专利名称：晶闸管电流源逆变器最优脉宽调制信号发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子学应用及变频调速技术领域，它为交流电动机提供一种正弦波变频电源。
发明人对现有技术资料进行了检索，目前所采用的最优脉宽调制(PWM)只适合于电压源逆变器(VSI)或者大功率晶体管和可关断晶闸管(GTO)的电流源逆变器(CSI)。适用于CSI的最优脉宽调制文章有“IEEE、VOL－22 No6 1986”及“交流电机调速传动学术会议论文集(第一届)1989.8PP177～182”。这二篇均无简单明确的优化目标函数，后一篇虽提出较理想的实现框图，但无具体实现电路。
本实用新型目的是研制一种适用于普通晶闸管变频调速系统的最优脉宽调制(PWM)信号发生器，它能有效地降低谐波电流所产生的脉动转矩，使其最小，从而提高系统的调速范围，降低振动噪音及电动机损耗。
本实用新型的解决方案和具体内容是采用简便的谐波分析新方法和CSI、PWM波形特点，推导出CSI、PWM谐波电流幅值表达式
Np－－半周期内脉冲数(K＝1，6n±1 n＝1，2……正整数)采用感应电动机的转矩公式推导出简便的脉动转矩目标函数
根据此目标函数最小并考虑最小换相时间及CSIPWM特点，可以很方便地在计算机上求出最优换相角αi(i＝1，2……Np－1／2)，依据求出的αi绘成最优PWM波形，固化在可编程序只读存贮器(EPROM 2716)内。
图1为最优PWM实现原理框图，图1中1为压一频变换器，2为自动模式选择器，3为8位同步计数器，4为可编程序只读存贮器，5为正反转切换逻辑。
图2为最优PWM实现具体电路图，其工作过程如下0～10伏直流控制信号，经过R1，C1，C2，R7，压一频变换器(VFC32)变换为频率与控制信号成正比的脉冲列，送到由3－1，3－2，4位同步计数器(SN74LS163AN)构成的8位同步计数器的CP端，脉冲列经过3－1，3－2 256分频后，交替输出OOH～FFH的数码，其周期为VFC32输出脉冲周期的256倍。图2中4为EPROM置于读状态，那么被自动模式选择器选到的EPROM中XOOH～XFFH单元的内容即被交替读出，从D0～D5输出PWM触发脉冲，分别送到图2中8所示的晶闸管T1～T6的控制极。EPROM的A9，A10作为PWM模式选择端，A8作为相序选择端如表1所示。图2中2－1，2－2为运算放大器(μA741)，2－3为4×2输入与非门(74LSOO)，电阻R2～R6，稳压管W1(2CW52)，W2(2CW52)，按钮开关2－4构成自动模式选择器。其输出联到EPROM的A9，A10。图2中5为正、反转切换逻辑，由4×2输入与非门(74LSOO)组成，其输出联到EPROMA8，A8～A10的状态不同，读出的EPROM单元不同，输出的触发脉冲波形亦不同。
本实用新型的特点是1.高频采用矩形波，中、低频采用PWM，初次起动采用极低频矩形波进行预充电；
2.用此最优PWM发生器控制CSI－IM变频调速系统，使调速范围可达直流调速系统的指标；3.低频时(Np＝11)脉动转矩为基波的2％左右，比不用PWM的系统降低的5倍，减小了振动噪音；4.电动机铜耗(Np＝11)为基波的15～2％比分谐波调制的最优PWM降低约6倍；5.Np＝11时，5、7、11次谐波的正弦畸变仅5％左右。
本实用新型与现有技术相比，提供了简明而实用的优化目标函数及先进的具体实现电路。
图2可作为本实用新型实施例的电路图，其元件的规格、参数可见表2，由于本技术采用了硬、软件结合的方式，整个最优PWM信号发生器只采用8片集成块构成，其外形尺寸约为150×80×22mm(不包括稳压电源)，产品成本每个约150元。
表1
表权利要求1.一种晶闸管电流源逆变器最优脉宽调制信号发生器其特征是压一频变换器1(VFC32)将0--10v直流电压信号转换为脉冲列输出，经过二片四位同步计数器3---1和3---2(SN74LS163AN)组成的8位同步计数器3，送到可编程序只读存贮器4(EPROM2716)的地址线A0---A7，读出固化在EPROM内最优PWM波形去触发晶闸管，PWM脉冲波形的模式由自动模式选择器2自动选择，触发脉冲相序由正反转切换逻辑5控制。
2.根据权利要求(1)所述的晶闸管电流源逆变器最优脉宽调制信号发生器其特征是压一频变换器由集成电路(VFC32)和电容器C1.C2.电阻R1.R7所组成.
3.根据权利要求(1)所述的晶闸管电流源逆变器最优脉宽调制信号发生器其特征是自动模式选择器2由二片运算放大器2---1和2---2(μA741)与4X2输入与非门(74LSOO)2---3和初次起动按扭2---4所组成.
专利摘要本实用新型提供一种晶闸管电流源逆变器最优脉宽调制(PWM)信号发生器，它属于电子学应用及变频调速技术领域。本实用新型的结构特征是压-频变换器将0—10V直流电压信号转换为脉冲列输出，并经过二片四位同步计数器，送到可编程序只读存贮器(EPROM)的地址线，读出固化在EPROM内最优PWM波形去触发晶闸管，PWM脉冲波形的模式由自动模式选择器选择，触发脉冲相序由正反转切换逻辑控制。它是一种结构简单，价格低廉的最优PWM信号发生器。
文档编号H02M1/08GK2153903SQ9222653
公开日1994年1月19日 申请日期1992年6月24日 优先权日1992年6月24日
发明者陈光松 申请人:福州大学