Устройство для управления регулятором напряжения
" ™тие-техн
Ф ничеонвя
° ОяИОтЕ„;в (ц
Союз Советских
Социалистических
Республик (1ц738О96 (61) Дополнительное к авт..свид-ву— (22) Заявлено 201077 (21 ) 2531 307/24-07 (51)М. Кл.
Н 02 P 13/16 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
СССР, по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 300580. Бюллетень ¹ 20
Дата опубликования описания 300580 (53) УДК 621.316. .727 (088.8) (72) Авторы изобретения
A.B. Кобзев, А.В. Тараскин и Н.М, Музыченко
Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском .институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники — 1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ
НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к электро.технике, в частности к устройствам управления статическими регуляторами, стабилизаторами напряжения переменного и постоянного токов и может найти применение в системах электропитания аппаратуры средств связи, радиоэлектроники и т.д .
Известны ус.ройства для управления преобразователями содержащие задающий генератор (или каскад синхронизации от питающей сети), формирователь тактовых импульсов, фазосдвигающее устройство и выходйой усилитель, задающий алгоритм управления 15 регулирующими органами (PO) которые осуществляют регулирование выкодного напряжения путем изменения скважности его импульсов (1), (2) и (3).
К недостаткам известных устройств относится плохая форма кривой выходного напряжения, так как амплитуда импульсов выходного напряжения в течение всего времени остается макси- мальной, что влечет за собой необходимость установки больших фильтров, которые значительно ухудшают общие массо-габаритные характеристики, снижают быстродействие систем, динами- 30 ческую точность регулИровайия" и стабилизации °
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления регулятором переменного напряжения со звеном повышенной частоты, состоящее иэ после- довательно включенных эадагощего генератора, формирователя тактовых импульсов, гейератора пилообразного напряжения, нуль-органа, ведомого автогенератора и второго канала, включенного через фазоинверсный каскад и содержащего генератор встречно-изменяющегося пилообразного напряжения, нуль-орган и ведомый автогенератор.
Такое устройотвО обеспечивает управление ключевыми элементами РО двумя импульсными последовательностями, с относительным сдвигом их фазы на
360 эл. градусов, благодаря чему на выходе реализуется регулирование напряжения с однополярной реверсивной модуляцией. В этом случае весь диапазон регулирования разделяется на две зоны и в каждой из них производится регулирование напряжения способом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) (4).
Недостатком устройства является ухудшение формы кривой выходного на738096 пряжения при большой глубине регулирования, поскольку амплитуда имйульсов выходного напряжения становится большой и для сглаживания пульсаций требуется установка мощных выходных фильтров, которые существенно снижают быстродействие систем, и, следовательно, динамическую точность регулирования, стабилизации.
Цель изобретения — улучшение формы кривой выходного напряжения регулятора, повышение быстродействия и снижение коэффициента пульсаций и нелинейных искажений при большой глубине регулирования.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления регулятором напряжения, включающим и мостовых коммутаторов, содержащее последовательно включенные задающий генератор и формирователь тактовых импульсов, генераторы линейно нарастающего и линейно спадающего пилообразных напряжений и по два канала управления каждым коммутатором, включающими последовательно соединенные нуль-орган и ведомый автогенератор, дополнительно снабжено согласующим устройством, цепями смещения нульорганов и формирователем блокирующих импульсов, подключенным входом к выходам генераторов линейно изменяющихся напряжений, а выходами — к одному из входов нуль-органов, вторые входы которых подключены к цепям смещения, причем один иэ входов ведомых автсгенераторов подключен к выходу задающего генератора, а выход формирователя тактовых импульсов подключен ко входу генераторов пилообразных напряжений, в цепь питания которых через согласующий блок включен управляющий вход регулятора. При этом формирователь блокирующих импульсов выполнен на базе импульсного усилителя с трансформаторной связью, вход которого. подключен к выходу задающего генератора.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для управления регулятором напряжения; на фиг. 2 — времен-, ные диаграммы в узловых точках схемы. устройство для управления регулятором напряжения, включающим мостовые коммутаторы 1, 2 и 3, питаемые от высокочастотного трансформатора 4, и нагрузку 5, содержит последовательно соединенные задающий генератор б и Формирователь 7 тактовых импульсов, к выл>ду,которого подключены генераторы лйнейно нарастающего 8 и линейно спадающего 9 пилообразных напряжений, в цепь питания которых через согласующий блок 10 включен управляющий вход 11 регулятора. Выходы гейераторов 8 и 9 пилообразных напряжений, подключенные к формирователю .12 блокирующих импульсов, образуют по два канала управления каждым мостовым коммутатором 1, 2 и 3, включающими последовательно соединенные нуль-органы 13 и 14 и ведомые автогенератсры 15 и 16. Входы нуль-органов 13 и 14 подключены к выходам формирователя 12 и индивидуальным цепям
17 смещения, а выход задающего генератора 6 подключен ко входам формирователя 12 и автогенераторов 15 и 16.
Устройство работает следующим образом.
1О, Задающий генератор 6 работает на повышенной частоте и формирует на выходе сигналы прямоугольной формы (Ugg фиг. 2 a), Последние используются для формирования в формирователе 7 такто1 вых импульсов (Б„ фиг. 2 б), поступающих на вход генераторов 8 и 9 пилообразных напряжений, вырабатывающих линейно нарастающее (U«фиг. 2д) и линейно спадающее (U, фйг. 2 д) напряжения.
При отсутствии сигнала на входе 11 регулятора автогенераторы 15 и 16 синхронизируются от задающего генератора 6 импульсами U и на их выхо75 де формируются импульсные последовательности U> и Uz (фиг, 2 в, г) для управления ключами коммутаторов 1, 2 и 3. Причем импульсная последовательность подается с одного автогенератора (например 15) на верхнюю, смежную по цепи нагрузки, пару ключей коммутатора (например 1), а импульсная последовательность U U, — в сторону опережения. Ведомые автогенераторы, содержащие логичес- . кие элементы, автоматически переклю-, чаются с синхронизации от сигналов задающего генератора 6 на сигналы, поступающие от нуль-органов 13 и 14 и на выходе этих автогенераторов соответственно смещаются сигналы U (фиг. 2 з) и U 5 (фиг. 2 и). Управление ключевыми элементами коммутатора по такому алгоритму обеспечивает на нагрузке регулирование напряжения одной секции ШИМ-cïoñoáîì U (фиг.2 к) В этот момент остальные коммутаторы 2 и 3 работают по прежнему алгоритму. По мере увеличения уровня входного сигнала скважность импульсов на Пряжения U<(фиг. 2 к) увеличивается, среднее значение напряжения отрицательной полярности на выходе секции 1 уменьшается. В момент сдвига импульс йых последовательностей U< и U (фиг. 2 з,к) на 90 эл, градусов каждый, секция вторичной обмотки силового трансформатора 4 в коммутаторе 1 исключается из цепи нагрузки и коммутатор обеспечивает сквозную передачу энергии остальных секций к нагрузке. При дальнейшем увеличении:, уровня входного сигнала импульсные последов атель ности U u U сдв игаются на угол больше 90 эл. градусов При этом секция вторичной обмотки в коммутаторе 1 включается в контур нагрузки с противоположной полярностью, т.е. реверсируется по отношению к сво му первоначальному состоянию и по мер увеличения входного сигнала выходное напряжение регулируется ШИМ-cïoñoáîì уже на другом уровне U< (фиг. 2 л), увеличивая среднее значение выходного напряжения в соответствии с уровнем входного сигнала„ Таким образом, один коммутатор обеспечивает плавное регулирование напряжения йа двух уровнях. Дальнейшее увеличение входного сигнала 01 обеспечивает еще большее смешение линейно-изменяющихся напряжений U и Uä (фиг. 2 л) . Сравнение на прежнем постоянном уровне исчезает, автогенераторы коммутатора 1 начинают работать по сигналам блокировочных импульсов U (фиг. 2 б) с формирователя 12, который вырабатывает блокирующие сигналы, совпадаю щие по тактам с U (фиг. 2 б), не измененные по длительности, Длительность блокирующих импульсов должна быть минимальной, так как их ширина влияет на увеличение нерегулируемой. эоны внутри каждого интервала ШИМ, но в то же время достаточной для надежности управления автогенераторами при исчезновении управляющих импульсов с выхода нуль-органон. Подключение формирователя 1? не посредственно к задающему генератору позволяет точно синхронизировать мо Менты блбкиройки автогенератОРОВ с Тактовыми интервалами и, таким образом обеспечить наибольшую ширину регулируемой зоны. Применение импульс ; ного усилителя с магнитной связью в схемах формирователя блокирующих импульсов с п вторичными цепями наиболее предпочтительно, в противном случае необходимо в. каждую, вторичную цепь включать собственный формирователь, что усложняет схему и может привести к неидентичным условиям блокировки в каждом из и автогенерато° ров. Фиксированное состояние автогенераторов коммутатора 1 сохраняется до тех пор, пока сравнение вновь не начнется на уровне срабатывания нуль-органов 14 этого канала. Линей" но-изменяющиеся напряжения сравниваютс я теперь со следующим постоянным уровнем смешения нуль-органов (напри20 мер канала коммутатора 2), и регули- рование в последующих двух зонах напряжения, определяемых ЭДС, секции: обмотки силового трансформатора 4, включенной в диагональ коммутатора 2, g5 осуществляется, как и в предыдущем случае. При наличии и коммутаторов, реализуется регулирование выходного напряжения в 2 и зонах, обеспечивая на нагрузке U йаиболее точную апПрок симацию входного сигнала U импульс-, но-модуляционным методом. Таким обра- зом, последовательно друг за другом работают все и коммутаторов, и система обеспечивает комплексное регулирование напряжения дискретными уровнями по амплитуде и плавно в каждой дискретной зоне, что.повышает быстродействие устройства, снижает коэффициенты пульсации и нелинейных искажений при большой глубине регулирования. Формула изобретения 1, Устройство для управления регулятором напряжения, включающим и мостовых коммутаторов, содержащее последовательно включенные задающий генератОР и формирователь тактовых 5О импульсов, генераторы линейно нарастающего и линейно спадающего пилообразных напряжений и по два канала управления каждым коммутатором, включающими последовательно соединенные 55 нуль-орган и ведомый автогенератор, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью, улучшения формы кривой выходного напряжения регулятора, повышения быстродействия и снижения коэффициентов пульсации и нелинейных исбО кажений при большой глубине регулирования, Оно снабжено согласующим Устройством, цепями смещения нульОрганов,и формирователем блокирующих импульсов, подключенным входом к вы65 ходам генераторов линейно изменяю1 738096 щихся напряжений, а выходами — к одному иэ входов нуль-оргавов, вторые входы которых подключены к цепям сме "щения, причем один из входов ведомых автогенераторов" подключен к выходу задающего генератора, а выход формирователя тактовых импульсов подключен ко входу генераторов пилообразных напряжений, в цепь питания которых через согласующий блок включен ,управляющий вход регулятора. 2. Устройство по и. 1, о т л и ч" а Й щ е е с я тем, что формирователь блокирующих импульсов выполнен на .базе импульсного усилителя с трансформаторной связью, вход которого I подключен к выходу задающего генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Александров Ф.И. и др. Импульсные преобразователи и стабилизаторы М., Энергия, 1970, с. 17-21. 2. Шипилло В.Л. Автоматизированный вентильный электропривод. М., Энергия ., 1969, с. 168, рис . 3-9. 3. Куликов С .В . и др. Дискретные преобразователи сигналов на транзисторах . М., .Энергия, 1972, с. 141, рис. 7-3. 4. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2393262/24-07, кл. Н 02 P 13/16, 1976. 738096 И Редактор Е. Дорошенко Закаэ 2573/9 М е) и 3Щ У Составитель В, Жмуров Техред A.ùåïàíñêàÿ Корректор В, Синицкая Тираж 783 подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
