Устройство для управления импульсным преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК БО 10568 1)5 Н 02 Г 1 7/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(21) (22) (46) а ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4375131/24-0710.02.8830.11.90.Бюл.44(71) Киевский политехнический . институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Шидловский А.К., Павлов В.Б. Тиристорные преобразователи постоянного напряжения для низковольтного электротранспорта. Киев: Наукова думка, 1982, с,165, рис.46.Синчук О.Н., Луценко И.А. Повышение надежности работы импульсных тиристорных преобразователей с искусственной коммутацией в квазиаварийных режимах. В кн.: Проблемы преобразовательной техники. Ч.1, Киев: ИЭД АН УССР. 1987, .с.217-218. 2(54 ) УСТРО 11 СТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЪСНЬК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к устройствам для управления импульсным прео разователем и предназначено для использования в системах управления преобразователями с частотно-импульсным регулированием. Цель изобретения - повышение надежности, С этой целью устройство содержит генератор 1 импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого использован как вход устройства, а выход через управляемый ключевой элемент 3 подключается к управляющему входу преобразователя 5, а также блок управления ключевым элементом 3, включающий в себя два элемента 6 и 7 сов падения, генератор 8 импульсов постоянной сравнительно высокой частоть КБ-триггер 9, одновибратор 10, и-раз рядный двоичный счетчик 11, имею1610568 510 щий вход предустановки, счетный вход,и информационных входов и выход переполнения, формирователь 12 коротких импульсов и элемент 13 задержки.Введение в устройство элементов,Образующих блок управления ключевымэлементом 3, обеспечивает строгофиксированную начальную частоту преобразователя 5, причем его включениепри достижении указанной частоты осуществляется без какой"либо задержки,независимо от скорости изменения сиг" Изобретение относится к системам; управления полупроводниковыми преоб- . разователями и может быть использовано для управления преобразователями 20 регулирующих электроприводов, преждевсего электроприводами транспортных средств.Целью изобретения является повышение надежности работы путем обеспе чения стабильной минимальной рабочей частоты преобразователя.На фиг.1 приведена Функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу (индексы на фиг.2,3 соответствуют номерам элементов в схеме на фиг. 1) .Устройство управления включает в себя генератор 1 импульсов переменной35 частоты, вход управления частотой которого является входом устройства4 предназначенным для подключения источника 2 напряжения управления, а выход генератора 1 через управляемый 40 ключевой элемент 3 связан с выходом 4 устройства, предназначенным для подключения к управляющим входам импульсного преобразователя 5, Кроме того, предлагаемое устройство содержит первый 6 и второй 7 элементы совпадения, генератор 8 постоянной частоты, КБ-триггер 9, одновибратор 10, и-разрядный двоичный счетчик 11 (в приведенном для иллюстрации примере реализации устройства п=4), Форми 50 рователь 12 коротких импульсов и элемент 13 задержки импульсов. Выход генератора 1 через формирователь 12 связан также с входом элемента 13 задержки импульсов и одним из входов55 первого элемента б, выход которого через одновибратор 10 связан с управляющим входом ключевого элемента 3,нала на входе генератора 1 импульсовпеременной частоты и, следовательно,от скорости изменения частоты выходных импульсов генератора 1. Крометого, обеспечивается частотный гистерезис, предотвращающий воэможностьвозникновения субгармонических колебаний периода импульсов на выходеустройства при значениях частоты генератора 1, приближающихся к начальной частоте. 3 ил. Выход элемента 13 задержки импульсовсвязан с входом КБ-триггера 9 и входом предустановки С счетчика 11.Выход вспомогательного генератора 8импульсов через второй логическийэлемент 7 связан со счетным входомТ счетчика 11. Другие входы логических элементов 6 и 7 и вход Я триггера 9 соединены вместе и подключенык выходу переполнения счетчика 11,минимум один из информационных входов 3; которого (в приведенном варианте - вход 0 ) подключен к выходуЯ триггера 9, а следовательно, кпотенциалу логического нуля (заземлен).Устройство работает следующимобразом,При появлении импульса на выходегенератора 1 Формирователь 12 вырабатывает короткий импульс П, аэлемент 13 задержки - импульс Цэ,задержанный относительно импульсаи, на время, не меньшее его длительности. Импульс с выхода элемента 13задержки поступает на вход предустановки С счетчика 11, в который приэтом заносится код, присутствующийна его информационных входах ЭОПЗ. При этом независимо от предшествующего состояния устройства навыходе переполнения счетчика 1 1 устанавливается единичный уровень Поткрывающий элемент 7 и на счетный вход счетчика 11 поступают импульсы от генератора 8 (П 8),имеющие постоянную сравнительно высокуючастоту Гв. При низкой частоте генератора 1 (это соответствует низкому коэффициенту заполнения и, следовательно, нИзкому выходному напряжениюпреобразователя 5) содержимое счетчика11 достигает максюума прежде,чем поякоторого формируется импульс еднничл ного уровня продолжительности о, ъ. ) 15/1 (т,е. незначительно превышающий период заданной минимальной частоты преобразователя 5), открывающий ключевой элемент. 3. Далее при сохранении частоты генератора 1 неизменной либо при ее увеличении в процессе регулирования выходного напряжения преобразователя 5 содержимое счетчика 11 в промежутках между импульсами Б не успевает достигнуть максимума, высокий уровень на его выходе переполнения не изменяется, и импульсы У беспрепятственно проходят через логический элемент 6, пере- запуская одновибратор 10 прежде, чем. его импульс успевает закончиться. В результате этого на выходе одновибратора 10,устанавливается сигнал вы" сокого уровня, поддерживающий в открытом состоянии ключевой элемент 3, преобразователь 5 при этом функционирует с частотой и коэффициентом заполнения, определяемыми импульсами с генератора 1 (диаграммы фиг.2 а, правая часть и фиг.2 б левая часть).При снижении частоты генератора 1 его импульсы поступают на вход преобразователя 5, пока. частота Й 1 не снизится до значения Г /1528/ 13, Это обусловлено тем, что при высоком уровне сигнала на выходе переполнения счетчика 11 триггер 9 постоянно находится в нулевом состоянии, в счетчик 11 импульсами Б заносится код 0000 и для достижения содержимым2счетчика 11 максимального значения 1111 необходимо поступление на его счетный вход межцу импульсами 0 1 З пятнадцати импульсов с генератора 8 (фиг.2 б), При снижении частоты Г ниже уровня йб/15 на выходе переполне-. ния счетчика 11 появляется сигнал нулевого уровня, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние, обеспечивающее предустановку в,счетчике 11 кода 0010 = 2 о, и препятствующий прохожпейию импульсов 02 на вход одновибратора 10. В результате этого через время 9 ц на выходе одновибратора 10 устанавливается нулевой уровень, ключевой элемент 3 запирается, и работа преобразователя 5 прекращается до тех пор, пока в соответствии с сигналом на входе генератора 1 его частота Й 1 вновь не повысится до ЕВ,13. 5 . 1610568 вится очередной импульс предустановки Б 1 и на его выходе переполнения установится нулевой потенциал (диаграмма П,левая часть фиг.2 а), который, во-первых, установит единичный5 уровень на выходе триггера 9 и на входе П 1 счетчика 11 и, во-вторых, блокирует элемент 7 и прекратит поступление импульсов на счетный вход счетчика 11, В таком состоянии схема фиг,1 остается до появления очередного импульса на выходе элемента 13 задержки, причем как видно из чертежей, импульс 0 не пройдет на вход одновибратора 10 через элемент 6 запертый низким уровнем сигнала П , и на выходе одновибратора 10сохранится низкий уровень, препятствующий прохождению импульсов с гене ратора 1 через ключевой элемент 3 на выход ч устройства и далее на вход преобразователя 5. Затем при появлении импульса И произойдет предустановка счетчика 11, т.е, занесение в 25 него двоичного кода 0010 :21 О, на его выходе переполнения установится единичный уровень, открывающий элемент 7, а по окончании импульса 01 триггер 9 сбросится в нуль (диаграмма П ,фиг.2 а). В таком состоянии схема фиг,1 останется, пока в результате счета выходных импульсов генератора 8 содержимое счетчика 11 не достигнет максимального значения (в данном случае - значения 11111а15 о, т.е, пока на его счетный вход не поступит 15 о -2 = 1310 импульсов. Если это произойдет до прихода очередного импульса У, т.е. 40 если частота генератора 1 останется меньшей, чем Гв /13 (где ГВ - частота генератора 8). описанный выше процесс повторится и преобразователь 5 останется выключенным. 45При увеличении частоты генератора 1 до указанного значения и превышении его создается ситуация, когда очередной импульс предустановки П,8 вырабатывается до заполнения счетчика 50 11 (диаграммы фиг.2 а, правая часть). При этом на его выходе переполнения сохранится выскоий уровень, в результате чего, во-первых, триггер 9 останется в нулевом состоянии и при пред установке в счетчик 11 будет занесен код 0000= Оо и, во-вторых, элемент 6 останется открытым, импульс Б,1 д запустит одновибратор 10, на выходе1610568 формула изо бретенияУстройство для управления импульсным преобразователем, содержащее генератор импульсов переменной частоты, вход управления частотой которого использован как вход управления устрой" ства и подключен к источнику напряжения управления, а его выход через управляемый ключевой элемент предназначен для подключения к управляющему входу преобразователя, блок управления управляемым ключевым элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены формирователь коротких импульсов, элемент задержки, генератор импульсов постоянной частоты, а блок управления управляемым ключевым элементом выполнен в виде КЗ-триггера, двух элементов совпадения, первые входы которых и 8-вход КЯ-триггера соединены с выходом переполнения п-разрядного двоичного счетчика, информационные входы которого соединены с выходом КБ-триггера, счетный вход - с выходом первого элемента совпадения, выход второго элемента совпадения через одновибратор соединен с управляющим входом управляемого ключевого элемента, причем вход формирователя коротких импульсов соединен с выходом 1 генератора импульсов переменной частоты, выход - с вторым входом второго, элемента совпадения и входом элемента /задержки, выход которого соединен с К-входом КБ-триггера и входом пред"установки и-разрядного двоичного счетчика блока управления управляемым ключевым элементом, а выход генератора импульсовпостоянной частоты соединен с вторым входом первого элемента совпадения. 1 О Подключение по меньшей мере одного из информационных входов счетчика 11 к выходу триггера 9, обеспечивая неравенство величин К и К , создает гйстерезис, устраняющий воэможность возникновения субгармонических колебаний на выходе устройства в слу че, если частота Еприблизительнр равна заданной минимальной частоте преобразователя и колеблется вокруг нее, Необходимые значения минимальной частоты преобразователя и величи ны гистерезиса обеспечиваются соответствующим выбором частоты вспомогательного генератора 8, числа разрядов счетчика 11 и его входов, подключаемых к выходу триггера 9. 30Как видно из описания работы устрой" ,сТва (и это отражено на фиг.З), данное устройство обеспечивает немедленное включение преобразователя 5 при превышении частотой генератора 1 заданно. го минимального значения Г /К 1,точ 35 ность задания которого определяется лишь стабильностью генератора 8. Таким образом, устройство выгодно отличается от устройства-прототипа боль 40 шей надежностью управчения преобразователя за счет более стабильного задания его минимальной рабочей частоты как и динамическом (за счет безынерционного включения преобразовате ля), так и в статическом режиме, поскольку стабильность генератора 8 при оавноценных материальных затратах,Таким образом, временные диаграммы сигналов в схеме на фиг. при возрастании, а затем снижении частоты Г генератора 1 соответствуют приведенным на фиг,З, где для произвольного числа разрядов и счетчика 11 и подключенных к выходу триггера 9 произвольных -х информационных входов 0; (где 0( 1и) ФиК = 2-1; К= К - ,Е 2 естественно, значительно выше стабильности порогового устройства, срабатывающего от пульсирующего напряжения, как в устройстве-прототипе..-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Производстве аказ 3743 Тираж 500 НИИПИ Государственного комитет 113035, Москвар