Способ управления импульсным преобразователем постоянного тока и устройство для его осуществления

(51) М. Кл. Н 02 Р 13/1 Грцсоедицением заявкиГосударственный коГиитет Совета Мин СР(23) ПриоритетОпубликовано 15.01.77. Бюллетень тДата опубликования описания 01.03.7 истров СС изобретени крытий 53) УДК 621.316,727(54)СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к реверсивным импульсным,преобразователям и может быть использовано в электроприводах систем автоматики.Известно несколько способов управления 5 импульсными преобразователями постоянного тока. Один из них 1 заключается в том, что сквакность импульсов меняют пропорционально входному сигналу, а частоту оставляют постоянной. Другой способ 2 заклГочается в 10 том, что одновременно изменяют частоту и скважцость импульсов, причем скважцость изменяется пропорционально входному сигналу, а частота принимает максимальное значение прц такОГм Вход 110 м сигнале, когда сивая(ность 15 у=0,5 и минимальное значение, когда у= =Гиак и у=7 шц 1. Прц первом стГОсобе упрЯВлсния отсутствует возможность регулировать частоту. В этом случае для ограничения пульсаций тока и дополнительных потерь в цепи нагруз ки преобразователя на допустимом уровне частоту коммутации выбирают высокой и поддерживают ее во всем диапазоне изменения входного сигнала, что обуславливает низкое энергетические показатели преобразователя. 25 По второму способу управление в тех областях изменения входного сигнала, где скважность имеет величину, близкую к максимальной или минимальной, регулирование произВодят цри низкой частоте коммутации, что обу) слаВлиВяст нпзк 1 с дпцямпчсскпс покязятелп преобразовате ГяИзвестно устройство управления импульсным преобразователем постоянного тока 11, состоящее цз соединенных последовательно генератора тактовой частоты и генератора пилообразного напряжения, а также цз компаратора уровня, на вход которого подастся Входной сигнал с Выхода гсцсрятора пилообразного напряжения. Недостатком этого устройства является постоянство частоты пмпуль- СОВ.Наиболее близким по технической сущцостц к данному пзоорстецию является устройство 31, состоящсс пз усцл 1 тел 51 постоянного тока, выпрямителя, фазочувствцтельцого выпрямителя, генератора пилообразного напряжения и компаратора уровня. В этом устройстве входной сигнал подается ца Выд усплцтсля постоянного тока, один выход которого черсз фазочувствцтсльный выпрямитель подключен и первому входу компаратора уровня, а другой выход подключен через выпрямитель ко входу генератора пилообразного цапряжения, Выход которого подкл 10 чсн ко Второму входу компаратора уровня. Это устройство реализует второй цз описаццых ВьГшс способов управления и, следовательно, ооуславлпВаст нцзкпс дп 1 ам 111 сскцс показатели прсоб разователя и цс позволяет получить другой60 55 закон изменения частоты, не изменяя законаизменения скважности.Целью изобретения является повышениебыстродействия преобразователя. Это достигается тем, что частоту импульсов управленияменяют в функции входного сигнала и егопроизводной,Для реализации данного способа предлагается устройство управления импульсным преобразователем постоянного тока, позволяющееизменять частоту коммутации преобразователя в функции входног сигнала и его производной при изменении скважности пропорциоонально входному сигналу.Это достигается благодаря тому, что устройство снабжено звеном дифференцирования,функциональным преобразователем, формирователем, ключом, запоминающим устройством и нуль-органом, при этом вход звена дифференцирования и вход функционального преобразователя подключены к источнику входного сигнала управления, их выходыподключены ко входам формирователя,выход которого через ключ и запоминающее устройство подключен ко входу компаратора уровня, подключенного вторым входом к источнику сигнала управления и ковходу нуль-органа, выход которого подключенк ключу и генератору пилообразного напряжения,На чертеке приведена блок-схема предлагаемого устройства, где: 1 - источник входногосигнала управления, 2 - функциональныйпреобразователь, 3 - звено дифференцирования, 4 - формирователь, 5 - ключ, 6 - запоминающее устройство, 7 - генератор пилообразного напряжения, 8 - нуль-орган, 9 - компаратор уровня. Выход источника входногосигнала управления 1 подключен к одномувходу компаратора уровня 9 и ко входамфункционального преобразователя 2 и звенадифференцирования 3. Выходы функционального преобразователя 2 и звена дифференцирования 3 подключены ко входу формирователя 4, выход которого через ключ 5 и запоминающее устройство 6 подключен к генератору пилообразного напряжения 7. Выход генератора пилообразного 1 зпряжения 7 подкл 1 Оче 1 КО второмч входу компаратора уровня 9 и ко входу нуль-органа 8, выход которогоподклОег к клочу 5 и к генератору пилооорязпого ня 1 рякен 1 я. В 1 ячестве формирователя может быть применен либо сумматор, либоамплитудный селектор.Выходные импульсы со скважностыо , пропорциональной величине входного сигналауправления, формируются на выходе компаратора уровня 9, на вход которого подаетсявходной сигнал управления с выхода источника входного сигнала управления 1 и пилообразное напряжение с выхода генератора пилообразного напряжения 7. Для обеспечения независимости скважности выходных импульсову от частоты , достаточно при постоянной амплитуде пилообразного напряжения менять й 1 О 15 20 25 30 35 40 чс 50 крутизну его линейного участка пропорцид. нально частоте, Такую форму пилообразного напряжения обеспечиваеТ автоколебательная схема, включающая в себя генератор пилообразного напряжения 7 и нуль-орган 8. Нуль- орган 8 формирует в моменты равенства нулю пилообразного напряжения сигнал, который опрокидывает генератор пилообразного напряжения. Таким образом, начало и конец участка линейного изменения пилообразного напряжения совпадают с моментами опрокидывания генератора пилообразного напряже. ния, Сигнал управления частотой поступает на управляемый генератор пилообразного напряжения 7 с выхода формирователя 4 через ключ 5 и запоминающее устройство 6 и изменяет крутизну линейного участка пилообразного напряжения, изменяя тем самым и частоту . Ключ 5 и запоминающее устройство 6 необходимы для того, чтобы в процессе формирования линейного участка пилообразного напряжения не изменялась его крутизна. С помощью ключа 5 выходной сигнал формирователя 4 подается на запоминающее устройство только в моменты опрокидывания управляемого генератора пилообразного напряжения 7, Для этого на ключ подается сигнал с нуль-органа 8. На интервале формирования линейного участка пилообразного напряжения выходной сигнал запоминающего устройства 6 остается неизменным. Сигнал управления частотой формируется формирователем 4, на входы которого подается сигнал с выхода функционального преобразователя 2 и сигнал с выхода звена дифференцирования 3, пропорциональный производной входного сигнала управления.Функциональный преобразователь 2 позволяет реализовать такую функциональную зависимость частоты от входного сигнала, при которой во всем диапазоне изменения входного сигнала сохраняются постоянными абсолютный или относительный размах пульсаций тока и добавочные потери в цепи нагрузки преобразователя.Предлагаемые способ и устройство позволяют повысить быстродействие импульсного преобразователя постоянного тока, сохраняя на высоком уровне энергетические показатели преобразователя, поскольку, в случае изменения входного сигнала, т. е. когда его производная отлична от нуля, частота коммутацииувеличиваетс 1 до величины, достаточной для отработки преобразователем входного сигнала управления с достаточной точностью. Формула изобретения 1. Способ управления импульсным преобразователем постоянного тока, состоящий в том, что одновременно регулируют в функции входного сигнала управления частоту и скважность импульсов управления вентилями преобразователя, отлич а ю щийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразо вателя, частоту импульсов правления регулируют также в функции производной входного сигнала управления,2. Устройство для управления импульсным преобразователем постоянного тока способом по п. 1, содержащее источник входного сигнала управления, генератор пилообразного напряжения и компаратор уровня, о т л и ч а ющ и й с я тем, что оно снабжено звеном дифференцирования, функциональным преобразователем, формирователем, ключом, запоминающим блоком и нуль-органом, при этом вход звена дифференцирования и вход функционального преобразователя подключены к источнику входного сигнала управления, их выходы подключены ко входам формирователя, выход которого через ключ и запоминающий облок подключен ко входу компаратора уровня, подключенного вторым входом к источнику сигнала управления и ко входунуль-органа, выход которого подключен и5 ключу и генератору пилообразного напряжения,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Гольц М. Е. и др. Автоматизированные10 электроприводь 1 постоянного тока с широтноимпульсными преобразователями, Энергия,М 1972 г.2. Т. Л. Глазенко Импульсные полупроводниковые усилители в элсктропри водах,15 Энерп 1 я, 1965 (прототип).3. Авторское свидетельство СССР Л 365031,М. Кл." Н ОЗК 708, 1970 (прототип).аказ 12516 Изд. М 137 Тираж 899 Поднисно ЦПИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРно делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5 Типография, пр. Сапунова