Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 а) 4 Н 02 М 7/4 ЕТ СССРОТКРЫТИЙ ВГФгоичФ 13, йМй 1 11,ТЕ 1,БРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ истачнику КОИамплитуды иг.) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе(53) 621 .3 6 .727 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР У 251669, кл. Н 03 К 5/153, опублик 1973.Слепов Н,Н., Дроздов В,В. Широтно-импульсная модуляция./Под ред. А.А.Булгакова. - М.: Энергия, 1978, с.161. ЯО 33248(57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение вкачестве блока управления широтноимпульсным преобразователем переменного тока. Цель изобретения - повыше ние точности и расширение функциональных возможностей. За счет введения в устройство управления блока 3инвертирующих элементов, коммутаторов 6 и 7, реверсивных счетчиков 8и 9 и блоков 4,5,10 и 11 сравнения,обеспечивается синтез ШИМ по синусо-.идальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений. 2 ил. РОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАИзобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления тиристорными или транзисторными преобразователями, и может найти применение в качестве блока управления широтно-импульсным преобразователем переменного тока.Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей.На фиг. представлена структурная схема цифрового устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.Структурная схема содержит задающий генератор 1, развертывающий счетчик 2, блок 3 инвертирующих элементов, первый блок 4 сравнения, второй блок 5 сравнения, первый 6 и второй 7 коммутаторы, первый и второй реверсивные счетчики 8 и 9 соответственно, третий блок 10 сравнения, четвертый блок 11 сравнения, формирователь 12 управляющих импульсов.Вьмод задающего генератора подключен к счетным входам развертывающего счетчика 2 и реверсивных счетчиков 8 и 9, выходы которых подключены к входам первого 4 и четвертого 11 блоков сравнения соответственно, вход блока 5 сравнения предназначен для подключения к источнику кода амплитуды, к которому через блок инвертирующих элементов подключается вход блока 10 сравнения, вторые входы блоков 4,5,10 и 11 сравнения объединены и подключены к выходу развертывающего счетчика 2, выходы блоков 5 и 10 сравнения подключены к информационным входам комму таторов 6 и 7, вьмод блока 4 сравнения подключен к управляющему входу коммутатора 7, а выход блока 11 сравнения подключен к управляющему входу коммутатора 6. Выходы коммутаторов 6 и 7 подключены к входам изменения направления счета реверсивных счетчиков 8 и 9 соответственно, выход блока 4 сравнения подключен к входу формирователя 12 импульсов управления, выход которого,предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя. Устройство работает следующим .образом.Обозначим состояния первого и второго реверсивньм счетчиков 8 и 9 целыми числами О и Осоответственно, равными числу импульсов задающего генератора 1, необходимых для приведения счетчиков в эти состоянияиз начального) за начальное состояние принимается состояние счетчиков,характеризуемое высоким потенциаломна выходе офгаршего разряда счетчи О ка и низким - на остальных. Это число берется положительным или отрицательным в зависимости от направленияк-)счета, таким образом - 2О,О 2" - 1, где К - разрядность 5 реверсивных счетчиков 8 и 9. Состояние развертывающего счетчика Ор,определенное как и для реверсивных,изменяется в течение периода несущейчастоты по линейному закону, причем 20 -2 О 2 - 1, где 6 К,г- е-(разрядность развертывающего счет"чика, высокий потенциал на выходесхем сравнения появляется при превьппении кода состояния развертывающего счетчика 2 либо кода состояния соответствующего реверсивного счетчика, либо прямогокода амплитуды, либо инверсного.На фиг.2 приведены временные З 0 диаграммы состояний и вьмодныесигналы схем сравнения.Рассмотрим работу устройства приотсутствии ограничения сигнала, создаваемого блоками 5 и 10 сравнения(например, период несущей, начинающийся с 1 ).Обозначим текущий номер периодаи, тогда длительность низкого логического уровня на выходе первого 40 блока 4 сравнения составляет7,(п) = 2 + О,)п /2 (,а длительность высокого логическогоуровняойство д пульсным ровое усширотном, содерыход кото я управ- преобразощий генера- счетчик вателтор,разве жащее зада рого чере лючен к пе ки подк вому входуформировавход котоервого блоперв о блокампульсоводключен внени управления к выходу и 13324О,(п+1) - О,(п) = -2 О (и)(4) поскольку после коммутатора 6 сигнал снимается с прямого выхода.Систему уравнений (3) и (4) можно переписать в комплексной форме умножив второе уравнение наи сложив с первым0 (и+1) = (1+13) О (п), (5) где О (и) = О,(п)+ О(п);,периодов несущей фаза колебаний совпадает с начальной, но амплитуда25 йвозрастает в (1+ Ъ )разагсйо ЭТаким образом, колебание прис. 1 (что в практике применения ШИМ всегда соблюдается) близко к гармоническому. Однако свободное движение невозможно, поскольку амплитуда колебаний со временем возрастает непрерывно, поскольку амплитуда колебаний со временем возрастает непрерывно, что при ограниченной разрядности всегда ведет к срыву. Ограничение амплитуды колебаний (при необходимости возможна и его регули 4 ровка) достигается включением блоков 5 и 1 О сравнения и коммутаторов 6 и 7.Как показано на фиг.2, блоки сравнения ограничивают зону, в которой изменение состояния реверсивных счетчиков приводит к изменению скорости его нарастания. В первой зоне (временной интервал С, й ) на информационных входах коммутаторов при 55 сутствуют низкие логические уровни, следовательно, независимо от управляющего сигнала на инверсном выходе коммутатора 7 присутствует высокий 874логический уровень, реверсивный счетчик 9 работает на сложение. Во вто 1 Ирой зоне 1 Г (1, 1) коммутатором производится инверсия управляющего сигнала, что соответствует знаку минус перед правой частью уравнения (4). В третьей зоне на информационных входах, коммутаторов присутствуют высокие логические уровниГ(временной интервал С , С), сле фдовательно, независимо от управляющего сигнала на инверсном выходе коммутатора 7 присутствует низкий логический уровень, реверсивный счетчик 9 работает на вычитание, Коммутатор 6 производит операцию ограничения с сигналом на выходе блока 11 сравнения, но направлением счета первого счетчика 8 управляет сигнал с прямого выхода коммутатора 6, что соответствует знаку "плюс" перед правой частью уравнения (3). яПоскольку интервалы времени и , характеризуемые состоянием выхода блока 4 сравнения, зависят от О,(п)согласно формулам (1) и (2), то их величины оказываются промодулированными по закону, близкому к синусоидальному, Выходной сигнал блока 4 сравнения после усиления формирователем 12 может быть использован для управления широтно-импульсным преобразователем, работающим с двух- полярной 1 ЧИМ с несущей частотой - 2 Г и модулирующей Гм агсйа Э ГГм яТаким образом, в предлагаемом цифровом устройстве производится прямой синтез 1 ЦИМ по синусоидальному закону, что позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений на 4-5 Е и осуществить прямое цифровое управление от ЭВМ, что существенно расширяет функциональные возможности.1332487 иг.2 Составитель А.Придатктор Г.Волкова Техред В,Кадар ректор Л.Бескиде аказ 3845/53 Тираж 659 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Родписное омитета СССРоткрытийкая наб., д. Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 ка сравнения, а выход предназначендля подключения к управляющему входупреобразователя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональныхвозможностей, оно снабжено блокоминвертирующих элементов, двумя коммутаторами, Двумя реверсивными счетчиками и вторым, третьим и четвертымблоками сравнения, каждый из которых первым входом соединен с выходомсчетчика развертки, второй вход вто.рого блока сравнения предназначендля подключения к источнику кодаамплитуды и через блок инвертирующихэлементов подключен к второму входутретьего блока сравнения, выходы второго и третьего блоков сравнения сое - динены с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющий вход первого коммутатора подключен к выходу четвертого блока сравнения, а управляющий вход второго коммутатора соединен с выходом первого блока сравнения, прямой выход пер вого коммутатора и инверсный выходвторого коммутатора соединены с входами изменения направления счета первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, счетные входы 15 которых соединены с выходом задающего генератора, а выходы подключены к вторым входам первого и четвертого блоков сравнения соответственно.