Устройство для управления статическим преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение области использования и повышение надежности. По срезу импульсов на выходе амплитудного компаратора 6 обеспечивают изменение полярности напряжения на выходе второго усилителя мощности 46. Счетчиком 20 определяют длительность полупериода напряжения частотой работы статического преобразователя и изменяют в этот момент полярность напряжения на выходе второго усилителя мощности 46. По фронту импульсов на выходе амплитудного компаратора 6 обеспечивают изменение полярности напряжения на выходе усилителя мощности 47. Счетчиком 21 определяют длительность напряжения частотой работы статического преобразователя и изменяют в этот момент полярность напряжения на выходе усилителя мощности 47. Изменение величины управляющего напряжения приводит к изменению момента синхронизации усилителей мощности 46 и 47 и изменению фазы напряжений на выходах усилителей мощности 46 и 47 относительно опорного напряжения, получаемого на выходе усилителя мощности 45, на угол ± α = 0-180 эл.град. 2 ил.

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

504 Н 02М 7/48

Сл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.".(ДВ ГОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГВУ

3 (21) 4402438/24-07 (22) 04. 04 ° 88 (46) 15.12,89. Бюл. Р 46 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической техники (72) N.A. Мордвинов и lO.А. Вторушин (53) 621,3iá„?27 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 764094, кл, Н 02 М 7/48, i978:

Авторское свидетельство СССР

Р 938355, кл. Н 02 М 7/48, 1,980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике„ Целью изобретения является .расширение области использования и повышение надежности. По срезу импульсов на выходе амплитудного компаратора 6 обеспечивают изменение полярности напряжения на выходе второго усилителя мощности 46. Счетчиком 20

2 определяют длительность полупериода напряжения частотой работы статического преобразователя и изменяют в этот момент полярность напряжения на выходе второго усилителя мощности

46. По фронту имп;льсов на выходе амплитудного кампаратора 6 обеспечивают изменение голярнасти напряжения на выходе усилителя мощности 4,, /7

Счетчиком 21 определяют длительность напряжения :астотой работы статичес-ого преобразователя и изменяют в этст момент полярность напряжения на выходе усилителя мощности 47. Изменение величины управляющего напряжения приводит K изменению момента синхронизации усилителей мощности 46 и 47 и изменению фазы напряжений на выхо-. дах усилителей мощности 46 и 4?..относительно опорного напряжения, получаемого на выходе усилителя мощности 45, на угол о = 0-180 эл.град.

2 ил.

1529379

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для управления силовыми структурами, которые требуют изменения фазового

5 сдвига между двумя прямоугольными напряжениями 360 эл. град и на + 180 эл. град. относительно опорного прямоугольного напряжения. (:юда относятся регуляторы переменного и постоянного тока с промежуточным звеном повьппенной частоты.

Цель изобретения — расширение области использования и повьппение надежности. 1 г

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для управления, на фиг.2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит высокочастот- 20 ный задающий генератор 1, делитель, 2 частоты, формирователь 3 треугольного напряжения, включающий последовательно соединенный элемент НЕ 4 и генератор 5 треугольного напряжения, 25 амплитудный компаратор 6, соециненный дополнительно с блоком i управляющего напряжения, первый ограничитель 8 импульсов, включающий, например, последовательно соединенные элемент 30

HE 9, инвертирующий фазосдвигающий блок 10 и двухвходовой элемент И-ПЕ

11, второй вход которого дополнительно соединен с выходом элемента НЕ

9, второй ограничитель 12 импульсов, включающий, например, последователь35 но соединенные элемент НЕ 13, фазо-! сдвигающий блок 14 и двухвходовой элемент И-НЕ 15, второй вхоц которого дополнительно соединен с входом

40 элемента НЕ 13, первый двухвходовой элемент И-НЕ 16, второй двухвходовой элемент И-НЕ 17, входы которого соединены с выходом первого ограничителя 8 импульсов и выходом первого

15 двухвхадового элемента И-НЕ 1б,первый и:второй триггеры 18 и 19, первый и второй счетчики 20, 21 импульсов, последовател:ьно соедин енные пер вый и второй фазосдвигающие блоки 22 и 23, третий и четвертые триггеры 24, 25, 9 одинаковые первый и второй формирователи 26, 27 обнуляющих импульсов. включаю,ие соответственно элементы

НЕ 28, 29, фазосдвигающие блоки 30, 31 и двухвходовые элементы И-НЕ 32, 33, вторые входы которых дополнительно соединены с выходами соответст— вующих элементов HE 28, 29, элемент

НЕ 34, третий ограничитель 35 импульсов, включающий, например, последовательно соединенные элемент НЕ Зб,фазосдвигающий блок 37 и двухвходовой элемент И-НЕ 38, второй вход которого дополнительно соединен с входом элемента HE 36, четвертый ограничитель 39 импульсов, включающий фазосдвигающий блок 40 и двухвходовой элемент И-HE 41, первый вход которого соединен с выходом указанного фазосдвигающего блока 40, а второй вход с прямым выходом третьего триггера

24, третий 42 и четвертый 43 двухвходовые элементы И-НЕ, третий фазосдвигающий блок 44 и три усилителя

45, 46 и 47 мощности.

На фиг ° 2 представлены напряжения:

48 — на выходе делителя 2 частоты)

49 — на выходе первого фазосдвигающего блока 22; 50 — на выходе второго фазосдвигающего блока 23; 51 — на прямом выходе триггера 24; 52 — на прямом выходе триггера 1S, 53 — на выходе усилителя 45 мощности, 54 на прямом выходе триггера 19; 55 на выходе формирователя 3 треугольного напряжения; 56 — на выходе амплитудного компаратора 6; 57 — на выходе Аазосдв эгающег о блока 40, 58 на выходе днухвходового элемента

И-11Е 41, 59 — на выходе элемента НЕ

34; 60 — на выходе двухвхолового элсмента И-HL 16; b1 — на выходе элемента !11; 9; 62 — на выходе фазосдвигающего блока 10э 63 — на выходе двухвходового элемента И-НЕ 11; 64 на выходе двухвходового элемента

И-НЕ 17; 65 — на выходе элемента

НЕ 28 66 — на выходе фазосдвигающего блока ЗО„ 67 — на выходе первого формирователя 26 обнуляющих импульсов; bB — на выходе второго усилителя 46 мощности; 69 — на выходе элемента НЕ Зб, 70 — на выходе фазосдвигающего блока 3!; 71 — на выходе третьего ограничителя 35 импульсов;

72 — на выходе третьего фаэосдвигающего блока 44, 73 — на прямом выходе триггера 25 1;на выходе элемента НЕ

13); 74 — на выходе фазосдвигающего блока 14, 75 — »a b o e To oro ограничителя 12 импульсов; 76 — на выходе двухвходового элемента И-НЕ 42

77 — на выходе четвертого двухвходового элемента HE 29; 78 — на выходе элемента НЕ 29; 79 — на выходе фазосдвигающего блока 31; SO — на выходе

1529379 второго формирователя 27 обнуляющих импульсов; 81 — на выходе усилителя

47 — мощности.

Устройство работает следующим об- разом.

Задающий генератор 1 формирует высокочастотное напряжение, частота которого определяется стабильностью выходного напряжения статического преобразователя, для которого применяется это устройство. Обычно частота задающего генератора составляет несколько десятков или сотен мегагерц

Делителем 2 частоты получают прямоугольное напряжение 48 частотой

2 Й ц„, где f дц„ - частота работы статического преобразователя. Два фазосдвигающих блока 22 и 23 обеспечивают сдвиг импульсов 48 на время

4t, и 4t относительно предыдущего напряжения. Импульсы напряжения с выхода второго фазосдвигающего блока 23 поступают на тактовый вход С триггера 18, который обеспечивает на прямом выходе напряжение 52. При этом на выходе усилителя 45 мощности с выходным трансформатором формируется напряжение 53 частотой f <, которое в дальнейшеи может быть по1 дано на цепи управления транзисторами статического преобразователя. ! импульсы напряжения 48 с выхода де- лителя 2 частоты поступают на третий триггер 24, на прямом выходе которого формируется напряжение 51 частотой Йд„„ При этом все входы D триггеров 18, 19, 24, 25 соединены с инверсным выходом триггера 24, чем обеспечивается синфазная работа всех триггеров и, следовательно, всех усилителей 45, 46, 47 мощности. Импульсы напряжения 49 с выхода первого фазосдвигающего блока 22 поступают на тактовый вход С второго триггера

19, на прямом выходе которого формируется напряжение 54, применяемое в дальнейшем для получения треугольного напряжения 55. Формирователь 3 треугольного напряжения содержит элемент HE 4 и генератор 5 треугольного напряжения, выполняемый обычно на основе конденсатора. Генератор 5 треугольного напряжения подключен к инверсному выходу триггера 19 через элемент НЕ для повышения надежности работы (можно и к прямому выходу триггера 19 без элемента НЕ). Напряжение треугольной формы поступает на пер20 частотой f,,„и изменять в этот момент полярность напряжения. 68, по фронту импульсов 56 обеспечивать изменение полярности напряжения 81, формируемого на выходе усилителя 47 мощ25 ности, счетчиком 21 определять длительность напряжения частотой f,;„ и изменять в этот момент полярность напряжения 81, фориируемогo на выходе усилителя 47 мощности.

Изменение величины управляющего напряжения приводит, в конечном итоге, к изменению момента синхронизации усилителей 46 и 47 мощности и изменению фазы напряжений 68 и 81 относительно опорного напряжения 53

35 ° на угол с(= 0 — 180 эл. град. Для устойчивой работы устройства, когда

5

B6IH вход амплитудного кометаратора 6, а на второй вход — управляющее напряжение Н, с выхода блока 7 управляющего напряжения (в замкнутых системах регулирования — с блока обратной связи . На выходе амплитудного компаратора б формируется напряжение

56, логическая единица у которого формируется в интервалах вреиени, когда амплитуда треугольного напряжения больше управляющего напряжения U„, Идея построения описываемого устройства заключается в следующем: по срезу импульсов 56 обеспечивать изменение полярности напряжения 68, формируемого на выходе усилителя 46 мощности, счетчиком 20 определять длительность полупериода напряжения

V> всегда больше или меньше треугольного напряжения 55, введены четыре ограничителя 8, 12, 35, 39 импульсов. Фазосдвигающий блок 40 обеспечивает на выходе напряжение 57, которое сдвинуто относительно напря1 жения 54, формируемого на прямом выходе триггера 19 на время htз, и поступаег на один из выходов двухвходового элемента И-ПЕ 41. На второй вход указанного элемента 41 поступает напряжение 51 с выхода триггера

24. При этом на выходе двухвходового элемента И-HE 41 формируется напряжение 58. Выходное напряжение 56 амплитудного ксипаратора б инвер.гируется элементом НЕ 34 и поступает на один из входов первого двухвходоного элемента И-Н1 . 16. На второй вход элемента И-НЕ 16 поступает напряжение 58. Длительность выходного напряжения 60 .двухнходового элеиен1529379 та И-НЕ 16 становится ограниченной по минимуму в режимах, когда напряение U становится постоянно больше треугольного напряжения 55 (на

60 показана пунктирно минимальная длительность импульса в указанном режиме). Элемент НЕ 9 инвертирует напряжение 51, формируемое на прямом выходе триггера 24, а инвертирующий фазосдвигающий блок 10 обеспечивает получение на выходе импульсов 62; которые поступают на один из входов двухвходового элемента И-НЕ 11. На второй вход элемента И-HE 11 поступают импульсы 61 с выхода элемента

HE 9, в результате чего на выходе элемента И-HE 11 формируется напряжение 63, На входы (с -длительностью нулевой паузы Л С ) двухвходового элемента И-НЕ 17 поступают импульсы 60 и 63, а на выходе получают импульсы

64, длительность которых ограничена уже по минимуму и максимуму (минимальная и максимальная длительность импульсов показана на 64 пунктирно), что не приводит к выходу устройства из строя в случаях, когда управляющее напряжение постоянно больше или меньше треугольного напряжения 55.

Элемент НЕ 28 инвертирует 64 (получаегся напряжение 65), а фазосдвигающий блок 30 обеспечивает сдвиг полученных импульсов. В результате экого выходное напряжение 66 фазо35 сдвгающего блока 30 и выходное напряжение 64 двухвходового элемента

И-НЕ 17 поступают на двухвходовай элемент И-НЕ 32, на выходе которого формируются обнуляющие импульсы 67, поступающие на тактовый вход счетчика 20, т.е. обнуление счетчика 20, 1, происходит по фронту импульсов 67 и на выходе усилителя 46 мощности формируется напряжение 68. В практике длительность нулевой паузы напряжения 58 выбирается (подстраивается) исходя из получения практически 180 эл. град. фазового сдвига между напряжениями 53 и 68, которые формируются на выходах усилителей 45, 46 мощности, выполняемых обычно с трансформаторами и имеющих собственный фазовый. сдвиг. Длительность нулевой паузы напряжения 63 з5 выбирается из условия ограничения максимальной длительности напряжения силовой части преобразователя и составляет несколько микросекунд, исходя из конкретных ключевых элементов силовой части преобразователя. Импульсы 54 с прямого выхода триггера 19 поступают на элемент

НЕ 36, а с его выхода импульсы 69 поступают на фазосдвигающий блок

37, на выходе которого получаются импульсы 70. Импульсы 70 и импульсы

54 с прямого выхода триг ера 19 поступают на двухвходсвой элемент

И-НЕ 38, на выход"- которого формиру4 ются импульсы 71, пасту; aíùèe на один из в;.-адов двухвходового элемента И-НЕ 42. На второй вход этого элемента поступают импульсы 56 с выхода амплитудного компаратора 6.

На вход фазосдвигающего блока 44 поступают импульсы 48 с делителя 2 частоты, а на его выходе формируются импулвсы 72, сдвинутые относительно импульсов 48. Импульсы 72 поступают затем на тактовый вход с триггера

25, на прямом выходе которого и на . выходе элемента НЕ 13 формируются импульсы 73. Эти импульсы поступают на вход фазосдвигающего блока 14 и на его выходе формируются импульсы

74, которые совместно с проинвсртированными импульса ".,и . " поступают на входы двухвхэ,::,оного элемента И-HE 1 .

На выходе э-;-.:.":вита И-HE 15 формируются импульсы 75, которые обеспечивают ограничение минимальной длительности выходных импульсов амплитудного компаратора при управляющем напряжении Н всегда больше треугольного напряжения. На другой вход двухвходового элемента И-HE 42 поступают импульсы с выхода амплитудного компаратора 6, в результате чего на его выходе (И-НЕ 42) формируются импульсы 76, которые ограничены по минимуму на длительность нулевой паузы импульсов 71. На входы двухвходового элемента И-НЕ 43 поступают импульсы 75 и 76, в результаге чего на выходя формируются импульсы 7?., которые ограничены по максимальной и минимальной длительности (паказано пунктирными линиями), чта исключает формирование постоянного логического нуля или единицы,.когда управляющее напряжение U„ становится меньше или больше напряжения треугольной формы 55.

Полученные импульсы 77 поступают на формирователь 27 обнуляющих импульсов, в частности на элемен" k E 25

1529379

10

15 формула изобретения 30

Устройство для управления статическим преобразователем, содержащее последовательно соединенные высокочастотный задающий генератор и делитель частоты, амплитудный компаратор, один вход которого подключен к выходу формирователя треугольного напряжения, а другой вход — к выходу блока управляющего напряжения, первый и второй триггеры и первый и вто40 рай счетчики импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования и повышения надежности, введены три фазосдвигающих блока,.третий и чет45 вертый триггеры, два формирователя обнуляющих импульсов,.элемент НЕ, четыре ограничителя импульсов, четыре двухвходовых элементов И-НЕ и три усилителя мощности, причем чет- 50 вертый ограничитель импульсов включает в себя фазосдвигающий блок и элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом указанного фазасдвигающега блока, первый и второй фазосдвигающие блоки соединены последовательна, выход первого ограничителя импульсов и выход первого на выходе которого получаются импульсы 78, которые затем поступают на фазосдвигающий блок 31, формирующий на выходе импульсы 79. Импульсы

77 и 79, поступающие на входы двухвходового элемента И--НЕ 33,обеспечивают получение на выходе обнуляющих импульсов 80, которые поступают на тактовый вход счетчика 2 1 и обеспечивают на выходе усилителя

47 мощности напряжение 8 1. Длительность нулевой паузы импульсов 71 выбирается из условия ограничения максимальной длительности напряжения силовой час ги преобразователя и составляет несколько микросекунд, исходя из конкретных ключевых элементов .силовой части преобразователя. Длительность нулевой паузы импульсов 75 выбирается (подстраивается) исходя из получения практически 180 эл.град. фазового сдвига между напряжениями 53 и 81, которые формируются на выходах усилителей 25

45, 47, выполняемых обычно с трансформаторами и имеющих собственный фазовый сдвиг. элемента И-НЕ соединены с соответствующими входами второго элеменга И-НЕ, выход делителя частоты соединен с входами первого и третьего фазосдвигающих блоков и тактовым

С вЂ вход третьего триггера, прямой выход которого соединен с входом первого ограничителя импульсов и вторым входом двухвходоваго элемента И вЂ” НЕ четвертого ограничителя импульсов, а инверсный выход — с

D-входами всех триггеров, выход первого фазасдвигающега блоа саедш.ен с тактовым С-входом второго триггера, инверсный выход котораго соединен с входом формирователя треугольного напряжения и входом фазасдвигающе"o блока четвертого ограничителя импульсов, а прямой выход — с входом третьего ограничителя импульсов, выходом соединенного с первым входом гретьего двухвхадовога элемента И-НЕ, выход второго фазо- . сдвигающего блока соединен с тактовым С-входом первого триггера,выходами соединенного с входами первого усилителя мощности, выход третьего фазосдвигающега блока соединен с тактовым С-входом четвертого триггера, инверсный выход которого соединен с входом второго ограничителя импульсов, 1 - и S-входы всех триггеров соединены с шиной пулевого потенциала, выход амплитуднога кампаратора подключен к входу элемен та НЕ, выходом соединенного с первым входом первого двухвходавого элемента И-НЕ, и второму входу третьего двухвходавого элемента И-НЕ, выход двухвхадового элемента И-НЕ четвертого ограничителя импульсов соединен с вторым входом первого элемен-, та И-НЕ, выход второго элемента

И-НЕ через первый формирователь абнуляющих импульсов соединен с тактовым входом первого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен со счетным входом второго счетчика импульсов и соединен с выходом задающего генератора, а выход первого счетчика импульсов подключен к входу второго усилителя мощности, входы четвертого двухвходаваго элемента И-НЕ соедине1ы с выходом третьего двухвходаваго элем- нта И-ПЕ и выходом второго ограничителя импульсов, а его вьхад через второй формирователь абнуляющих импульсов

1529379

Составитель О. Мещерякова

Редактор И. Ьандура Техрец Л.Олийнык Корректор О.Кравцова

Заказ 7756/52 Тираж б48 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям H открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 6-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарин"...101.соединен с тактовым входом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к входу третьего усилителя мощности.