專利名稱：晶閘管電流源逆變器最優(yōu)脈寬調(diào)制信號發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子學(xué)應(yīng)用及變頻調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，它為交流電動機(jī)提供一種正弦波變頻電源。
發(fā)明人對現(xiàn)有技術(shù)資料進(jìn)行了檢索，目前所采用的最優(yōu)脈寬調(diào)制(PWM)只適合于電壓源逆變器(VSI)或者大功率晶體管和可關(guān)斷晶閘管(GTO)的電流源逆變器(CSI)。適用于CSI的最優(yōu)脈寬調(diào)制文章有“IEEE、VOL－22 No6 1986”及“交流電機(jī)調(diào)速傳動學(xué)術(shù)會議論文集(第一屆)1989.8PP177～182”。這二篇均無簡單明確的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，后一篇雖提出較理想的實現(xiàn)框圖，但無具體實現(xiàn)電路。
本實用新型目的是研制一種適用于普通晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)的最優(yōu)脈寬調(diào)制(PWM)信號發(fā)生器，它能有效地降低諧波電流所產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)矩，使其最小，從而提高系統(tǒng)的調(diào)速范圍，降低振動噪音及電動機(jī)損耗。
本實用新型的解決方案和具體內(nèi)容是采用簡便的諧波分析新方法和CSI、PWM波形特點，推導(dǎo)出CSI、PWM諧波電流幅值表達(dá)式
Np－－半周期內(nèi)脈沖數(shù)(K＝1，6n±1 n＝1，2……正整數(shù))采用感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式推導(dǎo)出簡便的脈動轉(zhuǎn)矩目標(biāo)函數(shù)
根據(jù)此目標(biāo)函數(shù)最小并考慮最小換相時間及CSIPWM特點，可以很方便地在計算機(jī)上求出最優(yōu)換相角αi(i＝1，2……Np－1／2)，依據(jù)求出的αi繪成最優(yōu)PWM波形，固化在可編程序只讀存貯器(EPROM 2716)內(nèi)。


圖1為最優(yōu)PWM實現(xiàn)原理框圖，圖1中1為壓一頻變換器，2為自動模式選擇器，3為8位同步計數(shù)器，4為可編程序只讀存貯器，5為正反轉(zhuǎn)切換邏輯。
圖2為最優(yōu)PWM實現(xiàn)具體電路圖，其工作過程如下0～10伏直流控制信號，經(jīng)過R1，C1，C2，R7，壓一頻變換器(VFC32)變換為頻率與控制信號成正比的脈沖列，送到由3－1，3－2，4位同步計數(shù)器(SN74LS163AN)構(gòu)成的8位同步計數(shù)器的CP端，脈沖列經(jīng)過3－1，3－2 256分頻后，交替輸出OOH～FFH的數(shù)碼，其周期為VFC32輸出脈沖周期的256倍。圖2中4為EPROM置于讀狀態(tài)，那么被自動模式選擇器選到的EPROM中XOOH～XFFH單元的內(nèi)容即被交替讀出，從D0～D5輸出PWM觸發(fā)脈沖，分別送到圖2中8所示的晶閘管T1～T6的控制極。EPROM的A9，A10作為PWM模式選擇端，A8作為相序選擇端如表1所示。圖2中2－1，2－2為運(yùn)算放大器(μA741)，2－3為4×2輸入與非門(74LSOO)，電阻R2～R6，穩(wěn)壓管W1(2CW52)，W2(2CW52)，按鈕開關(guān)2－4構(gòu)成自動模式選擇器。其輸出聯(lián)到EPROM的A9，A10。圖2中5為正、反轉(zhuǎn)切換邏輯，由4×2輸入與非門(74LSOO)組成，其輸出聯(lián)到EPROMA8，A8～A10的狀態(tài)不同，讀出的EPROM單元不同，輸出的觸發(fā)脈沖波形亦不同。
本實用新型的特點是1.高頻采用矩形波，中、低頻采用PWM，初次起動采用極低頻矩形波進(jìn)行預(yù)充電；
2.用此最優(yōu)PWM發(fā)生器控制CSI－IM變頻調(diào)速系統(tǒng)，使調(diào)速范圍可達(dá)直流調(diào)速系統(tǒng)的指標(biāo)；3.低頻時(Np＝11)脈動轉(zhuǎn)矩為基波的2％左右，比不用PWM的系統(tǒng)降低的5倍，減小了振動噪音；4.電動機(jī)銅耗(Np＝11)為基波的15～2％比分諧波調(diào)制的最優(yōu)PWM降低約6倍；5.Np＝11時，5、7、11次諧波的正弦畸變僅5％左右。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了簡明而實用的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)及先進(jìn)的具體實現(xiàn)電路。
圖2可作為本實用新型實施例的電路圖，其元件的規(guī)格、參數(shù)可見表2，由于本技術(shù)采用了硬、軟件結(jié)合的方式，整個最優(yōu)PWM信號發(fā)生器只采用8片集成塊構(gòu)成，其外形尺寸約為150×80×22mm(不包括穩(wěn)壓電源)，產(chǎn)品成本每個約150元。
表1
表權(quán)利要求1.一種晶閘管電流源逆變器最優(yōu)脈寬調(diào)制信號發(fā)生器其特征是壓一頻變換器1(VFC32)將0--10v直流電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖列輸出，經(jīng)過二片四位同步計數(shù)器3---1和3---2(SN74LS163AN)組成的8位同步計數(shù)器3，送到可編程序只讀存貯器4(EPROM2716)的地址線A0---A7，讀出固化在EPROM內(nèi)最優(yōu)PWM波形去觸發(fā)晶閘管，PWM脈沖波形的模式由自動模式選擇器2自動選擇，觸發(fā)脈沖相序由正反轉(zhuǎn)切換邏輯5控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的晶閘管電流源逆變器最優(yōu)脈寬調(diào)制信號發(fā)生器其特征是壓一頻變換器由集成電路(VFC32)和電容器C1.C2.電阻R1.R7所組成.
3.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的晶閘管電流源逆變器最優(yōu)脈寬調(diào)制信號發(fā)生器其特征是自動模式選擇器2由二片運(yùn)算放大器2---1和2---2(μA741)與4X2輸入與非門(74LSOO)2---3和初次起動按扭2---4所組成.
專利摘要本實用新型提供一種晶閘管電流源逆變器最優(yōu)脈寬調(diào)制(PWM)信號發(fā)生器，它屬于電子學(xué)應(yīng)用及變頻調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型的結(jié)構(gòu)特征是壓-頻變換器將0—10V直流電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖列輸出，并經(jīng)過二片四位同步計數(shù)器，送到可編程序只讀存貯器(EPROM)的地址線，讀出固化在EPROM內(nèi)最優(yōu)PWM波形去觸發(fā)晶閘管，PWM脈沖波形的模式由自動模式選擇器選擇，觸發(fā)脈沖相序由正反轉(zhuǎn)切換邏輯控制。它是一種結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉的最優(yōu)PWM信號發(fā)生器。
文檔編號H02M1/08GK2153903SQ9222653
公開日1994年1月19日 申請日期1992年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月24日
發(fā)明者陳光松 申請人:福州大學(xué)