Устройство для управления регулятором напряжения

афтффтие-тех н3 ничеонаябяиоте аБОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2010.77 (21) 2531307/24-07 (51) М, Кл,Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки Мо Государственный комитет С С С Р,по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.В. Кобзев, А,В, Тараскин и Н.М, Музыченко Научно-исследовательский институт автоматикии электромеханики при Томском .институте автоматизированныхсистем управления и радиоэлектроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМНАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электро.технике, в частности к устройствам управления статическими регуляторами, стабилизаторами напряжения переменного и постоянного токов и может найти применение в системах электропитания аппаратуры средств связи, радиоэлектроники и т.д.Известны ус.ройства для управления преобразователями содержащие задающий генератор (или каскад синхронизации от питающей сети), Формирователь тактовых импульсов, фазосдвигающее устройство и выходйой усилитель, задающий алгоритм управления 15 регулирующими органами (РО), которые осуществляют регулирование выходного напряжения путем изменения скважности его импульсов 1, 2) и 3).20К недостаткам известных устройств относится плохая форма кривой выходного напряжения, так как амплитуда импульсов выходного напряжения в течение всего времени остается макси- мальной, что влечет за собой необходимость установки больших Фильтров, которые значительно ухудшают общие массо-габаритные характеристики, сни" жают быстродействие систем, динами" 30 ческую точность регулировайия" и стабилизацииНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления регулятором переменного напряжения созвеном повышенной частоты, состоящее иэ после- довательно включенных эадагощего генератора, Формирователя тактовых импульсов, гейератора пилообразного на" пряжения, нуль-органа, ведомого автогенератора и второго канала, включенного через фазоинверсный каскад и содержащего генератор встречно-изменяющегося пилообразного напряжения, нуль-орган и ведомый автогенератор. Такое устройотвО обеспечивает управление ключевыми элементами РО двумя импульсными последовательностями, с относительным сдвигом их фазы на 360 эл, градусов, благодаря чему на выходе реализуется регулирование напряжения с однополярной реверсивной модуляцией. В этом случае весь диапазон регулирования разделяется на две зоны и в каждой из них производится регулирование напряжения способом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) 4),Недостатком устройства является ухудшение Формы кривой выходного напряжения при большой глубине регули- рования, поскольку амплитуда имйульсов выходного напряжения становится большой и для сглаживания пульсаций требуется установка мощных выходных фильтров, которые существенно снижают быстродействие систем, и, следовательно, динамическую точность регулирования, стабилизации.Цель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения регулятора, повышение быстродействия иснижение коэффициента пульсаций и нелинейных искажений при большой глубине регулирования.Поставленная цель достигается тем,что устройство для управления регулятором напряжения, включающим и мостовых коммутаторов, содержащее последовательно включенные задающий генератор и формирователь тактовых импульсов,генераторы линейно нарастающего и линейно спадающего пилообразных напряжений и по два канала управления каждым коммутатором, включающими последовательно соединенные нуль-орган и ведомый автогенератор, дополнительно снабжено согласующим устройством, цепями смещения нульорганов и формирователем блокирующихимпульсов, подключенным входом к выходам генераторов линейно изменяющихся напряжений, а выходами - к одному из входов нуль-органов, вторыевходы которых подключены к цепям смещения, причем один иэ входов ведомых автогенераторов подключен к выходу задающего генератора, а выход формирователя тактовых импульсов подключен ко входу генераторов пилообразных напряжений, в цепь питания которых через согласующий блок включен управляющий вход регулятора, При этом Формирователь блокирующих импульсов выполнен на базе импульсного усилителя с трансформаторной связью, вход которого подключен к выходу задающего "генератора.На фиг, 1 приведена блок-схемаустройства для управления регулятором напряжения; на Фиг. 2 - времен-,ные диаграммы в узловых точках схемы,устройство для управления регулятором напряжения, включающим мостовые коммутаторы 1, 2 и 3, питаемые от высокочастотного трансформатора 4, и нагрузку 5, содержит последовательно соединенные задающий генератор б и Формирователь 7 тактовых импульсов, к вводу,которого подключены генераторы лйнейно нарастающего 8 и линейно спадающего 9 пилообразных напряжений, в цепьпитания которых через согласующий блок 10 включен управляющий вход 11 регулятора. Выходыгейераторов 8 и 9 пилообразных напряжений, подключенные к Формирователю 12 блокирующих импульсов, образуют по два канала управления каждым мостовым коммутатором 1, 2 и 3, включающими последовательно соединенныенуль-органы 13 и 14 и ведомые автогенераторы 15 и 16. Входы нуль-органов 13 и 14 подключены к выходам формирователя 12 и индивидуальным цепям 5 17 смещения, а выход задающего генератора б подключен ко входам формирователя 12 и автогенераторов 15 и 16,Устройство работает следующим образом.(О, Задающий генератор б работает наповышенной частоте и формирует на выходе сигналы прямоугольной формы (Бб,Фиг. 2 а), Последние используются дляформирования в Формирователе 7 такто вых импульсов (Б фиг. 2 б), поступающих на вход генераторов 8 и 9 пилообразных напряжений, вырабатывающих линейно нарастающее (Б фиг. 2 д)и линейно спадающее (Б 9, фйг. 2 д)напряжения.При отсутствии сигнала на входе 11регулятора автогенераторы 15 и 16синхронизируются от задающего генератора б импульсами 1)ь и на их выхо де формируются импульсные последовательности П 4 и Пь (фиг. 2 в, г) дляуправления ключами коммутаторов 1, 2и 3, Причем импульсная последовательность подается с одного автогенератора (например 15) на верхнюю, смежную по цепи нагрузки, пару ключейкоммутатора (например 1), а импульсная последовательность Бь с другогоавтогенератора 16 на нижнюю пару ключей коммутатора 1, Аналогично подаются импульсы и с автогенераторов других каналов на коммутаторы 2 и 3. Приподаче входного сигнала П(фиг, 2 д),линейно-изменяющиеся напряжения Пи П, формируемые в генераторы 8 и 9, 40 смещаются относительно уровня собственного источника питания, так какпоследний соединен последовательно суправляющим входом 11 регулятора через согласующий блок 10. Каждая парануль-органов 13 и 14 настроена насобственный постоянный уровень срабатывания 1-1 Ч, который определяетсяпредварительно рассчитанным количеством (п) коммутаторов и выбраннымзначением максимального напряженияна выходе генераторов пилообразныхнапряжений, По мере изменения величины входного сигнала Бд соответственно перемещаются пилОобраэные напряжения и последовательно пересекают уровни 1-1 Ч, задаваемые цепямисмещения 17. В одной паре нуль-ор"ганов (например канала коммутатора 1),уровень срабатывания которых минимальный, происходит сравнение линей но изменяющихся напряжений с этимуровнем и на выходе вырабатываютсясигналы ПЭ (фиг. 2 е), О (фиг.2 ж)сдвинутые относительно тактов переключения задающего генератора б. При чем импульснаяпоследовательность П,сдвигается в сторону отставания, а П, - в сторону опережения. Ведомые автогенераторы, содержащие логичес-: кие элементы, автоматически переклю-, чаются с синхронизации от сигналов задающего генератора б на сигналы, поступающие от нуль-органов 13 и 14 и на выходе этих автогенераторон соответственно смещаются сигналы П.(фиг. 2 з) и П (фиг. 2 и). Управление ключевыми элементами коммутатора по такому алгоритму обеспечивает на нагрузке регулирование напряжения одной секции ШИМ-способом О(фиг,2 к) В этот момент остальные коммутаторы 2 и 3 работают по прежнему алгоритму. По мере увеличения уровня входного сигнала скважность импульсов наПряжения 01(фиг. 2 к) увеличивается, среднее значение напряжения отрицательной полярности на выходе секции 1 уменьшается. В момент сдвига импульсйых последонательностей П и 01 ь (фиг. 2 з,к) на 90 эл, градусов каждый, секция вторичной обмотки силового трансформатора 4 в коммутаторе 1 исключается из цепи нагрузки и коммутатор обеспечивает сквозную передачу энергии остальных секций к нагрузке. При дальнейшем увеличении; уровня входного сигнала импульсные последовательности О, и П, сдвигаются на угол больше 90 эл. градусов При этом секция вторичной обмотки в коммутаторе 1 включается в контур нагрузки с противоположной полярностью, т.е. Реверсируется по отношению к свое му первоначальному состоянию и по мер увеличения входного сигнала выходное напряжение регулируется ШИМ-способом уже на другом уровне Б 1 (фиг, 2 л), увеличивая среднее значение выходного напряжения в соответствии с уровнем входного сигнала Таким образом, один коммутатор обеспечивает плавное регулирование напряжения йа двух уровнях. Дальнейшее увеличение входного сигнала П 1 обеспечивает еще большее смешение линейно-изменяющихся напряжений П и Бн (фиг. 2 л).Сравнение на прежнем постоянном уровне исчезает, автогенераторы коммутатора 1 начинают работать по сигналам блокировочных импульсов П (фиг. 2 б) с формирователя 12, который вырабатывает блокирующие сигналы, совпадающие по тактам с Б (фиг, 2 б), не измененные по длительности, Длительность блокирующих импульсов должна быть минимальной, так как их ширина нлияет на увеличение нерегулируемой. эоны внутри каждого интервала ШИМ, но в то же время достаточной для надежности управления автогенераторами при исчезновении управляющих импульсов с выхода нуль-органон.Подключение формирователя 12 непосредстненно к задающему генератору позволяет точно синхронизировать моФормула изобретения 1, Устройство для управления регулятором напряжения, включающим имостовых коммутаторов, содержащеепоследовательно включенные задающийгенератор и формирователь тактовых 5 О импульсов, генераторы линейно нарастающего и линейно спадающего пилообразных напряжений и по дна каналауправления каждым коммутатором, включающими последовательно соединенные 55 нуль орган и ведомый автогенератОрро т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью, улучшения формы кривой выходного напряжения регулятора, повышения быстродействия и снижения коэф"фициентов пульсации и нелинейных ис- бО кажений при большой глубине регулирования, оно снабжено согласующимустройством, цепями смещения нульорганов и формирователем блокирующихимпульсов, подключенным входом к вы ходам генераторов линейно изменяю Менты блбкировки автогенераторов сТактовыми интервалами и, таким образом обеспечить наибольшую ширину регулируемой зоны, Применение импульс; ного усилителя с магнитной связью нсхемах формирователя блокирующих импульсов с и вторичными цепями наиболее предпочтительно, в противномслучае необходимо в, каждую вторичнуюцепь включать собственный формирователь, что усложняет схему и можетпринести к неидентичным условиям блокировки в каждом из и автогенерато рон, Фиксированное состояние автогенераторов коммутатора 1 сохраняется до тех пор, пока сравнение вновьне начнется на уровне срабатываниянуль-органов 14 этого канала. Линей"но-изменяющиеся напряжения сравниваются теперь со следующим постояннымуровнем смешения нуль-органов (напри мер канала коммутатора 2), и регули-рование н последующих двух зонах напряжения, определяемых ЭДС, секцииобмотки силового трансформатора 4,включенной в диагональ коммутатора 2, 25 осуществляется, как и в предыдущемслучае, При наличии и коммутаторов,реализуется регулирование выходногонапряжения в 2 и зонах, обеспечиваяна нагрузке О йаиболее точную аппрок- симацию входного сигнала Ои импульс-,но-модуляционным методом. Таким обра-зом, последовательно друг за другомработают все и коммутаторов, и система обеспечивает комплексное регулирование напряжения дискретными уровнями по амплитуде и плавно н каждойдискретной зоне, что.повышает быстродействие устройства, снижает коэффициенты пульсации и нелинейных искажений при большой глубине регулирования.щихся напряжений, а выходами - к одному иэ входов нуль-оргавов, вторые входы которых подключены к цепям смещения, причем один из входов ведомыхавтогенераторов" подключен к выходу задающего генератора, а выход Формирователя тактовых импульсов подключен ко входу генераторов пилообразных напряжений, в цепь питания которых через согласующий блок включен ,управляющий вход регулятора. 2. Устройство по и, 1, о т ли - "ч"а"Йщ е е с я тем, что формирователь блокирующих импульсов выполнен на базе импульсного усилителя с трансформаторной связью, вход которого подключен к выходу задающего генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Александров Ф.И. и др. Импульсные преобразователи и стабилизаторыМ., Энергия, 1970, с. 17-21.2. Шипилло В,Л. Автоматизированный вентильный электропривод. М.,Энергия, 1969, с. 168, рис . 3-9,3. Куликов С,В. и др. Дискретныепреобразователи сигналов на транзисторах. М.,.Энергия, 1972, с. 141,рис . 7-3.4, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2393262/24-07,кл. Н 02 Р 13/16, 1976.каэ 2573/9 о Филиал ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 783 ЦНИИПИ Государств по делам иэобр 3035 р Москва, ЖПодпи го комитета СС ий и открытийушская наб., д