Устройство для управления импульсным преобразователем

 

Изобретение относится к устройствам для управления импульсным преобразователем и предназначено для использования в системах управления преобразователями с частотно-импульсным регулированием. Цель изобретения - повышение надежности. С этой целью устройство содержит генератор 1 импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого использован как вход устройства, а выход через управляемый ключевой элемент 3 подключается к управляющему входу преобразователя 5, а также блок управления ключевым элементом 3, включающий в себя два элемента 6 и 7 совпадения, генератор 8 импульсов постоянной, сравнительно высокой частоты, RS-триггер 9, одновибратор 10, N-разрядный двоичный счетчик 11, имеющий вход предустановки, счетный вход, N информационных входов и выход переполнения, формирователь 12 коротких импульсов и элемент 13 задержки. Введение в устройство элементов, образующих блок управления ключевым элементом 3, обеспечивает строго фиксированную начальную частоту преобразователя 5, причем его включение при достижении указанной частоты осуществляется без какой-либо задержки, независимо от скорости изменения сигнала на входе генератора 1 импульсов переменной частоты, и, следовательно, от скорости изменения частоты выходных импульсов генератора 1. Кроме того, обеспечивается частотный гистерезис, предотвращающий возможность возникновения субгармонических колебаний периода импульсов на выходе устройства при значениях частоты генератора 1, приближающихся к начальной частоте. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4375131/24-07 (22) 10.02.88 (46) 30.11.90.Бюл. У 44 (71) Киевский политехнический . институт им.50-летия Великой

Октябрьской социалистической революции (72) В.Я.Жуйков, Л.В Жуйкова, А.Л.Калашников и М.Ю.Красонтович (53) 621.316,727 (088.8) (56) Шидловский А.К., Павлов В.Б.

Тиристорные преобразователи постоянного напряжения для низковольтного электротранспорта. Киев: Наукова думка, 1982, с.165, рис.46.

Синчук О.Н., Луценко И.А. Повыше- . ние надежности работы импульсных тиристорных преобразователей с искусственной коммутацией в квазиаварийных режимах. В кн.: Проблемы преобразовательной техники. Ч.1, Киев: ИЭД

АН УССР. 1987, с.217-218.

ÄÄSUÄÄ 1610568 А 1

2 (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЪСНЬК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к устройствам для управления импульсным преобразователем и предназначено для использования в системах управления преобразователями с частотно-импульсным регулированием. Цель изобретения — повьппение надежности. С этой целью устройство содержит генератор

1 импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого использован как вход устройства, а выход через управляемый ключевой элемент 3 подключается к управляющему входу преобразователя 5, а также блок управления ключевым элементом 3, включающий в себя два элемента 6 и 7 совпадения, генератор 8 импульсов постоянной сравнительно высокой частоты, RS-триггер 9, одновибратор 10, n-pasрядный двоичный счетчик 11, имею1610568

10 щий вход предустановки, счетный вход, и информационных входов и выход переполнения, формирователь 12 коротких импульсов и элемент 13 задержки.

Введение в устройство элементов, образующих блок управления ключевым элементом 3, обеспечивает строго фиксированную начальную частоту преобразователя 5, причем его включение при достижении указанной частоты осуществляется без какой-либо задержки, независимо от скорости изменения сиг"

Изобретение относится к системам, управления полупроводниковыми преоб- . разователями и может быть использовано для управления преобразователями 20 регулирующих электроприводов, прежде: всего электроприводами транспортных средств.

Целью изобретения является повышение надежности работы путем обеспе- 25 чения стабильной минимальной рабочей частоты преобразователя.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу (индексы на фиг.2,3 соответствуют номерам элементов в схеме на фиг.1).

Устройство управления включает в себя генератор 1 импульсов переменной

35 частоты, вход управления частотой которого является входом устройства предназначенным для подключения источника 2 напряжения управления, а выход генератора 1 через управляемый 40 ключевой элемент 3 связан с выходом

4 устройства, предназначенным для подключения к управляющим входам импульсного преобразователя 5, Кроме того, предлагаемое устройство содер- 45 жит первый 6 и второй 7 элементы совпадения, генератор 8 постоянной частоты, RS-триггер 9, одновибратор 10 и-разрядный двоичный счетчик 11 (в приведенном для иллюстрации примере реализации устройства n=4) форми50 рователь 12 коротких импульсов и элемент 13 задержки импульсов. Выход генератора 1 через формирователь 12 связан также с входом элемента 13 задержки импульсов и одним из входов

55 первого элемента б, выход которого через одновибратор 10 связан с управляющим входом ключевого элемента 3, нала на входе генератора 1 импульсов переменной частоты и, следовательно, от скорости изменения частоты выходных импульсов генератора 1. Кроме того, обеспечивается частотный гистерезис, предотвращающий воэможность возникновения субгармонических колебаний периода импульсов на выходе устройства при значениях частоты генератора 1, приближающихся к начальной частоте. 3 ил.

Выход элемента 13 задержки импульсов связан с входом RS-триггера 9 и входом предустановки С счетчика 11.

Выход вспомогательного генератора 8 импульсов через второй логический элемент 7 связан со счетным входом °

Т счетчика 11. Другие входы логических элементов 6 и 7 и вход S триггера 9 соединены вместе и подключены к выходу переполнения счетчика 11, минимум один из информационных входов 3; которого (в приведенном варианте — вход D ) подключен к выходу

Q триггера 9, а следовательно, к потенциалу логического нуля (заземлен).

Устройство работает следующим образом.

При появлении импульса на выходе генератора 1 формирователь 12 вырабатывает короткий импульс U . а элемент 13 задержки — импульс U, задержанный относительно импульса на время, не меньшее его длительности. Импульс с выхода элемента 13 задержки поступает на вход предустановки С счетчика 11, в который при этом заносится код, присутствующий на его информационных входах DO...

D3. При этом независимо от предшествующего состояния устройства на выходе переполнения счетчика 1 1 устанавливается единичный уровень U открывающий элемент 7 и на счет.у ный вход счетчика 11 поступают импульсы от генератора 8 (Ug),имеющие постоянную сравнительно высокую частоту f8 При низкой частоте генератора 1 (это соответствует низкому коэффициенту заполнения и, следовательно, нИзкому выходному напряжению преобразователя 5) содержимое счетчика

11 достигает максимума прежде,чем поякоторого формируется импульс единичл ного уровня продолжительности о» ъ. 15/fg (T.е. незначительно превышающий период заданной минимальной частоты преобразователя 5), открывающий ключевой элемент 3. Далее при сохранении частоты генератора 1 неизменной либо при ее увеличении в процессе регулирования выходного напряжения преобразователя 5 содержимое счетчика 11 в промежутках между импульсами U» не успевает достигнуть максимума, высокий уровень на его выходе переполнения не изменяется, и импульсы U» беспрепятственно проходят через логический элемент 6, перезапуская одновибратор 10 прежде, чем. его импульс успевает закончиться. В результате этого на выходе одновибратора 10,устанавливается сигнал высокого уровня, поддерживающий в открытом состоянии ключевой элемент 3, преобразователь 5 при этом функционирует с частотой и коэффициентом заполнения, определяемыми импульсами с генератора 1 (диаграммы фиг.2а, правая часть и фиг.2б левая часть).

При снижении частоты генератора

1 его импульсы поступают на вход преобразователя 5, пака. частота f» не снизится до значения и /15 C f8/ 13.

Это обусловлено тем, что при высоком уровне сигнала на выходе переполнения счетчика 11 триггер 9 постоянно находится в нулевом состоянии, в счетчик 11 импульсами U»> заносится код

0000 и для достижения содержимым

21 счетчика 11 максимального значения

1111< необходимо поступление на его счетный вход между импульсами П »З пятнадцати импульсов с генератора 8 (фиг.2б), При снижении частоты f» ниже уровня йб/15 на выходе переполне-. ния счетчика 11 появляется сигнал нулевого уровня, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние, обеспечивающее предустановку в,счетчике

11 кода 0010 = 2»p, и препятствующий прохожпейию импульсов U»< на вход одновибратора 10. В результате этого через время »ц на выходе одновибратора 10 устанавливается нулевой уровень, ключевой элемент 3 запирается, и работа преобразователя 5 прекращается до тех пор, пока в соответствии с сигналом на входе генератора 1 его частота f» вновь не повысится до

f g, 13.

5 . 1610568 вится очередной импульс предустановки

U»q и на его выходе переполнения установится нулевой потенциал (диаграмма U»»,левая часть фиг.2а). который, во-первых, установит единичный

5 уровень на выходе триггера 9 и на входе Dl счетчика 11 и, во-вторых, блокирует элемент 7 и прекратит поступление импульсов на счетный вход счетчика 11, В таком состоянии схема фиг.1 остается до появления очередного импульса на выходе элемента

13 задержки, причем как видно из чертежей, импульс U»g не пройдет на вход одновибратора 10 через элемент

6 запертый низким уровнем сигнала

U(g, и на выходе одновибратора 10 сохранится низкий уровень, препятствующий прохождению импульсов с гене- 20 ратора 1 через ключевой элемент 3 на выход ч устройства и далее на вход преобразователя 5. Затем при появлении импульса U»> произойдет предустановка счетчика 11, т.е, занесение в 25 него двоичного кода 0010 =2», на

его выходе переполнения установится единичный уровень, открывающий элемент 7, а по окончании импульса U» триггер 9 сбросится в нуль (диаграмма U,фиг.2а). В таком состоянии схема фиг.1 останется, пока в результате счета выходных импульсов генератора 8 содержимое счетчика 11 не достигнет максимального значения (в данном случае — значения 11111

2.

15»о, т.е. пока на его счетный вход не поступит 15»0 -2» = 13»о импульсов. Если это произойдет до прихода очередного импульса У», т.е. 40 если частота генератора 1 останется меньшей, чем fa /13 (где fь — частота генератора 8). описанный выше процесс повторится и преобразователь 5 останется выключенным. 45

При увеличении частоты генератора

1 до указанного значения и превышении его создается ситуация, когда очередной импульс предустановки U»y вырабатывается до заполнения счетчика 50

11 (диаграммы фиг.2а, правая часть).

При этом на его выходе переполнения сохранится выскоий уровень, в результате чего, во-первых, триггер 9 останется в нулево состоянии и при пред- 55 установке в счетчик 11 будет занесен код 0000 = 0»о и, во †втор, элемент

6 останется открытым, импульс Б»д запустит одновибратор 10, на выходе

1610568

Формула изо бретения

Устройство для управления импульсным преобразователем, содержащее генератор импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого использован как вход управления устройства и подключен к источнику напряжения управления, а его выход через управляемый ключевой элемент предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя, блок управления управляемым ключевым элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены формирователь коротких импульсов, элемент задержки, генератор импульсов постоянной частоты, а блок управления управляемым ключевым элементом выполнен в виде RS-триггера, двух элементов совпадения, первые входы которых и S-вход RS-триггера соединены с выходом переполнения п-разрядного двоичного счетчика, информационные входы которого соединены с выходом RS-триггера, счетный вход — с выходом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения через одновибратор соединен с управляющим входом управляемого ключевого элемента, причем вход формирователя коротких импульсов соединен с выходом 1 генератора импульсов переменной частоты, выход — с вторым входом второго. элемента совпадения и входом элемента ! задержки, выход которого соединен с R-входом RS-триггера и входом пред"установки и-разрядного двоичного счетчика блока управления управляемым ключевым элементом, а выход генератора импульсов постоянной частоты соединен с вторым входом первого элемента совпадения.

Подключение по меньшей мере одного из информационных входов счетчика 11 к выходу триггера 9, обеспечивая неравенство величин К и К, создает гИстерезис, устраняющий воэможность возникновения субгармонических колебаний на выходе устройства в слу- 20 чае, если частота f < приблизительнр равна заданной минимальной частоте преобразователя и колеблется вокруг нее. Необходимые значения минимальной частоты преобразователя и величи- 25 ны гистерезиса обеспечиваются соответствующим выбором частоты вспомогательного генератора 8, числа разрядов счетчика 11 и его входов, подключаемых к выходу триггера 9. 30

Как видно из описания работы устрой-. ,сТва (и это отражено на фиг.З), данное устройство обеспечивает немедленное вКлючение преобразователя 5 при превышении частотой генератора 1 заданного минимального значения f /К1,точ35 ность задания которого определяется лИшь стабильностью генератора 8. Таким образом, устройство выгодно отличается от устройства-прототипа боль40 шей надежностью управчения преобразователя за счет более стабильного задания его минимальной рабочей частоты как и динамическом (за счет безынерционного включения преобразовате- 45 ля), так и в статическом режиме, поскольку стабильность генератора 8 при равноценных материальных затратах, Таким образом, временные диаграммы сигналов в схеме на фиг.1 при возрастании, а затем снижении частоты f генератора 1 соответствуют приведенным на фиг.З, где для произвольного числа разрядов и счетчика 11 и подключенных к выходу триггера 9 произвольных i-х информационных входов

D (где О(i <.n-1) j) 1

K - =2 — 1; K Ê- Е2 1 естественно, значительно выше стабильности порогового устройства, срабатывающего от пульсирующего напряжения, как в устройстве-прототипе.

1б!0568

16105Г)8

Составитель А.Меркулова

Редактор А.Маковская Техред M.Дидык Корректор А. Осауленко

Заказ 3743 Тираж 500 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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