專利名稱：晶閘管電流源逆變器最優脈寬調制信號發生器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電子學應用及變頻調速技術領域，它為交流電動機提供一種正弦波變頻電源。
發明人對現有技術資料進行了檢索，目前所采用的最優脈寬調制(PWM)只適合于電壓源逆變器(VSI)或者大功率晶體管和可關斷晶閘管(GTO)的電流源逆變器(CSI)。適用于CSI的最優脈寬調制文章有“IEEE、VOL－22 No6 1986”及“交流電機調速傳動學術會議論文集(第一屆)1989.8PP177～182”。這二篇均無簡單明確的優化目標函數，后一篇雖提出較理想的實現框圖，但無具體實現電路。
本實用新型目的是研制一種適用于普通晶閘管變頻調速系統的最優脈寬調制(PWM)信號發生器，它能有效地降低諧波電流所產生的脈動轉矩，使其最小，從而提高系統的調速范圍，降低振動噪音及電動機損耗。
本實用新型的解決方案和具體內容是采用簡便的諧波分析新方法和CSI、PWM波形特點，推導出CSI、PWM諧波電流幅值表達式
Np－－半周期內脈沖數(K＝1，6n±1 n＝1，2……正整數)采用感應電動機的轉矩公式推導出簡便的脈動轉矩目標函數
根據此目標函數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上求出最優換相角αi(i＝1，2……Np－1／2)，依據求出的αi繪成最優PWM波形，固化在可編程序只讀存貯器(EPROM 2716)內。
圖1為最優PWM實現原理框圖，圖1中1為壓一頻變換器，2為自動模式選擇器，3為8位同步計數器，4為可編程序只讀存貯器，5為正反轉切換邏輯。
圖2為最優PWM實現具體電路圖，其工作過程如下0～10伏直流控制信號，經過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位同步計數器(SN74LS163AN)構成的8位同步計數器的CP端，脈沖列經過3－1，3－2 256分頻后，交替輸出OOH～FFH的數碼，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，那么被自動模式選擇器選到的EPROM中XOOH～XFFH單元的內容即被交替讀出，從D0～D5輸出PWM觸發脈沖，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為運算放大器(μA741)，2－3為4×2輸入與非門(74LSOO)，電阻R2～R6，穩壓管W1(2CW52)，W2(2CW52)，按鈕開關2－4構成自動模式選擇器。其輸出聯到EPROM的A9，A10。圖2中5為正、反轉切換邏輯，由4×2輸入與非門(74LSOO)組成，其輸出聯到EPROMA8，A8～A10的狀態不同，讀出的EPROM單元不同，輸出的觸發脈沖波形亦不同。
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行預充電；
2.用此最優PWM發生器控制CSI－IM變頻調速系統，使調速范圍可達直流調速系統的指標；3.低頻時(Np＝11)脈動轉矩為基波的2％左右，比不用PWM的系統降低的5倍，減小了振動噪音；4.電動機銅耗(Np＝11)為基波的15～2％比分諧波調制的最優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。
本實用新型與現有技術相比，提供了簡明而實用的優化目標函數及先進的具體實現電路。
圖2可作為本實用新型實施例的電路圖，其元件的規格、參數可見表2，由于本技術采用了硬、軟件結合的方式，整個最優PWM信號發生器只采用8片集成塊構成，其外形尺寸約為150×80×22mm(不包括穩壓電源)，產品成本每個約150元。
表1
表權利要求1.一種晶閘管電流源逆變器最優脈寬調制信號發生器其特征是壓一頻變換器1(VFC32)將0--10v直流電壓信號轉換為脈沖列輸出，經過二片四位同步計數器3---1和3---2(SN74LS163AN)組成的8位同步計數器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內最優PWM波形去觸發晶閘管，PWM脈沖波形的模式由自動模式選擇器2自動選擇，觸發脈沖相序由正反轉切換邏輯5控制。
2.根據權利要求(1)所述的晶閘管電流源逆變器最優脈寬調制信號發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.根據權利要求(1)所述的晶閘管電流源逆變器最優脈寬調制信號發生器其特征是自動模式選擇器2由二片運算放大器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脈寬調制(PWM)信號發生器，它屬于電子學應用及變頻調速技術領域。本實用新型的結構特征是壓-頻變換器將0—10V直流電壓信號轉換為脈沖列輸出，并經過二片四位同步計數器，送到可編程序只讀存貯器(EPROM)的地址線，讀出固化在EPROM內最優PWM波形去觸發晶閘管，PWM脈沖波形的模式由自動模式選擇器選擇，觸發脈沖相序由正反轉切換邏輯控制。它是一種結構簡單，價格低廉的最優PWM信號發生器。
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 優先權日1992年6月24日
發明者陳光松 申請人:福州大學