Устройство для управления преобразователем напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ, включающем в себя п модулядионных ячеек, инвертор и демодулятор, содержащее генератор импульсов, выход которргЬ подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и предназначен для подключения через делитель частоты к управляющему входу инвертора , аналоговый сзгмматор, один из входов которого предназначен для подключенияк источнику управляющего сигнала, а выход подключен к первьм входам трех компараторов, причем выход первого компаратора предназначен для подключения к управляющему входу первой модуляционной ячейки, о тличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и улучшения массогабаритных показателей , оно снабжено реверсивным счетчиком и сдвиговьм регистром, причем стробирующий вход регистра подключен к делителю частоты, выходы счетчика порязрядно подключены к входам ре- I гистра и к входам аналогового сумматора , выходы регистра предназначены (Л для подключения к управлякнцим входам 1-1 ячеек, выходы второго и третьего компараторов подключены соответственно к входам прямого и обратного счета счетчика, а их вторые входы подключены к источникам опорных напряжений, второй вход первого компаратора подключен к генератору линейно изменяющегося напряжения.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) (! !) А

4(р!) Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕХ)ЬСТВУ (21) 3397472/24-07 (22) 18.02.82 (46) 15,05.85. Бюл )) 18 (72) Н.M.Móçû÷åíêî и 10.Г.Иванов (71),Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 754635, кл. Н 02 Р 13/16;

G 05 Р 1/22, 1978;

2, Авторское свидетельство СССР

)) 102227 1, кл. Н 02 М 7/48, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ, включающем в себя п модуляционных ячеек; инвертор и демодулятор, содержащее генератор импульсов, выход которогЬ подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и предназначен для подключения через делитель частоты к управляющему входу инвертора, аналоговый сумматор, один из входов которого предназначен для подключения к источнику управляющего сигнала, а выход подключен к первым входам трех компараторов, причем выход первого компаратора предназначен для подключения к управляющему входу первой модуляционной ячейки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ловьипения помехоустойчивости и улучшения массогабаритных показателей, оно снабжено реверсивным счетчиком и сдвиговым регистром, причем стробирующий вход регистра подключен к делителю частоты, выходы счетчика порязрядно подключены к входам регистра и к входам аналогового сумматора, выходы регистра предназначены для подключения к управляющим входам .и-1 ячеек, выходы второго и третьего компараторов подключены соответственно к входам прямого и обратного счета счетчика, а их вторые входы подключены к источникам опорнык напряжений, второй вход первого компаратора подключен к генератору линейно изменяющегося напряжения.

1156222

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике для управления преобразователями и.регуляторами напряжения, и может найти применение.в перестраиваемых глубоко S регулируемых вторичных источниках электропитания, амплитудных модуляторах и системах точного воспроизведения управляющего воздействия при высоких энергетических показателях с 1 минимальными массой и габаритами.

1 Известно устройство для управления регулятором напряжения с промежуточным высокочастотным преобразованием, включающее л мостовых модуляционных ячеек, задающий генератор и 2 и фаэорегулирующих узлов. Устройство осуществляет регулирование поочередно в

2 и зонах способом многозонной импульс ной модуляции, что принципиально поз- 2© воляет получить высокое качество вы-. ходного напряжения 1.1) .

Однако при большом числе ячеек, когда необходимо высокое качество

:электроэнергии, требуется значительное >> число ключевых элементов (4п ), что усложняет и увеличивает массу и габариты как силовой части, так и системы управления. При поочередной работе большого числа фазосдвигающих узлов 36 возможны их сбои вследствие того, что уровни работы фазорегулирующих узлов разнесены на,малую величину, а следовательно, не высока помехозащищенность системы управления. ЗЯ

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления преобразователем напряжения, включающее о модуляционных ячеек и демодулятор,содержацее генераторимпульсов, 4Q выход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и предназначен для подключения через делитель частоты к управляющЕму входу инвертора, аналоговый сумматор,4у один из входов которого предназначен для подключения управляющего сигнала, а выход соединен с первыми входами трех компараторов, причем выход первого компаратора предназначен для у подключения к управляющему входу первой модуляционной ячейки. При этом каждая модуляционная ячейка выполнена на одном ключевом элементе и трансформаторе (21 .

SS

В данном устройстве также требуется большое. количество ячеек и компараторов, что увеличивает массу,. габариты и усложняет силовую часть, При малом количестве модуляционных ячеек — низкое качество выходного напряжения преобразователя. Вследствие того, что имеется большое число уровней опорных напряжений у модуляторов длительности (компараторов), а линейно изменяющееся напряжение имеет малую амплитуду (менее 1 B), помехоустойчивость системы невысокая.

Целью изобретения является повышенне помехоустойчивости и улучшения массогабаритных пока,ателей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления преобразователем напряжения, включающж и модуляционных ячеек, демодулятор и инвертор, содержащее генератор импульсов, выход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и предназначен для подключения через делитель частоты к управляющему входу инвертора, аналоговый сумматор, один из входов которого предназначен для подкхпочения к источнику управляющего сигнала, а выход подключен к первым входам трех компараторов, причем выход первого компаратора предназначен для подключения к управляющему входу первой модуляционной ячейки, снабжено

Реверсивным счетчиком и сдвиговым регистром, причем стробирующий вход регистра подключен к делителю частоты, выходы счетчика поразрядно подключены к входам регистра и к входам аналогового сумматора, выходы регист— ра предназначены для подключения к управляющим входам в-1 ячеек, выходы второго и третьего Мсомпараторов подключены соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного. счетчика, а их вторые входы подключены к источникам опорных напряжений, второй вхоп первого компаратора подключен к генератору линейно изменяющегося напряжения.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для управления преобразователем напряжения; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления преобразователем напряжения (фиг. 1) содержит генератор импульсов 1, подключенный к генератору линейно изменяющегося напряжения 2 и делителю частоты 3, реверснвный счетчик 4, пораз1156222

3 рядно подключенный к сдвиговому регистру 5 и аналоговому сумматору 6, один из входов 7 которого предназначен для подключения управляющего сигнала (Oqqp ), а выход подключен 5 к первым входам трех компараторов

8, 9 и 10.

Силовая часть включает д, модуляционных ячеек 11, подключенных силовыми выходами через демодулятор 12 к нагрузке 13, а силовыми входами к выходу инвертора 14, соединенного с источником питания 15.

Выход делителя частоты 3 предназначен д, я подключения к управляющему 15 входу инвертора 14, выход первого компаратора 8 — к управляющему входу первой ячейки 11.1, выхода сдвигового регистра 5 — к управляющим входам остальных и -1 ячеек 11.2-11.h. 20

Стробирующий вход регистра 5 подключен к дополнительному выходу делителя частоты 3, выходы второго 9 и третьего 10 компараторов подключены ! соответственно к входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика

4, при этом к вторым входам второго 9 и третьего 10 компараторов подключены источники опорного напряжения (Ц, 0 1 ), второй вход компара- 30 тора 8 подключен к вьжоду генератора линейно изменяющегося напряжения 2.

На фиг. 2 обозначено: 16 — на выходе генератора импульсов 1; 17— на выходе делителя частоты 3 и управ-35 ляющем входе инвертора 14; 18 — на управляющем входе 7 сигнал управления; 19 - на выходе генератора линейно изменяющегося напряжения 2;

20 — опорное напряжение компаратора 40

9; 21 — на выходе сумматора 6;

22 — на выходе компаратора 8; 23 на виходе компаратора 9; 24 — на выходе компаратора.10, порог срабатывания равен нулю; 25-27 — на выходах 45 счетчика 4; 28 - суммарное напряжение на нагрузке; 29-32 — выходные напряжения ячеек 1 1. 1-11. ; 33 — стробирующие импульсы.

Устройство управления преобразователем работает следующим образом.

Генератор импульсов 1 формирует тактовые импульсы 16 (фиг. 2) высокой частоты, которые поступают на делитель частоты 3, на выходе которого 55 частота меньше тактовой, имеет форму меандра 17 и поступает на управление ключами инвертора 14. В инверторе 14 напряжение источника питания преобразуется в переменное с повышенной частотой и поступает на силовые входы модуляционньгх ячеек 11. Величина выходных напряжений 29-32 ячеек устанавливается от первой к последующей в соотношении 1-1-2-4-8...

Причем первая 11.1 осуществляет

ШИИ, а остальные ИКИ управляющего воздействия. В демодулятрре 12 происходит суммирование и выпрямление напряжения этих ячеек 11, а затем подается на нагрузку 13.

Рассмотрим работу управления и алгоритм работы ячеек. При нулевом управляющем сигнале 18 иа входе 7 сумматора 6 его выходное напряжение равно нулю, при этом также нулевое (запирающее) напряжение на выходах компараторов 8, 9 и 10 счетчика 4 сдвигового регистра 5. Ячейки 11 отключены и на выходе преобразователя также нет напряжения, При увеличении управляющего сигнала 18 напряжение 21 на выходе сумматора 6 также увеличивается и в компараторе 8 сравнивается с пилообразным (треугольным) напряжением 19 генератора линейно изменяющегося напряжения 2. Компаратор 8 осуществляет ШИИ и этот сигнал 22 поступает на управление первой ячейкой 11.1. При увеличении управляющего сигнала 18 до опорного напряже-. ния 20 срабатывает компаратор 9, сигнал 23:которого переводит счетчик 14 в первое устойчивое состояние, на выходе младшего разряда счетчика появляется единичка 25, которая проходит через сдвиговый регистр и включает вторую ячейку 11.,2, напряжение которой равно напряжению первой ячейки 11. 1, а также на первый вычитающий вход сумматора 6, где уменьшает напряжение управления 18 до нуля 21. При этом компараторы 8 и 9 скачкообразно возвращаются в первоначальное состояние. При дальнейшем увеличении входного сигнала до порога срабатывания компаратора 9 повторно осуществляется ШИМ в компараторе

8 и ячейке 11.1, затем включается ячейка 11.3 (выключается 11.2), напряжение которой равно двойному напряжению ячейки 11.1 или 11.2 и т.д., т.е. ячейки 11.2-11.п осуществляют ИКИ, а ячейка 11.1 IHHM и циклически плавно регулируют в каждой зоне (скользящая ячейка).

1156222

При уменьшении управляющего сигнала второй компаратор 9 не работает, а переключение ячеек осуществляется в обратном порядке за счет третьего

10. При этом счетчик 4 считает в обратном порядке, алгоритм работы ячеек также обратный, но теперь при уменьшении напряжения до порога срабатывания компаратора 10 напряжение на выходе сумматора дискретно увеличивается до уровня несколько меньшего, чем опорное напряжение компаратора 9. Длительность импульсов компараторов 9 и 10 зависит от быстродействия счетчика, сумматора и самого компаратора.

Сумматор 6, реверсивный счетчик, второй компаратор 9 (верхнего уровня) и третий компаратор 10 (нижнего уровня) выполнит функцию отслеживающего аналого-цифрового преобразователя, а модуляционные ячейки 11 и демодулятор 12 по существу являются силовым цифроаналоговым преобразователем.

Таким образом, в предложенном устройстве реализуется многоэонная импульсная модуляция со скользящей зоной (NHN-С). При этом ИЛИ осуществляет одна ячейка, а остальные работают с ИКИ, что позволяет при высоком качестве напряжения на нагрузке и точности воспроизведения управляющего воздействия использовать минимальное число ячеек.

Количество плавно регулируемых эон (с ШИМ) определяется разностью счетчика. Например, при 5-модуляционных ячейках число плавно регулируемых зон равно 16, что практически всегда достаточно для построения преобразователей с требуемым качеством выходного напряжения.

Применение сдвигового регистра позволяет снизить частоту переключения

10 ячейки младшего разряда и .уменьшить влияние помех эа счет подачи коротких стробирующих импульсов ЭЗ с дополни. тельного выхода делителя частоты 3.

Частота стробирующих импульсов определяется из конкретных условий.

При этом переключение модуляционных ячеек синхрониэируется с работой интервала, тем самым возможно включать или отключать ячейки при нулевом напряжении на силовых входах модуляционных ячеек, что уменьшает динамические потери и повышает надежность устройства.

В предложенном устройстве уменьшено число ячеек без ухудшения качества выходного напряжения, что улучшает массо-габаритные показатели и упрощает силовую часть. Уменьшение числа комнараторов позволяет увеличить велиР6 чину опорного напряжения компаратора верхнего уровня 9 и амплитуду линейно изменяющегося напряжения практически до величины максимального входного напряжения для применяемого типа компаратора, что ослабляет влияние помех на режим работы компараторов и всего устройства.

1156222

115б222

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Бунаков

Редактор А. Гулько Техред О.Ващишина

Заказ 3192/53 Тираж 646

Корректор С.Черни

Подписное