Устройство для управления регулятором напряжения

 

Изобретение относится к области электротехники и используется для управления регуляторами напряжения с многозонной импульсной модуляцией. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения и повьшение точности преобразования . Устройство содержит я параллельно включенных инверторных ячеек (ИЯ) на управляемых ключах 1.1- 1.4, высокочастотные трансформаторы 2.1-2.П, подключенные к п последова- . тельно соединенным выпрЛ1Ительным мостам 3.1-3.п. Кроме того, устройство содержит задающий генератор 7, канальный блок управления 5.1-5.П с узлами развязки 11 и усиления 12. Введение аналого-цифрового преобразователя 6, порогового узла 8 передачи кода, счетчика 9 с переменным коэффициентом счета и цифрового модулятора 10 длительности 72л tbii8. Uu.n.

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

H 02 M 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3645530/24-07 (22) 27.09.83 (46) 23.06.86. Вюл. Ф 23 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.М.Герасимов, Г.Я.Михальченко и В.Н.Чичев (53) 621.316 ° 727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 754635, кл. Н 02 P 13/14, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1022129, кл. Н 02 P 13/14, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и используется для управления регуляторами напряжения с

„„SU„„1239800 A1 многозонной импульсной модуляцией.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования выходного напряжения и повышение точности преобразования. Устройство содержит t> параллельно включенных инверторных ячеек (ИЯ) на управляемых ключах 1.11.4, высокочастотные трансформаторы

2.1-2.п, подключенные к п последовательно соединенным выпрямительным мостам 3.1-3.п. Кроме того, устройство содержит задающий генератор

7, канальный блок управления

5.1-5. р с узлами развязки 11 и усиления 12. Введение аналого-цифрового преобразователя 6, порогового узла 8 передачи кода, счетчика 9 с переменным коэффициентом счета и цифрового модулятора 10 длительности

1239800 импульсов позволяет расширить на

4-18Х. диапазон регулирования напряжения за счет сокращения неуправляемой зоны угла регулирования (угла сдвига фаз), Исключение нелинейности пороговых элементов позволяет повысить точность преобразования входно3

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления регуляторами напряжения с многозонной импульсной модуляцией, и может быть использовано в тех случаях, когда требуется повышенная точность преобразования и. расширенный диапазон регулирования.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходного напряжения и повышение точности преобразования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления регулятором напряжения; на фиг. 2

15 временная диаграмма работы узлов устройства.

Устройство для управления регуля-.тором напряжения (фиг. 1) содержит

И параллельно включенных инверторных

20 ячеек на полностью управляемых ключах 1.1-1.4, выходы которых соединены с первичными обмотками высокочастотных трансформаторов 2.1-2.п вто25 ричные обмотки которых подключены к

11 последовательно соединенным выпрямительным мостам 3.1-3.h и подключенным к нагрузке 4, и -канальный блок 5.1, 5.2-5. 1 управления, аналого-цифровой преобразователь 6 и задающий генератор 7, а каждый канал блока управления содержит пороговый узел 8 передачи кода, счетчик 9 с переменным коэффициентом счета и циф" ровой модулятор 10 длительности им- 35 пульсов с двумя выходами и входами управления длительностью импульсов, частот ой следования импульсов и тактирующим входом. Вход порогового уз.ла 8 передачи кода подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя

6, а первый выход соединен с управляющим входом счетчика 9 с переменным го сигнала. Использование одного задающего генератора позволяет исключить наложение коммутационных пауз в выходном напряжении, определяемых временами переключенийключей ИЯ, за сет чегопри q,,4снижается коэффициент нелинейных искаженийна 10-203. 2 ил.

2 коэффициентом счета, тактирующий вход которого соединен с выходом задающего генератора 7 и тактирующим входом цифрового модулятора 10 длительности импульсов, вход управления длительности импульсов которого подключен к второму выходу порогового узла 8 передачи кора, а вход управления частотой следования импульсов соединен с выходом счетчика 9 с переменным коэффициентом счета, при этом выход цифрового модулятора 10 подключен к вхорам узлов 11 и 12 развязки и усиления, выходы которых предназначены для подключения к управляющим вхорам ключей инверторных ячеек 13.113.п.,"(лючевой пороговый узел 8 передачи кода содержит цифровой компаратор 14 и два блокирующих узла 15 и

16, обьединенные входы которых образуют в:ход порогового узла передачи кода,:выходы цифрового компаратора

14 подключены к управляющим входам блокирующих узлов 15 и 16, выходы которых образуют первый и второй выходы порогового узла передачи кода.

На фиг. 2 обозначено: пороговые напряжения 17 и 18, соответствующие определенным кодам, диаграммы напряжения 19 и 20 1-ro и 2-го каналов управления соответственно, диаграммы напряжений 2 1 и 22 неуправляемых блоков развития и усиления, диаграмма напряжений 23 на обмотках выходных трансформаторов неуправляемых блоков развязки и усиления, диаграмма напряжений 24 на обмотках трансформаторов управляемых блоков развязки и усиления, диаграмма напряжения 25 на первичной обмотке высокочастотного трансформатора первого канала, диаграмма напряжения 26 на выходе выпрямительного моста первого канала, 123

9800 4

1.3 и 1.4, ..., n.1 и п,2, п.3 и н.4.

Выходное напряжение инверторных ячеек,так же как и напряжение выпрямительных мостов всех каналов, равно нулю, напряжение на выходе регулятора отсутствует.

При возрастании входного управляющего сигнала U выше нуля (интервал времени 0 «< 1, ) вступает в работу первый канал блока управления.

На выходах блокирующего узла 15 продолжает оставаться неизменным код до момента времени 1,, что сохраняет неизменной частоту счетчика с переменным коэффициентом счета. На выходах второго блокирующего узла 16 код изменяется, повторяя значения инвертированного кода аналого-цифрового преобразователя 6. Этот код действует на входах цифрового модулятора 10 длительности импульсов, который осуществляет широтно-импульсную модуляцию своего выходного напряжения l9.

Это приводит к изменению фазы напряжения 24 пропорционально длительности импульсов 19. При достижении уровнем входного сигнала порогового напряжения 18 соответствующий ему код фиксируется на выходе блокирующего узла 16 с помощью цифрового компаратора t4. Поступающий на вход указанного цифрового модулятора код соответствует при этом максимальной длительности импульсов на его выходе (1u „ц„„, фиг. 2). Напряжения 23 и 24 в этом режиме соответствуют следующему циклу -замыкания ключей 1.1 и 1.2, 1.2 и 1.3, 1.3 и 1.4, 1.4 и 1.1. В результате на первичной обмотке высокочастотного трансформатора первого канала действует напряжение 25, а на выходе выпрямительного моста — импульсная последовательность 26, относительная длительность импульсов которой пропорциональна управляющему входному сигналу. С момента времени

, цифровой компаратор формирует сигнал на управляющем входе блокирующего узла 15, который снимает блокиров. ку и разрешает прохождение на его пергчй выход изменяющегося инверсного кода аналого-цифрового преобразователя 6. Изменяющийся код поступает на вход счетчика с переменным коэффициентом счета, который осуществляет изменение (повышение) частоты следования импульсов 19, 23 и 24 соответственно управляющему входному сигнаl

Аналогично и для других инверторов.

B рассматриваемом режиме (при 1 а О) 55 фазы напряжений 23 и 24 совпадают, так как Тц О, а ключи инверторов переключаются по циклу 1.1 и 1.2, 3 напряжение 27 и 28 на выходе регулятора, среднее значение мгновенного напряжения 29 на нагрузке, Устройство для. управления регулятором напряжения работает следующим образом,.

При включении питающего напряжения и отсутствии управляющего напряжения 0 задающий генератор 7 формирует импульсы заданной частоты. На 1Î выходе аналого-цифрового преобразователя 6 действует rn -разрядный двоичный код, соответствующий нулевому уровню U . Эта информация поступает на цифровой компаратор порогового узла 8 передачи кода, который в свою

I очередь формирует сигнал на входах блокирующих узлов 15 и 16, на другие входы которых подается инверсный Ф— разрядный двоичный код аналого-цифро- уо вого преобразователя 6. На выходе блокирующих узлов уста.навливается неизменный код во всех используемых разрядах. На выходах блокирующего узла 15, связанного с входами счет- р чика с переменным коэффициентом счета, устанавливается код, определяющий начальную частоту работы счетчика. На выходе другого блокирующего узла 16, связанного с входами цифро- о вого модулятора lO длительности, устанавливается код, вызывающий появление последовательности узких импульсов 19 первого канала при О и импульсов 20 второго канала при с $

Узкие импульсы 19 в блоке 11 развязки и усиления преобразуются в парафазные напряжения 21 и 22, при этом на выходном трансформаторе бло40 ка 11 действует разнополярное напряжение 23, являющееся управляющим для ключей 1.1 и 1,3 инверторной ячейки 13.1. Аналогично и в блоке 12 развязки и усиления напряжение 19 пре45 образуется в разнополярное напряжение 24, поступающее на управляющие входы ключей 1.2 и 1.4 инверторной ячейки 13 1. Положительные полуволны напряжений 23 и 24 соответствуют

50 замкнутому состоянию ключей 1.1 и

1.2, а отрицательные — 1.3 и 1.4 соответственно.

1239800 лу. Б то же время цифровой модулятор

10 длительности импульсов формирует импульсы с неизменной длительностью (T Ij II „c ) ° 3 то приводит к тому что с увеличением частоты скважность импульсов 19 изменяется и стремится к единице, а последовательность работы ключей к циклу 1.2 и 1.3, 1.4 и 1.1.

Среднее значение напряжения на выходе выпрямительного моста 3.1 приближается к своему максимальному уровню.

В момент времени 6<, определяемым пороговым напряжением с помощью цифрового компаратора 14 порогового узла передачи кода и блокирующего узла 15, фиксируется код на выходе счетчика с переменным коэффициентом счета, соответствующий максимальной и неизменной частоте напряжения 19, и тем самым Аиксируется цикл работы ключей инверторной ячейки 13.1. С момента времени с ) т,2 вступает в работу второй канал блока управления.

Его выходное напряжение представлено эпюрой 20, а выходное напряжение выпрямительного моста 3.2 эпюрой 28.

С последующим ростом входного управляющего сигнала вступают в действие все каналы вплоть до в -го, каждый из которых работает по замкнутому циклу: вначале с широтно-импульсной, а затем с частотно-импульсной модуляцией. На выходе регулятора действует напряжение, равное < умме напряжения 27 первого канала, 28 второго и так далее при произвольно нарастающем входном напряжении JI1

Среднее значение этого напряжения 29 по форме повторяет напряжение управления 01

Таким образом, предложенное устройство по сравнению с известным при частоте работы ключей инверторных ячеек в диапазоне 10-50 кГц за счет сокращения неуправляемой зоны угла регулирования (угла сдвига фаз) с 1-2" мкс до 0 1 мкс позволяет расширить от 4 до 18Х диапазон регулирования выходного напряжения. Исключение нелинейности пороговьгх элементов (стабилитронов) позволяет повысить точность преобразования входного сигнала. Использование оцного задающего генератора позволяет практически полностью исключить наложение коммутационных пауз в выходном нап.ряжении, определяемым временами переключений ключей инверторньтх ячеек, 10

IIa полностью управляемых ключах, выходы которых соединены с первичными обмотками высокочастотных трансформаторов. вторичные обмотки которых подключены к П последовательно соедиHPHHbIM знпрямительным мостам, образующим выходные выводы регулятора, задающий генератор, в -канальный бпак управления, содержащий в каждом канале узлы развязки и усиления, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам ключей инверторных ячеек о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения и повышения -очности преобразования, оно снабжено аналогоцифровым преобразователем, каждый канал блока управления снабжен счетчиком с переменным коэффициентом счета, цифровым модулятором длительности импульсов с двумя выходами и входами управления длительности импульсов, частотой следования импульсов и тактируюшим входом, пороговым узлом передачи кода, содержащим цифровой компаратор и два блокирующих узла„ объединенные входы которых образуют. вход порогового узла передачи кода, выходы циАрового компаратора подклкчены к управляющим входам блокирующих узлов, выходы которых образуют г:ервый и второй выходы порогoBo го узла передачи кода, причем его вход подключен к выходу аналога-цифpoPoãñ преобразователя, а первый выход ссединен с управляющим входом счетчика с переменным коэффициентом с -.ета, тактирующий вход которогo соединен с выходом задающего генератора и с тактирующим входом цифрового модулятора длительности импульсов, вход управления длительности импульсон KQTopoÃÎ подключен к второму Bbl ходу порогового узла передачи кода, а вход управления частотой следования импульсов соединен с выходом счетчика с переменным коэффициентом счета„ при этом выходы цифрового модулятора подключены к входам узлов ра"-вязки и усиления. за счет чего при и 4 снимается коэффициент нелинейных искажений на

10-20 Е, 5

Фоpмула из обpетения

Устройство для управления регулятором напряжения, содержащее д параллельно включенных инверторных ячеек

1239800

Составитель А.Придатков

Техред О.Сопко Корректор Т. Колб

Редактор P.Öèöèêà

Заказ 3404/53

Тираж 631 Подписчое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

" по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у . р л П оектная 4