Устройство для управления преобразователем источника гарантированного питания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями постоянного напряжения в переменное с квазисинусоидальной или ступенчато-синусоидальной формой выходного напряжения. Цель изобретения - повышение КПД преобразователя. Для этого устройство снабжено тремя коммутаторами. При этом в режиме отслеживания напряжения питающей сети силовые ключи преобразователя выключены, напряжение сети преобразуется в цифровой код и все операции режима отслеживания сводятся к обработке цифровых кодов в устройстве управления, а силовые ключи преобразователя включаются лишь при переходе нагрузки на питание от преобразователя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

„„SU„„1603506 А1 щ) Н 02 М 7/48

8 .:ЕЦЩщ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHHM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4280630/24-07 (22) 08.07.87 (46) 30.10 ° 90. Бюл. ¹ 40 (72) M.A. Швынденков и В.С. Власенко (53) 621.314.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1246300, кл. Н 02 М 7/48, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ИСТОЧНИКА ГАРАНТИРОВАННОГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электро-технике и может быть использовано для управления преобразователями постоянного напряжения в переменное с квазиИзобретение относится к электро"технике и может быть использовано в источниках гарантированного питания для управления преобразователями постоянного напряжения в переменное со ступенчато-синусоидальной формой выходного напряжения.

Цель изобретения — повышение КПД преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема. блока контроля разности кодов.

Устройство для управления преобразователем (фиг. 1) содержит блок 1 формирования кода синусоидального сигнала, блок 2 контроля разности кодов, цифровой компаратор 3, элементы И 4 и 5, генератор 6 импульсов, реверсивный счетчик 7, первый аналого-цифровой блок 8, измерительный выпрямитель 9, второй аналого-цнфро2 .синусоидальной или ступенчато-синусоидальной формой выходного напряжения. Цель изобретения — повышение

КПД преобразователя, Для этого устройство снабжено тремя коммутаторами. При этом в режиме отслеживания напряжения питающей сети силовые ключи преобразователя выключены, напряжение сети преобразуется в цифровой код и все операции режима отслеживания сводятся к обработке цифровых кодов в устройстве управления, а силовые ключи преобразователя включа" ются лижь при переходе нагрузки на питание от преобразователя. 2 ил.

I вой блок 10, быстродейс-вующий переключатель 11, нуль-орган 12, коммутаторы 13 — 15 кодов. На фиг. 1 изображены также последовательно соеди.ненные блок 16 формирования выходного напряжения и инверторный блок 17 преобразователя, сеть 18, нагрузка 19.

Выход кода подсоединен к первому входу блока 2, имеющему два выхода — . кодовый и управляющий, кодовый выход блока 2 контроля разности кодов подсоединен к первому входу цифрового компаратора 3, у которого выход приоритета числа на первом входе подсоединен к первому входу элемента 4, а выход приоритета числа на втором входе, являющийся также выходом равенства.чисел на входах, — к первому входу элемента 5, к вторым входам элементов 4 и 5 подключен генератор 6, а выходы элементов 4 и 5 подключены

1603506 соответственно к суммирующем и вы.итающему входам реверсивного счетчика 7, к второму входу цифрового компаратора 3 подсоединен выход второго коммутатора 14, первый кодовый вход которого подключен к выходу первого аналого-цифрового блока 8, вход которого подключен к выходу измерительного выпрямителя 9, подключенного к выходу быстродействующего переключа теля 11, подключаемому к нагрузке 19, вход второго аналого-цифрового блока 10 подключается также, как и первый вход быстродействующего переключателя 11, к сети 18, а выход подключен к второму входу блока 2, второй силовой вход быстродействующего переключателя 11 подключается к выходу инверторного блока 17, а его управляющий вход — к выходу третьего коммутатора 15, кодовый вход которого подключен к управляющему выходу блока 1, к управляющему выходу блока 2 подсоединены управляющие входы коммутаторов 13 — 15, выход первого аналого-цифрового блока 8 подключен к входу нуль-органа 12, выход которого подключен к обнуляющему входу блока 1, выход реверсивного счетчика 7 подключен к кодовому входу первого коммутатора .13, выход которого подсоединяется к управляющим входам соответствующих ключевых элементов блока 16, второй кодовый вход второго коммутатора 14 подключен к выходу реверсивного счетчика 7.

Блок 2 (фиг. 2) содержит задатчик

20 допустимого отклонения кодов, блок 21 вычитания цифровой компара40 тор 22 с выходом приоритета сигнала на первом входе и выходом приоритета сигнала на втором входе, который также является выходом равенства этих сигналов RS-триггер 73, коммуЭ

45 татор 24 кодов. Выход задатчика 20 подключен к первому входу цифрового компаратора 22 блока 2, входы блока

21 являются кодовыми входами блока 2, выход блока 21, сигнал на котором соответствует модулю разности кодов

50 на первом и втором входах, подсоединены к второму входу цифрового компаратора 22 блока 2, выходы компа. ратора 22 соединены следующим образом: выход приоритета сигнала на пер- 5

55 вом входе — с единичным входом триггера 23, выход приоритета сигнала на втором входе, являющийся также выходом равенства сигналов, — с нулевым входом триггера 23, выход триггера 23, являющийся управляющим выходом блока 2, — с управляющим входом коммутатора 24, кодовые входы которого соединены с входами блока 21, а кодовый выход является кодовым выходом блока 2.

Устройство для управления преобразователем работает следующим образом.

На выходе программного кода блока 1 формируется код Х, соответствующий мгновенному значению ступенчатоаппроксимированной программной синусоиды. Код X поступает на один вход блока 2, на другой вход которого поступает код Z с выхода второго блока 10, соответствующий мгновенному напряжению сети 18, С кодового выхода блока 2 код Х (или Z) поступает на первый вход цифрового компаратора 3, на другой вход которого поступает код Y соответствующий мгновенному значению напряжения на выходе быстродействующего переключателя 11, т.е. напряжению на нагрузке 19, или код ц, являющийся выходным кодом реверсивного счетчика 7 и соответствующий коду Z на первом входе реверсивного счетчика 7. В цифровом компараторе

3 происходит сравнение этих кодов и вырабатывается команда Х>У (Z p q) или Х e Y (Z (q). Команда Х) Y (Z q)

1 в виде разрешающего сигнала поступает на вход элемента 4 сравнения, а команда Х < У (Z q) — на вход элемента 5. В первом случае т ктовые импульсы с выхода генератора 6 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, значение кода на выходе которого возрастает до тех пор, пока значения сравниваемых кодов Х и Y (2 и q) не уравняются. Во втором случае происходит уменьшение кода Y (q) на выходе реверсивного счетчика 7 до тех пор, пока не сравняются Х и Y (7 и q)

Если качество напряжения сети удовлетворяе" условиям допустимого отклонения мгновенного значения, имеет место режим отслеживания напряжения сети, При этом напряжение сети через быстродействующий переключатель 11 поступает на нагрузку 19, на вход блока 10 и через измерительный выпрямитель 9 — на вход блока 8. В блоке 10 напряжение сети преобразу5 160 ется в код Z. В блоке 2 контроля разности кодов происходит постоянное сравнение кодов Z и Х, при этом код

Z отличается от программного кода Х на величину не более заданной и на кодовый выход блока 2 поступает код

Z а с управляющего выхода блока 2 управляющий сигнал поступает на управляющие входы быстродействующего переключателя 11, коммутаторов 13 - 15.

При этом на нагрузку 19 продолжает поступать напряжение сети 18 через быстродействующий переключатель 11, код q с выхода реверсивного счетчика

7 через второй коммутатор 14 поступает на второй вход цифрового компаратора 3 и, как показано выше, отслеживает значение кода Z. Первый коммутатор 13 и третий коммутатор 15 удерживают отключенными управляюн{ие входы силовых ключей блока 16 и инвер1торного блока 17 соответственно, т.е. на эти входы поступают нулевые сиг1 налы и все ключи блоков 16 и 17 находятся в отключенном состоянии, их цепи управления потребляют незначительную энергию.

Если же мгновенное значение напряженйя сети отклонилось от програмного на величину боль|не допустимой, разность кодов Х и Z превысит установленное допустимое значение, в блоке 2 произойдет переключение шин и на кодовый выход блока "2 начнет поступать код Х, управляющий сигнал с управляющиго выхода блока 2 переключит быстродействующий переключатель 11 и коммутаторы 13 — 15 кодовых шин.

При этом на управляющие входы ключей блока 16 через первый коммутатор 13 кодовых п ин начнет поступать код q с выхода реверсивного счетчика 7, с выхода полярности полуволны выходного напряжения блока 1 управляющие сигналы начнут поступать на управляющий вход инверторного блока 17, на выходе преобразователя, включающего в себя .блоки 16 и 17, будет сформировано напряжение, мгновенное значение которого пропорционально коду q, быстродействующий переключатель 11 подключит нагрузку 19 к выходу инверторного блока 17, т.е. к преобразователю. При этом на вход первого блока 8 через измерительный выпрямитель 9 начнет поступать выходное напряжение преобразователя, 3506

6 второй коммутатор 14 подключит выход блока 8 к второму входу цифрового компаратора 3, т.е. на цифровой компаратор 3 будут поступать коды Х (программный код) и Y (код, пропорциональный мгновенному значению выходного напряжения преобразователя).

Преобразователь в целом с устройством

1р управления будет вырабатывать переменное напряжение стабилизированное в соответствии с йрограммным кодом Х, до тех пор, пока не будет выполнено обратное переключение в режим отсле15 живания напряжения сети.

Нуль-орган 12 выполняет однократное обнуление блока 1 при нулевом значении напряжения на нагрузке, что позволяет ликвидировать возможное смещение фазы программного кода Х относительно кода Z в режиме отслежи-вания напряжения сети.

Блок 2 работает следующим образом.

С выхода блока 1 код Х поступает на первый вход блока 20 (фиг. 2) и на,первый кодовый вход коммутатора 24.

С выхода блока 10 код Z поступает на второй вход блока 2 1 и на второй кодовый вход коммутатора 21. В блоке

30 21 происходит постоянное вычисление модуля разности кодов Х и Z т.е. математическое действие А = fX — Zf, С выхода блока 21 код А поступает на один из входов цифрового компаратора

З 22, на второй вход которого подается код Q с задатчика 20. В цифровом компараторе 18 происходит постоянное сравнение кода А = X — Z Ic кодом Q.

Если в какой-то момент времени ока4р жется А > Q, напряжение с первого выхода компаратора 22 поступает на единичный вход триггера 23, триггер 23 переключается в единичное состояние, управляющий сигнал с его выхода в ви45 де напряжения поступает на вход коммутатора 24 и на быстродействующий переключатель 11. На выход конг.татора 21 начинает проходить код Х, поступающий с выхода блока 1 на nep5p BbDf вход блока контроля разности KQ дов (на первый вход блока 21 и первый кодлвьп вход коммутатора 24), В том случае, когда Аа Ц, сигнал в виде напряжения с выхода цифрового компаратора 22 поступает на нулевой вход триггера 23, который переводится в нулевое состояние (или оста тся в нем). При этом управляющее напряжение на коммутатор 24 и на управляю1603506 щий выход блока контроля разности кодов не поступает, на вход коммутатора 24 проходит код Z поступающий с вьмода второго блока 10 на второй кодовый вход блока контроля разности кодов (на вторые входы блока 21 вычитания и коммутатора 24) .

Устройство для управления преобразователем обеспечивает два режима 10 работы преобразователя: режим отслеживания напряжения сети и режим работы преобразователя на нагрузку. Первый из указанных режимов для преобразователя в установке гарантирован,ного питания является режимом постоян— ноГо функциднирования и по длительности многократно превышает второй ре4<им. В первом режиме нагрузка пита тся от сети, а вся энергия, потреб-2О ляемая преобразователем, является энЕргией потерь. Снижение энергий, . потребляемой преобразователем, позволяет повысить общий КПД установки гараитированного питания. Энергия, по- 25 требляемая преобразователем в режиме отслеживания, разходуется на работу устройства управления и на потери в цепях управления силовами транзисторами. 30

Формула изобретения

Устройство для управления преобразователем источника гарантированно. гс! питания, включающего быстродействующий переключатель, выход которого является выходом преобразователя, бЛок формирования выходного напряжения, подключенный через инверторный блок к первому входу быстродействую- 4р щего переключателя, второй вход которого соединен с сетью, содержащее блок формирования кода синусоидального сигнала с выходом кода и выходом полярности полуволны, измерительный 4 выпрямитель, первый аналого-цифровой блок, входом подключенный к выходу измерительного выпрямителя, цифровой компаратор с выходом приоритета числа на первом входе и выходом приоритета числа на втором входе, два элемента И, первые входь .которых соединены с выходами цифрового компаратора, вторые входы подключены к выходу генератора импульсов, реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с вы ходом первого элемента И, вычитающий вход — с выходом второго элемента И, нуль-орган, вход которого подключен к выходу первого аналого-цифрового блока, выход - к обнуляющему входУ блока формирования кода синусоидального сигнала, второй аналого-цифровой блок, вход которого предназначен для подключения к сети, блок контроля разности кодов, имеющий два кодовых входа, кодовый выход, управлякнций выход и включающий в себя задатчик допустимого отклонения кодов, блок вычитания, цифровой компаратор с выходом приоритета сигнала на первом входе и выходом приоритета сигнала на втором входе, который также использован как выход равенства этих. сигналов, RS-триггер, коммутатор, выход задат- чика допустимого отклонения подключен к первому входу цифрового компаратора блока контроля разности кодов, входы блока вычитания использованы как кодовые входы блока контроля раз ности кодов, выход блока вычитания подключен к второму входу цифрового компаратора блока контроля разности ,кодов, выход приоритета сигнала на

1 первом входе компаратора соединен с

S-входом RS-триггера, выход приоритета сигнала на втором входе — с R-входом RS-триггера, выход RS-триггера является управляющим выходом блока контроля разности„кодов и соединен с управляющил входом коммутатора, кодовые входы которого соединены с входами блока вычитания, кодовый выход является кодовым выходом блока контроля разности кодов, первый кодовый вход блока контроля разности кодов подключен к выходу кода блока формировани.. кода синусоидального сигнала. второй кодовый вход подключен к выходу второго аналого-цифрового блока, кодовый выход — к первому входу цифрового компаратора, а управляющий выход предназначен для подключения к управляющему входу быстродействующего переключателя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД преобразователя, в устройство управления введены три коммутатора кодов, прячем управляющие входы всех коммутаторов соединены с управляющим выходом блока контроля разности кодов, выход первого коммутатора кодов предназначен для соединения с управляющим входом блока формирова.ния выходного напряжения, выход второго коммутатора кодов подключен к второму входу цифрового компаратора.

$603506 первого аналого-iW4poaoro блока, кодовый вход третьего коммутатора подключен к выходу полярности полуволны блока формирования кода синусоидального сигнала, вход измерительного выпрямителя предназначен для подключения к выходу быстродействующего переключателя. выход третьего коммутатора кодов предназначен для подключения к управляющему входу инверторного блока, кодовый вход первого коммутатора и первый кодовый вход второго коммутатора подключены к выходу реверсивно.-.о счетчика, второй кодовый вход второго коммутатора подключен к выходу

Фас и

Составитель В. Миронов

Редактор А. Маковская Техред М.Дидык Корректор М. Максимииинец

Заказ 3392 Тираж 498 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, !1осква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101