Устройство для управления автономным инвертором напряжения

Выход генератора 2 соединен с датчиком 5 амплитуды пилообразного напря-,жения, сигнал с выхода которого при-ходит на плюсовой вход сумматора 6,5минусовой вход которого присоединенк .вспомогательному источнику 7 постоянного напряжения. Источник 7 связан также с сумматорами 8 и 9, вторые входы которых соединены с основными источниками 10 и 11 постоянногонапряжения. Источник 12 управляющегонапряжения соединен с усилителями13 и 14 постоянного тока с нормированными и разными коэффициентами передачи. Выход датчика 5 амплитудыпилообразного напряжения через усилитель 15 постоянного тока присоединен к первому плюсовому входу сумматора 16,Пилообразное напряжение с выходагенератора 2 поступает на входы компарирующих узлов 17-21 с формирователями коротких импульсов на своихвыходах, которые через элемент ИЛИ 2522 соединены с основным входом распределителя 4. Вторые входы компараторов 18-21 через ключи 23-26 связаны соответственно с источником 1 О,усилителем 13, источником 11 и усилителем 14. Второй вход компаратора17 непосредственно связан с выходомсумматора 16. Выход сумматора 6 присоединен к первым входам блоков 27 и28 сравнения. Второй вход блока 27сравнения соединен с выходом усилителя 13. Выходы сумматоров 8 и 9 соединены собтветственйо с первыми входами блоков 29 и 30 сравнения. Навторые входы блоков 28, 29 и 30 сравнения поступает сигнал с выхода сумматора 16. Выходы .блоков 27 и 28сравнения связаны через элемент И31 со входом схемы ИЛИ 32, второйвход которой соединен с выходом бло 45ка 30 сравнения. Выходы блоков 28 и29 сравнения связаны со входами схемы ИЛИ 33. Выход схемы ИЛИ 32 связанс управляющими цепями ключей 25 и 26.выход схемы ИЛИ 33 соединен с управляющими цепями ключей 23 и 24. Вторые входы компараторов 18 и 20 связаны с соответствующими плюсовымивходами сумматора 16, вторые входыкомпараторов 19 и 21 подключенык минусовым входам сумматора 16,В основе работы схемы (фиг. 2)лежит вертикальный принцип управления, Выходной развертывающий сигнал генератора 2 пилоо бра зно го напряжения, имеющий постоянную крутизну иизменяющуюся в зависимости от частоты следования импульсов генератора 1тактовых импульсов длительность,обозначен на фиг. 2 как П . Периодсигнала 11,1 соответствует при этомполупериоду выходного напряжения инвертора. Амплитуда напряжения 11постоянно фиксируется датчиком 5 амплитуды, выходной сигнал Б которогопоступает на плюсовой вход сумматораб.и из величины которого в сумматореб производится вычитание по амплитуде сигнала вспомогательного источника7 (на временных диаграммах фиг. 2напряжения блоков 6 и 7 обозначенысоответственно как Ь и 11 ).Напряжение источника 12 управляющего напряжения усиливается усилителями 13 и 14 с нормированными и разнымикоэффициентами передачи, выходные сигналы которых, обозначенные на фиг,2как Ь, и 1 через ключи 24 и 26поступают на вход компараторов 19 и21 и непрерывно сопоставляются в нихс напряжением П , Сигналы Б ,и Бисточников 10 и 11 сравниваются с Бв компараторах 18 и 20, При этомамплитуда сигналов Б оУП ,113, .В моменты равенства сопоставляемыхна входах компараторов сигналов навыходах компараторов вырабатываютсякороткие однополярные импульсы, соответствующие моментам формированияфронтов выходных импульсов,Временные диаграммы, построенныена фиг. 2 а, поясняют принцип работыустройства на нижнем частотном диапазоне, когда на полупериоде кривойвыходного напряжения формируетсямаксимальное количество импульсов(в данном случае пять импульсов наполупериоде). Амплитуда сигнала Бс выхода датчика 5 при этом близка ксвоему максимальному значению. Соответственно близок к максимальной величине сигнал на выходе усилителя 15, поступающий на первый вход сумматора 16. Коэффициент передачи К, усилителя 15 меньше едичицы, его численное значение соответствует требуемому значению стабилизируемого на выходе преобразователя среднего на полупериоде напряжения, выраженного в частях от максимально возможногозначения, принимаемого за единицурегулирования частоты. среднее эначени напряжения будет стабилизировано на уровне 0,8 от максимального, т,е, на уровне 0,8 А, где А - амплитуда выходных импульсов).Выходной сигнал сумматора 16 на нижнем частотном диапазоне превьппает напряжение П и Из с выходов сумматоров 8 и 9, йа выходе блоков 29 и 30 сравнения при этом формируютсясигналы, замыкающие ключи 23 и 24,25 и 26 (считается, что при значениях П , больших амплитуд сигналовр 6 фП, И и 6, на выходах блоков 29, 1 ч30 .и 28 сравнения формируются нулевые сигналы, в соответствии с которыми ключи 23-26 размыкаются и наоборот), На выходе блока 27 единичный сигнал формируется, если И р Пр.Таким образом, на данном поддиапазоне регулирования в сумматоре16 происходит суммирование сигналов Кр П, И ррр, -П, И я,-П, . Результирующий сигнал с выхода сумматора 16 25поступает на вход компаратора 17, в момент равенства сигналов При П компаратор 17 выдает команду на формирование передних Фронтов первых на полупериоде и задних Фронтов последних на полупериоде импульсов кривой выходного напряжения И ц . ЗаднийВИхфронт первого на полупериоде выходного импульса, как следует из кривых фиг. 2 а, Формируется в момент равенства сигналов,Пи И, передний фронт второго ло счету импульса синтезируется в момент равенства П, и П,1.и т.д. Длительность выходных импульсов начальной кривой выходногонапряжения, как следует из принципаформирования, определяются абсолютными значениями величин сигналов П,ПП , Пи И в рассматриваемом варианте закон формирования выходных импульсов на начальной частоте близок к алгоритму ИИМ. При этом КрРП ре+(П м П я +(И ра И ро)При увеличении частоты следования импульсов генератора пропорционально уменьшаются частота и амплитуда напряжения генератора 2, а так- .же сигнал И, с выхода усилителя 15.Соответственно уменьшается выходноенапряжение П, сумматора 16, передний фронт первого на полупериоде выходного импульса сдвигается к середине полупериода, длительность этого импульса уменьшается. В момент,когда амплитуда сигнала П сравняет 16 ся с напряжением И на выходе сум 3матора 8, выходной сигнал блока 29 сравнения размыкает ключи 23 и 24, в кривой выходного напряжения начинает формироваться на два импульса меньше. Передний фронт первого на полупериоде импульса выходной кривой синтезируется в моменты равенства Ии П , задний фронт этого импульса вы-, рабатывается компаратором 20 при равенстве напряжений Пи ПИСледует отметить, что размыкание ключей 23 и 24 может произойти и по команде блока 28 сравнения, что произойдет в том случае, если сигнал И с выхода сумматора 6 сравняется с выходным напряжением И сумматора 16.При дальнейшем повышении выходной частоты инвертора после того, как сигнал И 6 становится равным и затем меньшим амплитуде напряжения Иусилителя 13, возможно возникновение вышеупомянутого режима, при котором значения П и Пстанут равными между собой. В этом случае (Фиг. 2 б) сигналы с блоков 27 и 28 сравнения через элемент И 31 и затем через схему ИЛИ 32 поступают на управляющие цепи ключей 25 и 26 и размыкают их. Кривая выходного напряжения при этом начинает формироваться из одного импульса на полупериоде, временные положения фронтов которого определяются величиной выходного сигнала сумматора 16, равного КИ . В случае если изменения начального состояния блока 28 сравнения не произойдет, ключи 25 и 26 размыкаются сразу после равенства сигналов И з и И р на выходе блока 30 сравнения по команде этого блока. Амплитуда напряжения П вспомогательного источника 7 определяет величину минимального временного интервала между двумя соседними коммутациями вентилей силовой схемы к выбирается исходя из конкретных частотных свойств силовых цепей инвертора, Распределитель 4 системы управления включает в свой состав триггерное звено на входе, попеременно переключаемое из одного состояния в другое короткими однополярньрми импульсами, поступающими от компараторов 17-21 через элемент ИЛИ 22.Входной триггер распределителя 4Фсвязан с первым входом комбинационного .логического устройства распределителя на второй вход которого по)5 ступают сигналы от регистра 3, простейшего триггерного звена, принимающего за период два состояния и определяющего моменты смены полярности кривой формируемого выходного напряжения инвертора, Считая для определенности, что при формировании поло" жительной полуволны выходного напря; жения мостового инвертора включены вентили А и С, при формировании нулевой паузы - А и В, соответственно на отрицательной полуволне при форми- ровании выходных импульсов включены В и Р, на нулевой паузе - С и Р, обозначая сигнал на выходе входного 20 триггера распределителя через х, а на выходе регистра 3 через у, получаем логические уравнения, характеризующие комбинационное устройство распределителя 4 25И,1 = ху + ху = У;И = ху + ху;30М, ху+ хуИР=ху+ ху = У.Таким образом, добавление в схему известного устройства сумматора и элементов ИЛИ позволяет обеспечить качественную стабилизацию величины выходного напряжения на всеМ диапазоне регулирования частоты. При этом автоматически и с высокой точностью щ поддерживается .постоянство среднего на полупериоде значения выходного напряжения.Формула и зо бретенияУстройство для управления автономным инвертором напряжения, содержащее и усилителей, пиз которых входами соединены с источником управляющего напряжения, два элемента ИЛИ, генератор тактовых импульсов, соединенный с регистром, выходом подключенным к первому входу распределителя управляющих импульсов и к генератору пилообразного напряжения, соединенному с датчиком амплитуды пилообразного напряжения и с первыми входами 2 пкомпараторов с выходными формирователями коротких импульсов,выходы которых через первый элементИЛИ присоединены к второму входу распределителя, вторые входы всех нечетных компараторов, кроме первого, через ключи связаны с выходами соответствующих усилителей, вторые входычетных компараторов через ключи соединены с основными источниками постоянного напряжения, и сумматоров,вспомогательный источник постоянногонапряжения, соединенный с минусовым.входом первого сумматора и с первымивходами остальных сумматоров, вторыевходы которых соединены с основнымиисточниками постоянного напряжения,выходы которых подключены к первымвходам первой группы блоков сравнения, плюсовой вход первого сумматорасвязан с выходом датчика амплитудыпилообразного напряжения, выходпервого сумматора присоединен кпервым входам второй группы блоковсравнения, вторые входы всех блоковсравнения второй группы, кроме первого, соединены с первыми входамисоответствующих элементов И, первыйиз которых выходом связан с первымвходом второго элемента ИЛИ, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества стабилизациивеличины выходного напряжения, оноснабжено дополнительными сумматорами и пэлементами ИЛИ, причемпервый плюсовой вход дополнительногосумматора через п-й усилитель связанс выходом датчика амплитуды пилообразного напряжения, другие плюсовыевходы дополнительного сумматора подсоединены к вторым входам четных компараторов, минусовые входы дополнительного сумматора включены к вторымвходам всех нечетных компараторов,кроме первого, второй вход которогосвязан с выходом дополнительного сумматора и с вторыми входами всех блоков сравнения первой группы и первого блока сравнения второй группы,выход первого блока сравнения второйгруппы соединен с вторыми входамиэлементов И и с первым входом последнего дополнительного элемента ИЛИ,выходы остальных элементов И подключены к первым входам соответствующихдополнительных элементов ИЛИ, вторыевходы второго и дополнительных элементов ИЛИ связаны с выходами соответствующих блоков сравнения первой1483574 группы, выходы второго и дополнитель- парно соединенным управляющим цепямных элементов ИЛИ присоединены к по- соответствующих ключей. ставитель О.Парфеновхред М. Лидык ектор Н. Король едактор А.Лолини аказ 2846/52 Тираж 646 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10