191744. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés digitális programozható fáziskésleltetés megvalósítására szolgáló "N" fázisú jelrendszer esetében
1 191.744 2 A találmány tárgya eljárás digitálisan programozható fáziskésleltetés megvalósítására n fázisú szinkronizáló jelrendszer esetén, amely eljárás során az n fázisú szinkronizáló jelrendszer frekvenciájának egész számú többszörösét képezzük, valamint az n fázisú szinkronizáló jelrendszerrel az n fázisú szinkronizáló jelrendszerből képzett késleltetett jelrendszer fázishelyzetét fázisonként külön-külön összehasonlítjuk. A találmány tárgya továbbá kapcsolási elrendezés digitálisan programozható fáziskésleltetés megvalósítására n fázisú szinkronizáló jelrendszer esetén, amely kapcsolási elrendezésben a szinkronizáló jelrendszer frekvenciájának egész számú többszörösét képező frekvenciasokszorozó, és fázisonként egy-egy KIZÁRÓ VAGY logikai kapcsolattal rendelkező, vagy élvezérlésű fázisdiszkriminátor van, továbbá a kapcsolási elrendezés szinkronizáló jelbemenetei egyrészt a frekvenciasokszorozó egy-egy bemenetére és a fázisdiszkriminátorok egyik bemenetelre csatlakoznak, míg a fázisdiszkriminátorok másik bemenetei a késleltetett jelbe menetek. Az elektronika számos területén, de elsősorban a teljesítményelektronikai berendezések vezérlésének megvalósítása során gyakran felmerül az az igény, hogy többfázisú ún, szinkronizáló jelrendszerhez képest meghatározott nagyságú fáziskésleltetéssel rendelkező többfázisú késleltetett jelrendszert állítsanak elő olymódon, hogy a fáziskésleltetés nagysága elektronikus úton befolyásolható legyen. Pl. egy háromfázisú tirisztoros egyenirányító esetén a szinkronizáló jelrendszer maga a háromfázisú hálózat, a késleltetett jelrendszert pedig a tirisztorok vezérléséhez szolgáló gyújtójelek alkotják. Ezeket az egyes gyújtóáramkörök képzik. Az egyenirányító kimenőfeszültségének nagysága a létesített fáziskésleltetés függvényében változtatható. A szinkronizáló jelrendszer frekvenciája ebben az esetben állandó, ezért a feladat viszonylag egyszerű eszközökkel is megvalósítható. Nehezebb megvalósítani a vezérelhető nagyságú fáziskésleltetést, ha a szinkronizáló jelrendszer frekvenciája széles tartományban változik, mint pl. az aszinkron motorok primer frekvenciájának változtatására szolgáló ún. áraminverterek vezérlése esetében. A szinkronizáló jelrendszer ekkor az aszinkron motor primer kapcsairól levett jelből képződik, melynek frekvenciája akár 1:100 arányban is változhat, a késleltetett jelrendszert pedig változatlanul a tirisztorok gyújtójelei alkotják. A két jelrendszer közötti fáziskésleltetés nagyságától függ többek között az aszinkron motor nyomatéka. A fáziskésleltetés létesítésére szolgáló eljárások közül ez utóbbi esetben csak azok jöhetnek számításba, amelyek a szinkronizáló jelrendszer nagy frekvenciaváltozási sebességét (25 50 Hz/s) kis fázishibával képesek követni, ill. a fáziikésleltetés nagyságát befolyásoló vezérlő jel ugrásszerű változására gyorsan reagálnak. Általános célú felhasználásra az olyan fáziskésleltető eljárás a legalkalmasabb, amelynél a fizikailag lehetséges legrövidebb időn belül megállapítható a szinkronizáló jelrendszer frekvenciájának, ül. a szinkronizáló és késleltetett jelrendszer között fennálló fáziskésleltetésnek a nagysága annak érdekében,hogy a kívánt fáziskésleltetés a lehető legkisebb holtidővel beállítható legyen. Ha pl. szimmetrikus n fázisú négyszögjel rendszert tételezünk fel szinkronizáló jelként, • frekvencia. Ül. « fáziskésleltetés nagyságának megállapításához legalább 2n«d periódusidő szükséges, és ezzel azonos nagyságú holtidőre kell számítani a fáziskésleltetés ugrásszerű megváltoztatására irányuló parancs végrehajtása során is. Hagyományos analóg eszközökkel a fenti fizikai határok vagy nem, vagy csak nagy költségráfordítással közelíthetők meg. R&zben emiatt, részben pedig a mikroelektronika fejlődésével kialakult újabb követelmények miatt - mint pl. a fáziskésleltetés digitális vezérlési lehetőségének biztosítása - a digitális eszközök alkalmazásával megvalósítható eljárásokra irányult a figyelem. A technika jelenlegi állása szerint számos eljárás ismeretes a szinkronizáló jelrendszerhez képest digitálisan programozható nagyságú fáziskésleltetés előállítására digitális eszközök alkalmazásával is. Minthogy a feladat megoldása mindenképpen a periódusidő, ill. ahhoz képest meghatározott nagysáságú késleltetési idő mérésére vezethető vissza, valamennyi digitális eljárás számlálási műveletekre épül, függetlenül attól,hogy a megvalósítás eszközei melyik generációhoz tartoznak, azaz a számlálás és jelfeldolgozás valóságos .hardware” számlálóval, ill. logikával (diszkrét logikai áramkörök, LSI áramkörök stb.), avagy program segítségével, „software” útján (mikroprocesszorok) történik. Az egyszerűbb áttekinthetőség céljából a következőkben hardver eszközökre utaló ábrázolási formát alkalmazunk,azonban a bemutatott logikai összefüggések, és maga az eljárás szoftver útján is realizálható. Változó frekvenciájú szinkronizáló jelhez képest programozható nagyságú fáziskésleltetéssel rendelkező késleltetett jel előállításának egyik ismert eljárását az 1. és 2. ábra szemlélteti. Az Sí szinkronizáló jel fs frekvenciáját az M frekvenciasokszorozó kfs frekvenciájú P impulzussorrá alakítja. A PFO jelű programozható osztásviszonyú frekvenciaosztó C bemenetét ezek az impulzusok táplálják a K kapu által engedélyezett időtartamon át. A PFO programozható osztásviszonyú frekvenciaosztót pl. egy párhuzamos bemenettel rendelkező hátra számláló is alkothatja, amely minden egyes alkalommal, amikor a számláló tartalma nullává válik, beíródik a Z* alapjel, mint indulási szám. A beírással egyidőben az F fnp-flop R törlő bemenetére törlő hatású jel érkezik, annak Q kimenetén ezért megváltozik a K kapu nyitvatartását engedélyező állapot. A PFO programozható osztásviszonyú frekvendaosztó tartalma mindaddig változatlan marad, amíg az Sí szinkronizáló jel következő impulzusa az F flip-flopot az S beíró bemeneten újból nem aktivizálja. Az M frekvenciasokszorozó belső felépítése a késleltetési eljárásra nincs kihatással, és e célra számos lehetőség kínálkozik. Ha nagy frekvendaváltozási sebességre kell számítani, akkor csak azok a megoldások alkalmazhatók, amelyek egyik periódusról a másikra követni képesek az S, szinkronizáló jel frekvendaváltozását. Az 1. és 2. ábra alapján bemutatott eljárásnál a frekvenciasokszorozó szerepe az,hogy a szinkronizáló jel T» periódusidejének megfelelő 2n szögtartományt felossza k 2ir/k nagyságú szögegységre. Ez határozza meg a \p$D fáziskésleltetés felbontóképességét, ugyanis ^îrZ*/k. A PFO programozható osztás viszony ti frekvendaosztó Z* alapjel oiztásviszonya által tehát a létesítendő fáziskésleltetés nagysága digitálisan, kódolt formában beáüítható. Ezért Zr alap-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
