Устройство для управления многофазным импульсным модулятором

)5 НО ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторское бюрПрибой(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИМНОГОФАЗНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ1)О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР в устройствах для управления преобразователями напряжения, а также во вторичных источниках питания электро- и радиоапо паратуры, Цель изобретения - улучшениегармонического состава выходного напряжения путем снижения его пульсаций. Устройство для управления содержит широтно-импульсные модуляторы 53-56.датчики работоспособности 48-51, распределитель 6 импульсов. генератор 5 импульсов и блок 11 логики. Введение до- Я полнительных элементов в блок логики позволяет при возникновении аварии в одной из преобразовательных ячеек заменить ее исправной независимо от частоты генератора тактовых импульсов. 2 ил.5 10 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах для управления преобразователями напряжения, а также во вторичных иСточниках питания электро- и радиоаппаратуры.Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряжения и повышение быстродействия устройства для управления миогофаэным импульсным регулятором.На фиг,1 приведена структурная электрическая схема устройства для управления многофазным импульсным регулятором; на фиг.2 - диаграммы напряжений блока логики при отказе работающей в данный момент ячейки.В качестве примера рассмотрим работу устройства для управления импульсным регулятором из четырех преобразовательных ячеек,Устройство для управления четырехфазным импульсным регулятором из четырех преобразовательных ячеек 1-4 содержит генератор 5 тактовых импульсов, распределитель 6 тактовых импульсов с четырьмя выходами на основе кольцевой сдвигающей схемы, содержащей О-триггеры 7-10, блок 11 логики, содержащий четыре ячейки 12-15 переключения.Каждая ячейка переключения содержит два элемента ИЛИ - первый 16 (17-19) и второй 20 (21-23), элемент НЕ 24 (25-27), одновибратор 28 (29-31), четыре элемента И - первый 32 (33-35), второй 36 (37-39), третий 40 (41-43) и четвертый 44 (45-47) соответственно, Устройство включает также четыре датчика 48 (49-51) работоспособности, измерительный орган с усилителем 52 сигнала рассогласования и четыре широтно-импульсных модулятора 53-56.Выход каждого О-триггера распределителя 6 подключен через один иэ выходов первого элемента ИЛИ последующей ячейки переключения к одному из входов первого и второго элементов И, другой вход каждого иэ которых подключен к выходу датчика работоспособности соответствующей ячейки, причем вход первого элемента И подключен непосредственно, а второй - через элемент НЕ,Выход первого элемента И соединен с информационным входом О-триггера соответствующей ячейки, выход второго элемента И соединен с другим входом элемента ИЛИ последующей ячейки переключения. Входы третьего элемента И подключены к прямому выходу О-триггера и элемента НЕ предыдущей ячейки, а выход - к одному из 15 20 25 30 35 40 45 50 55 входов второго элемента ИЛИ через одно- вибратор,Второй вход второго элемента ИЛИ соединен с аналогичными входами других ячеек переключения, образуя тактовый вход распределителя, а выход второго элемента ИЛИ подсоединен к тактовому входу О-триггера соответствующей ячейки.Инверсный выход О-триггера соединен с третьим входом первого элемента И этой же ячейки. Четвертый элемент И подсоединен своим выходом к второму входу широтно-импульсного модулятора соответствующей ячейки, а входами - к выходу датчика работоспособности и прямому выходу О-триггера соответственно этой же ячейки.Работа устройства рассматривается в режиме запуска работы с исправными ячейками, работы с отказом неработающей в данный момент ячейки, работы с отказом нескольких неработающих в данный момент ячеек, работы при отказе работающей в данный момент ячейки.В режиме запуска устройство работает следующим образом.В исходном состоянии при исправных ячейках датчики работоспособности всех ячеек находятся в единичном состоянии, При этом элементы И 36-39 характеризуют. ся нулевым состоянием выходов, Напряжение на выходах элементов И 32-35 равно также напряжению "0"(предварительно О- триггеры 7-10 обнулены), Схема в таком состоянии готова к работе,Запуск осуществляется переводом одного из О-триггеров 7-10 в единичное состояние по установочному входу Предположим, что запуск происходит по ячейке 11 (О-триггер 7 устанавливается по входу в единичное состояние), При этом на выходе элемента И 17 ячейки 13 появляется напряжение "1". С появлением последнего на втором входе элемента И 33 напряжение на его выходе становится равным напряжению "1" (это возможно, т.к. О-триггер 8 находится в нулевом состоянии и нэ инверсном выходе О-триггера 8, а следовательно, и третьем входе элемента И 33 имеется напряжение "1").Приход после момента окончания установочного импульса первого тактового импульса переводит О-триггер 8 в единичное состояние, через элемент И 45 включаются ШИМ 54 и преобразовательная ячейка 2. Одновременно уровень "1" единицы поступает на один из входов элемента ИЛИ 18 ячейки 14 переключения, подготавлиоэ О- триггер 9 к переключению в момент сл лу. ющего тактового импульса,Режим работы с исправными я с Р:1.ч 1Через время Тlп, где т - период работыраспределителя, с; и - количество ячеек распределителя б, на тактовые входы триггеровраспределителя б поступает второй импульс, который переводит в нулевое состояние О-триггер 8 и в единичное О-триггер 9, Происходит включение ШИМ 55 и преобразовательной ячейки 3 и одновременно осуществляется подготовка следующей ячейкипереключения 15 к включению следующей преобразовательной ячейки и т.д.Таким образом, работа устройства основывается на работе кольцевого сдвигового регистра, в котором сигнал "1" последовательно "обегает" все ячейки.В режиме отказа неработающей в данный момент одной или нескольких преобразовательных ячеек устройство работает следующим образом,Предположим, что в данный моментвремени работает преобразовательная ячейка 1 (О-триггер 7 находится в единичном состоянии) и в это же время приходитсигнал неисправности (или сигнал оператора), предположим ячейки 2. Датчик 49 работоспособности переводится в нулевое 10 15 20 30 35 40 45 50 55 состояние, Напряжение на входе элементаИ 33 равно напряжению "0", а на выходеэлемента И 37 - напряжению "1". Тогда напряжение с выхода О-триггера 7 поступаетчерез элемент ИЛИ 17, элемент И 37 ячейки13 переключения, элемент ИЛИ 18, элементИ 34 на информационный вход О-триггера9, На входе О-триггера 8 сохраняется нулевой уровень напряжения, и элементом И 45ШИМ 54 будет отключен. Следовательно.очередной тактовый импульс переводит Отриггер 9 в единичное состояние, и в нулевое О-триггер 7, При этом нэ третьем выходераспределителя 6 появляется импульс напряжения, затем при поступлении очередных тактовых импульсов - на четвертом ипервом выходах. Далее цикл работы приотказе одной ячейки повторяется.Таким образом, при отказе ячейки 2 соответствующий ей О-триггер 8 выводится изработы, а вместо него подключается следующий по порядку триггер 10.Отказ ещв одной ячейки приводит к аналогично описанному выше выведению изработы соответствующего О-триггера и передаче управления на следующую за неисправной ячейку переключения по приходуследующего тактового импульса,Рассмотренные выше режимы работыявляются общими с прототипом, Подробнееостановимся на следующем режиме работы,При отказе работающей в данный момент ячейки устройство работает следующим образом,Предположим что с приходеоч:одного тактового импульса в момент времени то (фиг.2) в единичное состояние переводится О триггер 8, а в нулевое - О-триггер 7 При этом преобразовательная ячейка 1 выводится из работы, а преобразовательная ячейка 2 включается в работу. Допустим, что к моменту временит=Ь+ Л 1 в преобразовательной ячейке 2 наступаетаварийная ситуация, Датчик 49 при этом переводится в нулевое состояние,На первом входе элемента И 45 появляется сигнал "0" и выходным сигналом "0" элемента И 45 произойдет отключение ШИМ 54 и вывод ячейки 2 из работы На выходе элемента И 33 появляется напряжение "0", а на выходе элемента НЕ 25 - "1". При этом (поскольку до прихода следующего тактового импульса на выходе О-триггера 8 напряжение "1") элемент И 42 ячейки переключения 1-4 переводится в единичное состояние, одновибратор 30 вырабатывает узкий импульс по переднему фронту выходного импульса элемента И 42,Выходной сигнал одновибратора 30, проходя через элемент ИЛИ 22, воздействует на тактовый вход О-триггера 9 ячейки переключения 14, и напряжение "1" с выхода О-триггера 8 ерез элементы ИЛИ 13. И 34 информационный вход О-триггера 9 в момент воемени 11 появляется на его выходе, Появление "1 на выходе О-триггера 9 включает в работу с "од ющуе преобразовательную ячейку 3, С появлением "1" ча прямом выходе О-триггера 9 на инверсном входе этого же триггера появляется сигнал "О", блокируя прохождение единичного сигнала с выхода О-триггера 8 в момент 12 прихода очередного тактового импульса, Если этого не сделать, то очередной тактовый импульс "перепишет" "1" в О-триггер 10, сохранив ее на выходе О-триггера 9, и в дальнейшем ячейки будут работать по две,Одновременно с приходом очередного тактового импульса О-триггера 8 переводится в нулевое состояние и в дальнейшем будет выведен из работы, как было описано выше, . Таким образом, введение дополнительных элементов И, ИЛИ и одновибратора позволяет переводить нагрузку при аварии на следующую ячейку не с приходом очередного тактового импульса, как в прототипе, а сразу же по сигналу датчика работоспособности. Длительность "провала" выходного напряжения по сравнению с прототипом уменьшается, что приводит к снижению уровня пульсаций и улучшению гармонического состава выходного напряжения.1705989 йааерамиы напра,неноа дпьна погана на дыноде./промой/ ив 2 Составитель О,Парфеноваедактор М,Циткина Техред М, Моргентал орректор Н,Ревска акаэ 895 Тираж 271 ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, гп гээрнэ 1 Как следует из описанного, дополнительно введенные элементы работают только при отказе работающей в данный момент ячейки, не изменяя по существу режимов работы, свойственных прототипу,Формула изобретения Устройство для управления многофаэным импульсным модулятором с й параллельно соединенными преобразовательными ячейками, содержащее широтно-импульсные модуляторы (ШИМ) по числу преобразовательных ячеек, выход каждого иэ которых предназначен для присоединения к соответствующей преобразовательной ячейке, первые входы соединены соответственно с выходом измерительного элемента, предназначенного для подсоединения входом к выходам преобразовательных ячеек, датчики работоспособности по числу преобразовательных ячеек, предназначенные для подключения к их выходам, генератор тактовых импульсов и блок логики, выполненный на основе М ячеек переключения, каждая иэ которых содержит первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы И и элемент НЕ, причем входы первого элемента ИЛИ подсоединены соответственно к выходу второго элемента И предыдущей ячейки переключения и к прямому выходу предыдущего О-триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И соответствующей ячейки переключения, вторые входы первого и второго элементов И подсоединены к выходу канального датчика работоспособности, 5 причем вход первого элемента И непосредственно и второго элемента И через элемент НЕ. а выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с информационным входом соответствующего О-тригге ра и с первым входом элемента ИЛИпоследующей ячейки переключения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения и повышения быстродействия рабо ты устройства, в каждую ячейку блокалогики введены третий элемент И, входы которого соединены с прямым выходом О- триггера и выходом элемента НЕ предыдущей ячейки соответственно, второй элемент 20 ИЛИ, соединенный первым входом, с выходом третьего элемента И через одновибратор, вторым входом - с генератором тактовых импульсов, причем выход второго элемента ИЛИ соединен с тактовым входом 25 соответствующего О-триггера, инверсныйвыход которого соединен с третьим входом первого элемента И этой же ячейки, и четвертый элемент И, выход которого подключен к второму входу ШИМ соответствующей 30 ячейки и входы - к выходу датчика работоспособности и прямому выходу О-триггера соответственно,