соответствующим входам усилителей-размножителей управляющих импульсов.

319027

Жи а и

Фы»

Ьл. и

Ьы» г 6/Ры»

Ьы» г е

Ъы», Ь.;», т 4ы» г

Ры»

g &»

&If

Ьыу

Aa г 1

Ъы»

6 ы» г

Ъых г

gabbiiXx1

Ьы» е

319027 бык

Я

8 Ebs/

Р

Ьь/х2

Фиг. Б Уир/ йт 8s//Уе

/(еманА на ужеюющение цисла стуленен а аериМ Р генерал ре X

Фиг. В

319027

Мг, 11

Составитель А. Дулькин

Техред 3. Тараненко Корректор Е. Миронова

Редактор А. Пейсоченко

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 504/1958 Изд. № 1413 Тираж 473 Подписное

LIHI4IIHII Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., 4/5