Устройство для управления статическим преобразователем

:"ц ц ер иодаатичесть полуп аботы ст/24-0789, Бюл. 1 46ьное конструктобюро геофизиче ют вения на рско-техской техвсоде ампечива 10. Аени о СССР1978:СССР1,980,льн ость атичес 7/,8, ьство 7/48,ения на Измене ен ние величи нта синхроти 46 и 47 и приводит книз ацни усил изменению фа.отноах усилителительно опаемого на полу- мощносн и 4 тил Сл ГОСУДАРСТНЕККЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬПИЯМПРИ ГКНПЦ ССа(21) 44 О 2438 (22) 04,048 (46) 15.12.8 (71) Специал нопогическое ники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике Целью изобретения является.расширение области использования иповыщение надежности. По срезу импульсов на выходе амплитудного компаратора 6 обеспечивают изменение полярности напряжения на выходе второгоусилителя мощности 46, Счетчиком 20 определяют длительноснапряжения частотой ркого преобразователя и изменя этот момент полярность напря выходе второго усилителя мощн 46. По Ьронту импульсов на вь плитудного компаратора 6 обес ют изменение голярности напрг на выходе усилителя мощности Счетчиком 21 определяют длите напряжения частотой работы ст кого преобразователя и изменя этст момент полярность напряж и 4,.управляющего напризменению момеителей мощносзы напряжений на вей мощности 46 и 4орного напряжениявыходе усилителяголо = 0-180 эл. выходе усилителя мощностИзобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для управления силовыми структурами, которые трег)уют изменения фазового 5 сдвига между двумя прямоугольными цапряжециями 360 эл.град и ца +180 эл, град. относительно опорного прямоугольного напряжения. Сюда относятся регуляторы переменного и постоянного 10 тока с промежуточным звеном повышен ной частоты.Цель изобретения - расширение области использования и повышение надежности. 1 гНа фиг.1 представлена функциональная схема устройства для управления, на фиг,2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства,Устройство содержит высокочастот ный задающий генератор 1, делитель , 2 частоты, формирователь 3 треугольного напряжения, включающий последовательно соединенный элемент НЕ 4 и генератор 5 треугольного напряжения, 25 амплитудный компаратор 6, соециненный дополнительно с блоком 7 управляющего напряжения, первый ограничитель 8 импульсов, включающий, например, последовательно соединенные элемент 30 НЕ 9, инвертирующий фазосдвигающий блок 10 и двухвходовой элемент И-ПЕ 11, второй вход которого дополнительно соединен с выходом элемента НЕ 9, второй ограничитель 12 импульсов, включающий, например, последователь 35 но соединенные элемент НЕ 13, фазосдвигающий блок 14 и двухвходовоц элемент И-НЕ 15, второй вхоц которого дополнительно соединен с входом40 элемента НЕ 13, первый двухвходовой элемент И-НЕ 16, второй двухвходовой элемент И-НЕ 17, входы которого соединены с выходом первого ограничителя 8 импульсов и выходом первого15 двухвхадового элемента И-НЕ 16,первый и:второй триггеры 18 и 19, первый и второйсчетчики 20, 21 импульсов, последовател:ьно соединенные первый и второй фазосдвигающие блоки 22 и 23, третий и четвертые триггеры 24, 25,3 одинаковые первый и второй Формирователи 26, 27 обнуляющих импульсов. включают,ие соответственно элементы НЕ 28, 29, фазосдвигающие блоки 30, 31 и двухвходовые элементы И-НЕ 32, 33, вторые входы которых дополнительно соединены с выходами соответст - вующих .элементов НЕ 28, 29, элемент НЕ 34, третий ограничитель 35 импульсов, включающий, например, последовательно соединенные элемент НЕ 36,фазосдвигающий блок 37 и двухвходовой элемент И-НЕ 38, второй вход которого дополнительно соединен с входом элемента НЕ 36, четвертый ограничитель 39 импульсов, включающий фазосдвигающий блок 40 и двухвходовой элемент И-НЕ 4 1, первый вход которого соединен с выходом указанного фазосдвигающего блока 40, а второй вход с прямым выходом третьего триггера 24, третий 42 и четвертый 43 двухвходовые элементы И-НЕ, третий фазосдвигающий блок 44 и три усилителя 45, 46 и 47 мощности.На фиг2 представлены напряжения: 48 - на выходе делителя 2 частоты) 49 - на выходе первого фазосдвигающего блока 22; 50 - на выходе второго фазосдвигающего блока 23; 51 - на прямом выходе триггера 24; 52 - ца прямом выходе триггера 18, 53 - на выходе усилителя 45 мощности; 54 на прямом выходе триггера 19; 55 на выходе формирователя 3 треугольного напряжения; 56 - ца выходе амплитудного компаратора 6; 57 - ца выходе фазосдвнгающег о блока 40, 58 на выходе днухвходового элемента И-НК 41, 59 - на выходе элемента НЕ 34; ЬО - на выходе двухвхолового элсмента И-НЕ 16; Ь 1 - на выходе элемента НЕ 9, 62 - на выходе фазосдвигающего блока 10 э 63 - на выходе двухвходового элемента И-НЕ 11; 64 на выходе двухвходового элемента И-НЕ 17; Ь 5 - на выходе элемента НЕ 28 66 - на выходе фазосдвигающего блока ЗО 67 - на выходе первого Формирователя 26 оЬнуляющих импульсов; Ь 8 - на выходе второго усилителя 46 мощности; Ь 9 - на выходе элемента НЕ ЗЬ, 70 - ца выходе фазосдвигающего блока 3/; 71 - на выходе третьего ограничителя 35 импульсов;72 - на выходе третьего фаэосдвигающего Ьлока 44, 73 - на прямом выходе триггера 25 на выходе элемента НЕ 13); 74 - на выходе фазосдвигающего блока 14, 75 - на выходе второго ограничителя 12 импульсов; 76 - на выходе двухвходового элемента И-НЕ 421 77 - на выходе четвертого двухвходового элемента НК 29, 78 - на выходе элемента НЕ 29; 79 - на выходе фазосдвигающего блока 31; 80 - на выходевторого формирователя 27 обнуляющих импульсов; 81 - на выходе усилителя 47 - мощности.Устройство раЬотает следующим об- разом.Задающий генератор 1 Формирует высокочастотное напряжение, частота которого определяется стабильностью выходного напряжения статического преобразователя, для которого применяется это устройство, Обычно частота задающего генератора составляет несколько десятков или сотен мегагерц Делителем 2 частоты получают прямоугольное напряжение 48 частотой 2 Й ц, где Й ц - частота работы статического преобразователя, Два Фазосдвигающих Ьлока 22 и 23 обеспечивают сдвиг импульсов 48 на время ДС, и 41:относительно предыдущего напряжения, Импульсы напряжения с выхода второго Аазосдвигающего блока 23 поступают на тактовый вход С триггера 18, который обеспечивает на прямом выходе напряжение 52. При этом на выходе усилителя 45 мощности с выходным трансАорматором формируется напряжение 53 частотой Яи, которое в дальнейшем может быть подано на цепи управления транзисторами статического преоЬразователя. импульсы напряжения 48 с выхода де- лителя 2 частоты поступают на третий триггер 24, на прямом выходе которого Аормируется напряжение 51 частотой Йщ При этом все входы Птриггеров 18, 19, 24, 25 соединены с инверсным выходом триггера 24, чем обеспечивается синфазная работа всех триггеров и, следовательно, всех усилителей 45, 46, 47 мощности. Импульсы напряжения 49 с выхода первого Аазосдвигающего блока 22 поступают на тактовый вход С второго триггера 19, на прямом выходе которого формируется напряжение 54, применяемое в дальнейшем для получения треугольного напряжения 55. Формирователь 3 треугольного напряжения содержит элемент НЕ 4 и генератор 5 треугольного напряжения, выполняемый обычно на основе конденсатора. Генератор 5 треугольного напряжения подключен к инверсному выходу триггера 19 через элемент НЕ для повышения надежности работы (можно и к прямому выходу триггера 19 без элемента НЕ). Напряжение треугольной Формы поступает на пер 20частотой Т л,и изменять в этот л омент полярность напряжения. 68, поАронту импульсов 56 обеспечивать изменение полярности напряжения 81, Формируемого на выходе усилителя 47 мощ ности, счетчиком 21 определять длительность напряжения частотой Й ь,; иизменять в этот момент полярностьнапряжения 31, Аорл 1 ируемого на выходе усилителя 4/ мощности.30 Изменение величины управляющегонапряжения приводит, в конечномитоге, к изменению момента синхронизации усилителей 46 и 47 мощности иизменению фазы напряжений 63 и 31относительно опорного напряжения 53 35на угол 1 Ы = О - 130 эл. град. Дляустойчивой работы устройства, когда 40 45 50 51015 вый вход амплитудного компаратора 6, а на второй вход - управляющее напряжение О, с выхода блока 7 управляющего напряжения (в замкнутых системах регулирования - с блока обратной связи. На выходе амплитудного компаратора б формируется напряжение 56, логическая единица у которого Аормируется в интервалах врел.ени, когда амплитуда треугольного напряжения Ьольше управляющего напряжения Б,Идея построения описываемого устройства заключается в следующем; по срезу импульсов 56 обеспечивать изменение полярности напряжения 68, формируемого на выходе усилителя 46 мощности, счетчиком 20 определять длительность полупериода напряжения П всегда больше или меньше треугольного напряжения 55, введены четыре ограничителя 8, 12, 35, 39 импульсов, Фазосдвигающий блок 4 О обеспечивает на выходе напряжение 57,которое сдвинуто относительно напря 1 жения 54, формируемого на прямом выходе триггера 19 на время 6 з, и поступает на один из выходов двухвходового элемента И-НЕ 41. На второй вход указанного элемента 4 1 поступает напряжение 51 с выхода триггера 24. При этом на выходе двухвходового элемента И-НЕ 41 Аормируется напряжение 58. Выходное напряжение 56амплитудного ксмпаратора б инвертируется элементом НЕ 34 и поступает на один из входов первого двухвходоного элемента И-НЕ 16. На второйвход элемента И-НЕ 16 поступает напряжение 53. Длительность выходногонапряжения 60 .двухнходового элемен 1529379та И-НК 16 становится ограниченнойпо минимуму в режимах, когда напряение Ц становится постоянно больше треугольного напряжения 55 (на60 показана пунктирно минимальнаядлительность импульса в указанномрежиме), Элемент НЕ 9 инвертирует напряжение 51, формируемое на прямомвыходе триггера 24, а инвертирующийфазосдвигающий блок 10 обеспечиваетполучение на выходе импульсов 62;которые поступают на один из входовдвухвходового элемента И-НЕ 11. Навторой вход элемента И-НЕ 11 посту-пают импульсы 61 с выхода элементаНК 9, в результате чего на выходеэлемента И-НЕ 11 формируется напряжение 63, На входы (с длительностью нулевой паузы д Г) двухвходового элемента И-НЕ 17 поступают импульсы 60и 63, а на выходе получают импульсы64, длительность которых ограниченауже по минимуму и максимуму (минимальная и максимальная длительностьимпульсов показана на 64 пунктирно),что не приводит к выходу устройстваиз строя в случаях, когда управляющеенапряжение постоянно больше илименьше треугольного напряжения 55.Элемент НК 28 инвертирует 64 (получаегся напряжение 65), а фазосдвигающий блок 30 оЬеспечивает сдвигполученных импульсов, В результатеэкого выходное напряжение бб фазо 35сдвгающего блока 30 и выходное напряжение 64 двухвходового элементаИ-НЕ 17 поступают на двухвходовайэлемент И-НК 32, на выходе которогоформируются обнуляющие импульсы 67,поступающие на тактовый вход счетчика 20, т,е. обнуление счетчика 20,1,происходит по фронту импульсов 67и на выходе усилителя 46 мощностиформируется напряжение 68. В практике длительность нулевой паузы напряжения 58 выЬирается (подстраивается) исходя из получения практически 180 эл, град. фазового сдвигамежду напряжениями 53 и 68, которые формируются на выходах усилителей 45, 46 мощности, выполняемыхобычно с трансформаторами и имеющихсобственный фазовый. сдвиг. Длительность нулевой паузы напряжения 635выбирается из условия ограничениямаксимальной длительности напряжения силовой части преобразователя исоставляет несколько микросекунд,исходя из конкретных ключевых элементов силовой части преобразователя. Импульсы 54 с прямого выходатриггера 19 поступают на элементНЕ 36, а с его выхода импульсы 69поступают на фазосдвигающий блок37, на выходе которого получаются импульсы 70. Импульсы 70 и импульсы54 с прямого выхода триггера 19 поступают на двухвходсвой элементИ-НЕ 38, на выходе которого формируются импульсы 1, поступающие наодин из в адов двухвходового элемента И-НК 42, На второй вход этогоэлемента поступают импульсы 56 с выхода амплитудного компаратора 6.На вход фазосдвигающего блока 44поступают импульсы 48 с делителя 2частоты, а на его выходе формируютсяимпулвсы 72, сдвинуть 1 е относительноимпульсов 48. Импульсы 72 поступаютзатем на тактовый вход с триггера25, на прямом выходе которого и навыходе элемента ЧК 13 формируютсяимпульсы 73, Эти импульсы поступаютна вход фазосдвигающего блока 14 ина его выходе формируются импульсы74, которые совместно с проинвертированными импульса.".,и 73 поступают навходы двухвхэдового элемента И-НЕ 1.На выходе э:.;вита И-НЕ 15 формируются импульсы 75, которые обеспечивают ограничение минимальной длительности выходных импульсов амплитудного компаратора при управляющемнапряжении П всегда больше треугольного напряжения. На другой входдвухвходового элемента И-НЕ 42 поступают импульсы с выхода амплитудного компаратора 6, в результатечего на его выходе (И-НЕ 42) форми"руются импульсы 76, которые ограничены по минимуму на длительностьнулевой паузы импульсов 71. На входыдвухвходового элемента И-ЧЕ 43 поступают импульсы 75 и 76, в результаке чего на выходя формируются импульсы У., которые ограничены помаксимальной и минимальной длительности (показано пунктирными линиями), чта исключает формированиепостоянного логического нуля илиединицы,.когда управляющее напряжение Б становится меньше или большенапряжения треугольной формы 55,Полученные импульсы 77 поступают наформирователь 27 обнуляющих импульсов, в частности на элемент НК 2, 1529379 101 О 15 Формула изобретения Устройство для управления статическим преобразователем, содержащее последовательно соединенные высокочастотный задающий генератор и делитель частоты, амплитудный компаратор, один вход которого подключен к выходу формирователя треугольного напряжения, а другой вход - к выходу блока управляющего напряжения, первый и второй триггеры и первый и вто 40 рай счетчики импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования и повышения надежности, введены три фазосдвигающих блока,.третий и чет вертый триггеры, два формирователя обнуляющих импульсов,.элемент НЕ, четыре ограничителя импульсов, четыре двухвходовых элементов И-НЕ и три усилителя мощности, причем чет вертый ограничитель импульсов включает в себя фазосдвигающий блок и элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с выходам указанного фазасдвигающега блока, первый и второй фазосдвигающие блоки соединены последовательна, выход первого ограничителя импульсов ц выход первого ца выходе которого получаются импульсы 78, которые затем поступают нафазосдвигающий блок 31, формирующий на выходе импульсы 79. Импульсы77 и 79, поступающие на входыдвухвходового элемента И-ЧЕ 33,обеспечивают получение на выходе обцуляющих импульсов 80, которые поступаютна тактовый вход счетчика 2 1 иобеспечивают на выходе усилителя47 мощности напряжение 8 1. Длительность нулевой паузы импульсов 71выбирается из условия ограничениямаксимальной длительности напряжения силовой части преобразователя исоставляет несколько микросекунд,исходя из конкретных ключевых элементов .силовой части преобразователя. Длительность нулевой паузыимпульсов 75 выбирается (подстраивается) исходя из получения практически 180 эл,град. фазового сдвигамежду напряжениями 53 и 81, которыеформируются на выходах усилителей 2545, 47, выполняемых обычно с трансформаорами и имеющих собственныйфазовый сдвиг. элемента И-НЕ соединены с соответствующими входами второго элемента И-НЕ, выход делителя частоты соединен с входами первого и третьегофазосдвигающих блоков и тактовымС-входам третьего триггера, прямойвыход которого соединен с входомпервого ограничителя импульсов цвторым входом двухвходоваго элемента И - НЕ четвертого ограничителя импульсов, а инверсный выход - сВ-входами всех триггеров, выход первого фазасдвигающега блоа саедццецс тактовым С-входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с входом формирователя треугольного напряжения и входом фазасдвигающего блока четвертого ограничителя импульсов, а прямой выход - свходом третьего ограничителя импульсов, выходом соединенного с первым входом гретьего двухвхадовогаэлемента И-НЕ, выход второго фазо- .сдвигающего блока соединен с тактовым С-входам первого триггера,выходами соединенного с входами первого усилителя мощности, выход третьего фазосдвигающега блока соединенс тактовым С-входам четвертоготриггера, инверсный выход которогосоединен с входом второго ограничителя импульсов, Н- и Ы-входы всехтриггеров соединены с шиной пулевогопотенциала, выход амплитудного кампаратора подключен к входу элемецта НЕ, выходом соединенного с первымвходом первого двухвходавого элемента И-НЕ, и второму входу третьегодвухвходавого элемента И-НЕ, выходдвухвхадового элемента И-НЕ четвертого ограничителя импульсов соединен с вторым входом первого элемен-,та Р-НЕ, выход второго элементаИ-НЕ через первый формирователь абнуляющих импульсов соединен с тактовым входом первого счетчика импульсов, счетный вход которого объединенсо счетным входом второго счетчикаимпульсов и соединен с выходом задающего генератора, а выход первогосчетчика импульсов подключен квходу второго усилителя мощности,входы четвертого двухвходаваго элемента И-НЕ соедицеы с выходомтретьего двухвходаваго элемента И-ПЕи выходом второго ограничителя импульсов, а его вьхад через второйформирователь абнуляющцх импульсов1529379 подключен к входу третьего усилителя мощности,.соединен с тактовым входом второго счетчика импульсов, выход которого