Устройство для управления регулятором напряжения

СОК 3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК Г 9 2398004 Н 02 М 5/12 ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В.М.Герасимов, Г.Я.Михальченко и В.Н.янчев(56) Авторское свидетельство СССР У 754635, кл, Н 02 Р 13/ 14, 1978.Авторское свидетельство СССР У 1022129, кл. Н 02 Р 13/14, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАГ 1 РЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к области электротехники и используется для управления регуляторами напряжения с многозонкой импульсной модуляцией.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения и повышение точности преобразования. Устройство содержит П параллельно включенных инверторных ячеек (ИЯ) на управляемых ключах 1. 11.4, высокочастотные трансформаторы2.1-2.л, подключенные к и последовательно соединенным выпрямительныммостам 3.1-3,и, Кроме того, устройство содержит задающий генератор7, канальный блок управления5,1-5. 0 с узлами развязки 11 иусиления 12, Введение аналого-цифрового преобразователя 6, порогового узла 8 передачи кода, счетчика 9с переменным коэффициентом счета ицифрового модулятора 10 длительности1239800 импульсов позволяет расширить на4-187, диапазон регулирования напряжения за счет сокращения неуправляемой зоны угла регулирования (угласдвига Фаз), Исключение нелинейностипороговых элементов позволяет повысить точность преобразования входноИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамуправления регуляторами напряженияс многозонной импульсной модуляцией,и может быть использовано в тех случаях, когда требуется повышенная точность преобразования и. расширенныйдиапазон регулирования.Целью изобретения является расширение диапазона регулирования выходного напряжения и повышение точностипреобразования.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управлениярегулятором напряжения; на фиг. 215временная диаграмма работы узловустройства,Устройство для управления регуля-тором напряжения (Фиг, 1) содержитИ параллельно включенных инверторных20ячеек наполностью управляемых ключах 1,1-1.4, выходы которых соединены с первичными обмотками высокочастотных трансформаторов 2.1-2,й, вто 25ричные обмотки которых подключены к11 последовательно соединенным выпрямительным мостам 3.1-3,й и подключенным к нагрузке 4, О -канальныйблок 5.1, 5.2-5.И управления, аналого-цифровой преобразователь 6 и задающий генератор 7, а каждый каналблока управления содержит пороговыйузел 8 передачи кода, счетчик 9 спеременным коэффициентом счета и циф"ровой модулятор 10 длительности импульсов с двумя выходами и входамиуправления длительностью импульсов,частотой следования импульсов и тактирующим входом. Вход порогового уз.ла 8 передачи кода подключен к выхо Оду аналого-цифрового преобразователя6, а первый выход соединен с управляющим входом счетчика 9 с переменным го сигнала, Использование одногозадающего генератора позволяет исключить наложение коммутационных паузв выходном напряжении, определяемыхвременами переключенийключей ИЯ, засет чегопри ".4 снижается коэффициентнелинейных искаженийна 10-203. 2 ил,2коэффициентом счета, тактирующий вход которого соединен с выходом задающего генератора 7 и тактирующим входом цифрового модулятора 10 длительности импульсов, вход управления длительности импульсов которого подключен к второму выходу порогового узла 8 передачи кора, а вход управления частотой следования импульсов соединен с выходом счетчика 9 с переменным коэффициентом счета, при этом выход цифрового модулятора 10 подключен к входам узлов 11 и 12 развязки и усиления, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам ключей инверторных ячеек 13.1- 13.п. (лючевой пороговый узел 8 передачи кода содержит цифровой компаратор 14 и два блокирующих узла 15 и 16, обьединенные входы которых образуют в:ход порогового узла передачи кода,:выходы цифрового компаратора 14 подключены к управляющим входам блокирующих узлов 15 и 16, выходы которых образуют первый и второй выходы порогового узла передачи кода.На Фиг, 2 обозначено: пороговые напряжения 17 и 18, соответствующие определенным кодам, диаграммы напряжения 19 и 20 1-го и 2-го каналов управления соответственно, диаграммы напряжений 21 и 22 неуправляемых блоков развития и усиления, диаграмма напряжений 23 на обмотках выходных трансформаторов неуправляемых блоков развязки и усиления, диаграмма напряжений 24 на обмотках трансформаторов управляемых блоков развязки и усиления, диаграмма напряжения 25 на первичной обмотке высокочастотного трансформатора первого канала, диаграмма напряжения 26 на выходе выпрямительного моста первого канала,9800 41,3 и 1.4, , п.1 и п,2, п.З и о.4.Выходное напряжение инверторных ячеек,так же как и напряжение выпрямительных мостов всех каналов, равнонулю, напряжение на выходе регулятора отсутствует. При возрастании входного управляющего сигнала О выше нуля (интервал времени 01,1 ) вступает в работу первый канал блока управления. На выходах блокирующего узла 15 продолжает оставаться неизменным код до момента времени 1 что сохраняет неизменной частоту счетчика с переменным коэффициентом счета, На выходах второго блокирующего узла 16 код изменяется, повторяя значения инвертированного кода аналого-цифрового преобразователя 6, Этот код действует на входах цифрового модулятора 10 длительности импульсов, который осуществляет широтно-импульсную модуляцию своего выходного напряжения 19. Это приводит к изменению фазы напряжения 24 пропорционально длительности импульсов 19. При достижении уровнем входного сигнала порогового напряжения 18 соответствующий ему код фиксируется на выходе блокирующего узла 16 с помощью цифрового компаратора 14. Поступающий на вход указанного цифрового модулятора код соответствует при этом максимальной длительности импульсов на его выходе (ц ц, фиг. 2). Напряжения 23 и 24 в этом режиме соответствуют следующему циклу замыкания ключей 1.1 и 1.2, 1.2 и 1.3, 1.3 и 1.4, 1.4 и 1.1. В результате на первичной обмотке высокочастотного трансформатора первого канала действует напряжение 25, а на выходе выпрямительного моста - импульсная последовательность 26, относительная длительность импульсов которой пропорциональна управляющему входному сигналу. С момента времени , цифровой компаратор формирует сигнал на управляющем входе блокирующего узла 15, который снимает блокиров ку и разрешает прохождение на его пергчй выход изменяющегося инверсного кода аналого-цифрового преобразователя 6. Изменяющийся код поступает на вход счетчика с переменным коэффициентом счета, который осуществляет изменение (повьппение) частоты следо" вания импульсов 19, 23 и 24 соответственно управляющему входному сигнаАналогично и для других инверторов. В рассматриваемом режиме (при 1 й 0) 55 фазы напряжений 23 и 24 совпадают, так как Тц - О, а ключи инверторов переключаются по циклу 1.1 и 1,2,3 123напряжение 27 и 28 на выходе регулятора, среднее значение мгновенногонапряжения 29 на нагрузке,Устройство для. управления регулятором напряжения работает следующимобразом,При включении питающего напряжения и отсутствии управляющего напряжения 1 задающий генератор 7 формирует импульсы заданной частоты. На 1 Овыходе аналого-цифрового преобразователя 6 действует в -разрядный двоичный код, соответствующий нулевомууровню 0 . Эта информация поступаетна цифровой компаратор пороговогоузла 8 передачи кода, который в своюочередь формирует сигнал на входахблокирующих узлов 15 и 16, на другиевходы которых подается инверсный Ф -разрядный двоичный код аналого-цифро Ового преобразователя 6. На выходеблокирующих узлов уста.навливаетсянеизменный код во всех используемыхразрядах. На выходах блокирующегоузла 15, связанного с входами счетчика с переменным коэффициентом счета, устанавливается код, определяющий начальную частоту работы счетчика, На выходе другого блокирующегоузла 16, связанного с входами цифрового модулятора 10 длительности,устанавливается код, вызывающий появление последовательности узких импульсов 19 первого канала при0и импульсов 20 второго канала при(35Узкие импульсы 19 в блоке 11 развязки и усиления преобразуются в парафазные напряжения 21 и 22, приэтом на выходном трансформаторе бло 40ка 11 действует разнополярное напряжение 23, являющееся управляющимдля ключей 1.1 и 1.3 инверторной ячейки 13,1, Аналогично и в блоке 12 развязки и усиления напряжение 19 пре 45образуется в разнополярное напряжение 24, поступающее на управляющиевходы ключей 1.2 и 1.4 инверторнойячейки 131. Положительные полуволнынапряжений 23 и 24 соответствуют50замкнутому состоянию ключей 1.1 и1.2, а отрицательные - 1.3 и 1.4 соответственно.лу. Б та же время цифровой модулятор 10 длительности импульсов формирует импульсы с неизменной длительностью (1 О д )Зта приводит к таму что с увеличением частоты скважность импульсов 19 изменяется и стремится к единице, а последовательность работы ключей к циклу 1.2 и 1.3, 1.4 и 1,1, Среднее значение напряжения на выходе выпрямительного моста 3.1 приближается к своему максимальному уровню.В момент времени 6 , определяемым пороговым напряжением с помощью цифрового компаратора 14 порогового узла передачи кода и блокирующего узла 15, Аиксируется код на выходе счетчика с переменным коэфАициентом счета, соответствующий максимальной и неизменной частоте напряжения 19, и тем самым Аиксируется цикл работы ключей инверторной ячейки 13.1, С момента времени с )вступает в работу второй канал блока управления. Его выходное напряжение представлено эпюрой 20, а выходное напряжение выпрямительного моста 3.2 эпюрой 28, С последующим ростом входного управляющего сигнала вступают в действие все каналы вплоть до и -го, каждый из которых работает по замкнутому циклу: вначале с широтно-импульсной, а затем с частотно-импульсной модуляцией, На выходе регулятора действует напряжение, равное сумме напряжения 27 первого канала, 28 второго и так далее при произвольна нарастающем входном напряжении 1 Среднее значение этого напряжения 29 по форме повторяет напряжение управления ОТаким образом, предложенное устройство по сравнению с известным при частоте работы ключей инверторных ячеек в диапазоне 10-50 КГц за счет сокращения неуправляемой зоны угла регулирования (угла сдвига Ааз) с 1-2" мкс до 0,1 мкс позволяет расширить от 4 до 18 Х диапазон регулирования выходного напряжения. Исключение нелйнейности пороговьг элементов (стабилитронов) позволяет повысить точность преобразования входного сигнала. Использование оцнога задающего генератора позволяет практически полностью исключить наложение коммутационных пауз в выходном нап.ряжении, определяемым временами переключений ключей инверторных ячеек, 10 15 20 на полностью управляемых ключах, выходы которых соединены с первичными обмотками высокочастотных трансформаторов. вторичные обмотки которых подключены к Н последовательно соединенным знпрямительным мостам, образующим выходные выводы регулятора, задающий генератор, в -канальный бпак управления, содержащий в каждом канале узлы развязки и усилия, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам ключей инвертарных ячеек о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходногонапряжения и повышения точности преобразования, ана снабжена аналогоцифровым преобразователем, каждыйканал блока управления снабжен счетчиком с переменным коэффициентом счета, цифровым модулятором длительности импульсов с двумя выходами и входами управления длительности импульсов, частотой следования импульсови тактируюшим входом, пороговым узлом передачи кода, содержащим цифровой кампаратар и два блокирующихузла объединенные входы которых образуют, вход порогового узла передачикода, выходы циАроваго компаратораподклкчены к управляющим входам блокирующих узлов, выходы которых образуют г.ервый и второй выходы порогового узла передачи кода, причем еговход подключен к выходу аналога-цифровогс преобразователя, а первый выход ссединен с управляющим входомсчетчика с переменным коэффициентомсчета, тактирующий вход которого соединен с выходом задающего генератораи с тактирующим входам цифровага модулятора длительности импульсов,вход управления длительности импульсан кОторага подключен к второму Выходу порогового узла передачи кода,а вход управления частотой следования импульсов соединен с выходомсчетчика с переменным коэАФициентомсчета при этом выходы цифрового модулятора подключены к входам узловразвязки и усиления,за счет чего при й4 снимаетсякоэффициент нелинейных искажений на10-20 Е,5Формула изобретенияУстройство для управления регулятором напряжения, содержащее д параллельна включенных инверторных ячеек1239800 ставитель А.Придатк хред О,Сопко рректорТ. Колб Редактор Р.Цицика аказ 3404/5 5 енно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, у ктная роиз вод Тираж ВНИИПИ Государ" по делам из 3035, Москва, Ж31 Подписч венного комитета СССР ретений и открытий 5, Раушская наб д, 4