Одноканальное устройство для управления -фазным преобразователем

ЯО,х Р 13 16 0Королев Цветковтельский инстромеханики автоматизирия и радиоэл ект 8)детельство13/16, 1978Е УСТРОЙСТВПРЕОБРАЗОВА ДЛЯ ЛЕМ(71) Научно-исследовтут автоматики и элепри Томском институтванных систем управлроники(54)(57) ОДНОКАНАЛЬНОУПРАВЛЕНИЯ Ь 1 -ФАЗНЫМ ч по авт.св. к 775855, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения надежности, оно снабжено блоком контроля, содержащим два 33 -триггера, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, входы которого подключены к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход каждого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с прямым выходом соответствующегоР триггера, второй вход - с выходом ло- ., гического ключа, тактовый входР -триггера соединен с выходом счетчика импульсов, а информационный вход подключен к прямому выходу последнего З1 Э-триггера регистра сдвига.С:Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления статическими преобразователями,По основному авт.св. У 775855 известно одноканальное устройство дляуправлениями -фазным преобразователем,содержащее последовательно соединенные формирователь синхронизирующихимпульсов, блок фазовой автоподстОройки частоты, генератор треугольного напряжения и блок сравнения, атакже два логических ключа и два фазорасщепителя, Блок фазовой автоподстройки частоты содержит соединенныев кольцо фазовый детектор, преобра 15зователь длительности импульсов внапряжение, управляемый генератор иделитель частоты, выполненный в видекольцевого регистра сдвига на 2 итриггерах ( п = 1,2,3,). Каждый20фазорасщепитель содержит два формирователя коротких импульсов, входыкоторых подключены к прямому и инверсному выходам логического ключа,элемент ИЛИ, счетчик импульсов ипоследовательный регистр сдвига из(в)Р -триггеров, тактовый вход которого соединен с выходом счетчика,информационный вход подключен к30прямому выходу логического ключа,а управляющие входы объединены совходами элемента ИЛИ и подключенык выходам формирователей короткихимпульсов. Выход элемента ИЛИ соединен со входом установки счетчика им- З 5пульсов, счетный вход которого подключен к выходу управляемого генератора.Прямой выход блока сравнения подключен к тактовому входу первого логического ключа, управляющие входы которо; 4 Ого соединены с выходами первого триггера делителя частоты. Инверсный выход блока сравнения подключен к тактовому входу второго логического ключа, управляющие входы которого соедииены с выходами (П+1)-го триггера делителя частоты.111Недостаток устройства - невысокая надежность, обусловленная отсутствием контроля правильности работы. Сбои вРработе устройства, вызванные неисправностью его узлов или импульсными помехами, приводят к искажению величины и формы выходного напряжения пре 55 образователя, что недопустимо для ответственных потребителей.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем контроля правильности его рабоТыеПоставленная цель достигается тем, что одноканальное устройство для управления О-фазным преобразователем снабжено блоком контроля, содержащим дваЭ -триггера, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, входы которого подключены к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход каждого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с прямым выходом соответствующего 2 -триггера, второй вход - с выходом логического ключа, тактовый входР -триггера соединен с выходом счетчика импульсов, а информационный вход его подключен к прямому выходу последнего 2 -триггера регистра сдвига.На фиг.1 представлена схема устройства для управления О-фазным преобразователем, гдето= 6; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит последовательно соединенные формирователь 1 синхронизирующих импульсов, блок 2 фазовой автоподстройки, содержащий соединенные в кольцо фазовый детектор 3, преобразователь 4 длительности импульсов в напряжение, управляемый генератор 5 и делитель частоты 6, выполненный в виде кольцевого регистра сдвига на 2 1 триггерах ( =1,2,3,), формирователь треугольного напряжения 7 и элемент сравнения 8, а также два логических ключа 9 и 10, два фазо,расщепителя 11 и 12. Тактовые входы логических ключей 9 и 10 подключены соответственно к прямому и инверсному выходам элемента сравнения 8,управляющи входы соединены с выходами 1-го и(Ч+1)-го триггеров делителя частоты соответственно. Выходы логических ключей 9 и 10 подключены соответственно к фазорасщепителям 11 и 12, каждый из которых содержит два формирователя коротких импульсов 13 и 14, элемент ИЛИ 15, последовательный регистр сдвига 16, составленный из (%-1) триггеров 17"21, и счетчик импульсов 22, выход которого подключен к тактовому входу регистра сдвига 16, тактовый вход соединен с выходом управляемого генератора 5, а вход установки соединен с выходом элемента ИЛИ 15, один вход которого соединен со входом установки триггера1095341 1 17 и подключен к выходу формирователя 14 коротких импульсов, а другойвход объединен со входом установкитриггера 17 и подключен к выходуформирователя 13 коротких импульсов,вход которого объединен с информационным входом регистра сдвига 16 иподключен к прямому выходу логического ключа, инверсный выход которогосоединен с входом Формирователя 14коротких импульсов. Блок контроля 23содержит 2 -триггеры 24 и 25, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 и 27 и элементИ 28,каждый вход которого соединенс выходом соответствующего элемента .ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, один вход элемента26 подключен к выходу логическогоключа 9, другой вход соединен с выходом 3 -триггера 24, тактовый входкоторого соединен с выходом счетчикаимпульсов 22 Фазорасщепителя 11, информационный вход подключен к прямому выходу триггера 21 регистра сдви 5 О 15 20 га 16 в Фазорасщепителе 11. Аналогичвход - к выходу 1) -триггера 25, тактовый вход которого соединен с выходомсчетчика импульсов 22 в Фазорасщепителе 12, информационный вход соединен с прямым выходом триггера 21 регистра сдвига 16 в Фазорасщепителе12. 30 На фиг. 2 приняты следующие обоз начения: 29 - импульсы на выходе формирователя 1 синхронизирующих импульсов; 30 - импульсы с выхода фазового детектора 3; 31 - напряжение на выходе преобразователя 4 длитель ности импульсов в напряжение; 32 - импульсы на выходе управляемого генератора 5; 33 - импульсы на прямом выходе 1-го триггера; а 34 - импульсы на прямом выходе Ъ+1)-го 45 триггера делителя частоты 6; 35 - напряжение на выходе генератора 7 треугольного напря;ения, 0 - управляющее напряжение; 36 - импульсы на прямом выходе элемента сравнения 8; 50 37 - импульсы на прямом выходе логического ключа 9; 38 - импульсы на выходе. формирователя 13 коротких им 55 ИЛИ 15; 41 - импульсы на выходе счетчика импульсов 22; 42 - импульсы на но одни входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 27 подключены соответственно квыходу логического ключа 10, другой пульсов; 39 - импульсы на выходе фор мирователя 14 коротких импульсов;40 - импульсы на выходе элемента прямом выходе первого Э -триггера17 последовательного регистра сдвига16; 43 - импульсы на прямом выходе(в)-го 2 -триггера 21 последовательного регистра сдвига 16; 44 - импульсы на прямом выходе 2 -триггера 24;45 - напряжение на выходе элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26; 46 - импульсы наинверсном выходе элемента сравнения8; 47 - импульсы на прямом выходелогического ключа 10; 48-50 - сигналына выходах элементов фазорасщепителя12, в том числе;,48 - импульсы напрямом выходе первого 2 -триггера 17последовательного регистра сдвига 16,49 - импульсы на прямом выходе ч)го триггера 21 последовательного регистра сдвига 16; 50 - импульсы напрямом выходец-триггера 25; 51напряжение на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27; 52 - напряжение на выходе элемента И 28. Устройство работает следующим образом. На выходе формирователя 1 снхронизирующих импульсов формируются - прямоугольные импульсы 29 со скважностью "два", которые поступают на блок 2 фазовой автоподстройки частоты. а точнее - на один из выходов фазового детектора 3, на другой вход которого поступают прямоугольные импульсы 33 со скважностью "два" с прямого выхода первого триггера делителя частоты 6. На выходе Фазового детектора 3 формируются импульсы 30, длительность которых прямо пропорциональна рассогласованию по Фазе между сигналами 29 и 33. При этом, если выходной сигнал 29 формирователя 1 синхронизирующих импульсов опережает по Фазе сигнал 33, поступающий с выхода делителя частоты 6, полярность выходных импульсов 30 Фазового детектора 3 положительная (фиг.2), если же отстает, то отрицательная.На выходе преобразователя 4 длительности импульсов в напряжение, подключенного к выходу Фазового детектора 3, Формируется,лостоянное напряжение 31, уровень которого прямо пропорционален длительности импульсов 30, т.е. рассогласованию по фазе между сигналами 29 и 33. Постоянное напряжение 31 поступает на вход управляемого генератора 5, который в установивишемся режиме генерирует импульсы32 с частотой, превьшающей частотусинхронизирующих импульсов 29 в целоечисло раз. К выходу управляемого генератора 5 подключен делитель частоты 6 на 2 п триггерах, где и- =1,2,3,5 охваченных перекрестными обратными связями. На прямом выхопе первого триггера делителя частоты 6 формируются импульсы 33, на прямом выходе (0+1)-гоО -триггера формируются им 10пульсы 34, сдвинутые относительно импульсов 33 на 90 эл.град. Пусть по каким-либо причинам частота синхронизирующих импульсов 29 увеличилась.Тогда возрастает длительность импуль 15сов 30 на выходе фазового детектора 3 и увеличится постоянное напряжение 31 на входе управляемого генератора 5. Это вызовет увеличение частоты управляемого генератора и фаза импульсов 33 и 34 на выходах делителячастоты 6 изменится так, что частотысигналов 29, 33 и 34 будут вновь равны друг другу. Таким образом, с25помощью блока 2 Фазовой автоподстройки частоты осуществляется синхронизация устройства управления, а значит и преобразователя в целом от другого источника и формируется три последовательности импульсов: высокочастотные импульсы 32, частота которых строго в целое число раз превышает частоту синхронизирующих импульсов 29, и две последовательности импуль-сов 33 и 34, синхронных с последова тельностью синхронизирующих импульсов 29 и сдвинутых относительно друг друга на 90 эл,град. Эти две последовательности импульсов поступают на Формирователь 7 развертывающего на пряжения, на выходе которого формируется треугольное напряжение двойной частоты 35. На выходе элемента сравнения 8, подключенном к формирователю развертывающего напряжения,45 в момент равенства треугольного напряжения 35 с управляющим О формируются прямой и инверсный сигналы 36 и 46, которые поступают на тактовые входы логических ключей 9 и 10 50 соответственно. На управляющие входы логического ключа 9 поступают прямой и инверсный сигналы с выхода первого триггера делителя частоты 6. Переключение логического ключа 9 проис ходит при подаче на его тактовыйвход сигнала ло гиче с кои 1 , т . е , передний фронт импульсов 36 опреде ляет фазу прямоугольных импульсов37, Формируемых логическим ключом9. На управляющие входы логическогоключа 10 поступают прямой и инверсный сигналы с выхода (0+1)О -триггера делителя частоты 6, Переключениелогического ключа 10 происходит также при подаче на его тактовый входсигнала логической "1", так как передний фронт импульсов 46 определяетфазу прямоугольных импульсов 47, Формируемых логическим ключом 10. Такимобразом, на выходах логических ключей9 и 10 формируются две однородныепоследовательности прямоугольных импульсов 37 и 47, регулируемых по фазе. При изменении управляющего напряжения 1от 0 до амплитуды треугольного напряжения фаза выходных импульсов 37 логического ключа 9 изменяетсяна 90 эл.град, в сторону отставания,а фаза выходных импульсов 47 логического ключа 10 - на 90 эл.град. в сторону опереженйя относительно сигнала29, снимаемого с выхода формирователя1 синхронизирующих импульсов,К выходам логических ключей 9 и 10 подключены соответственно Фазорасщепители 11 и 12, формирующие (э)- Фазные последовательности управляющих импульсов, Оба Фазорасщепителя построены по одной и той же схеме, поэтому принципы Формирования (щ)- фазной последовательности управляюцих импульсов рассмотрим на примере фазорасщепителя 11, подключенного к выходам логического ключа 9. Пусть в результате предыдущих переходных процессов все триггеры регистра сдвига 16 находятся в нулевом состоянии, а сигнал 37 на прямом выходе логического ключа 9 принимает состояние "1". В этот момент на выходе формирователя 13 коротких импульсов возникает короткий импульс 38, который поступает на установочный вход "5" триггера 17 последовательного регистра сдвига 16 и на вход элемента ИЛИ 15. С выхода элемента ИЛИ 15 импульс 40 поступает на вход установки "К" счетчика импуль. сов 22 и переводит его в состояние "0". Поскольку время срабатывания счетчика имеет конечную длительность, то возможна ситуация, когда "1" с выхода счетчика 22 сразу после перек-. лючения логического ключа 9 поступает на тактовый вход "С" триггера 17 и происходит его ложное срабатывание,Посылкой короткого импульса 38 на установочный вход "3" триггера 17 ложные срабатывания исключаются, На счетный вход счетчика 22 непрерыв но поступают. высокочастотные импульсы 32 с выхода у.1 равляемого генератора 5. При заполнении счетчика на тактовые входы 11 С 1 всел триггеров регистра сдвига 16 поступают импуль 0 сы 41. Но переключается при этом только триггер 17 (сигнал 42 на фиг.2), так как только на его информационном входе "Д" сигнал изменился с "0" на "1". Затем счетчик возвращается в15 нулевое состояние, вновь заполняется, 1 при этом переключается следующий триггер 18 регистра сдвига, далее процессы протекают аналогично. За полпериода частоты синхронизирующего напряжения 29 счетчик 22 успевает20 заполниться Ф раз. При этом переключаются все триггеры регистра сдвига, так что сдвиг по фазе между выходными импульсами двух соседних триггеров регистра сдвига, а также между импульсами с выходов логического ключа 9 и триггера 17 составляет 180/щ эл. град. Чем выше частота управляемого генератора, тем больше емкость счетчи. ка и тем точнее выдерживается требуе- ЗО мый фазовый сдвиг, т.е. тем выше симметрия управляющих импульсов. При переключении логического ключа 9 в нулевое состояние формируется короткий импульс 39 на выходе формирователя 35 14 коротких импульсов, который, поступая на установочный вход Я" триггера 17 младшего разряда регистра сдвига, удерживает его в единичном состоянии до тех пор, пока импульс 40 40 с выхода элемента ИЛИ 15 не подготовит счетчик импульсов 22 к приему импульсов от управляемого генератора 5. При заполнении счетчика на его выходе формируется сигнал 1 и триг 11 11 45 гер 17 переводится в нулевое состояние. Послегп-го заполнения счетчикапереключится триггер старшего разряда 21, формируяа-ю последовательность однофазных импульсов 43 (для50 определенности взято 1 п =6 и сдвиг по фазе между двумя соседними однофазными последовательностями импульсов составляет 30 эл.град.), На вы- ходе 13 -триггера 24 в блоке контроля 23 формируется Ог 1+1)-я последовательность импульсов 44, сдвинутая на180 эл,град. относительно первй последовательности импульсов 37 с выхода логического ключа 9. Таким образом, при нормальной работе устройства сигналы 37 и 44, поступающие навходы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26,находятся в противофазе и на еговыходе практически постоянно присутствует уровень логической "1". Только в момент изменения сигнала 37 навыходе логического ключа 9, сигнал45 на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 26 кратковременно может принятьзначение логического "0" вследствиеконечного времени переключения элементов схемы и ошибки за счет дискретизации,Аналогично с помощью логическогоключа 10 и фазорасщепителя 12 формируется втораяй -фазная последовательность управляющих импульсов, а навыходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27формируется сигнал 51.Сигналы 45 и 51 с выходов элементов ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 и 27 поступают на входе элемента И 28, к выходу которого подключен конденсатор С,который устраняет кратковременныеизменения сигнала на выходе элементаИ 28, вызванные конечным временемпереключения элементов схемы и ошибкой за счет дискретизации. Таким образом, при нормальной работе устройства сигнал 52 на выходе элементаИ 28 будет иметь значение логической "1".В случае поступления импульснойпомехи на тактовый вход регистра сдвига 16 в фазорасщепителе 11 (сигнал .41), например, в момент времени 1триггер 21 переключится импульсом помехи, а следующий тактовый импульсггереключит Э -триггер 24 в блоке конт.роля. В результате сигнал 37 на выходе логического ключа 9 и сигнал 44на выходец -триггера 24 становитсяодинаковым, а на выходе элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 появится уровеньлогического "0" (сигнал 45), что,всвою очередь, вызывает появление логического "0" на выходе элемента И 28(сигнал 52). В случае неисправности элементов фазорасщепителя (например, счетчика 22 или одного из триггеров регистра сдвига 16 в фазорасщепителя 12 в момент времени 12) после переключения логического ключа 10 сигнал 47 на егс выходе изменится, а сигнал 50 на вы 1095341 10ходеЯ-триггера 25 в блоке контроля останется прежним, В результате на выходе элемента ИСКЛЮЧАКЦЕЕ ИЛИ 27 появится уровень логического "0" (сигнал 51), что приводит к появлению логического "0" на выходе элемента И 28 (сигнал 52).Неисправность логического ключа (например, логического ключа 9) при" водит к тому, что после возникновения 10 неисправности (момент времени,) он не переключается и на его.выходе постоянно поддерживается уровень логического "0" (сигнал 37). В то же время триггеры регистра сдвига в фазорасщепителе 11 продолжают переключать. ся до тех пор, пока все они не установятся в нулевое состояние. Следу " щий тактовый импульс вызовет переключением) -триггера 24 в блоке контроля 20 и на его выходе появится сигнал 44 логического "0". В результате . на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 появится уровень логического "0" (сигнал 45), что приводит к появлению логического "0", на выходе элемента И 28 (сигнал 52).Таким образом, сбой или неисправность устройства приводит к появлению уровня логического "0" на выходе элемента И 28 в блоке контроля.Введение в устройство для управлениял 1-фазным преобразователем блока контроля позволяет осуществлять постоянный контроль за правильностью работы устройства и своевременно обнаруживать практически любую неиспрвность или сбой. Благодаря этому существенно. повышается надежность устройства управления.1095341 за 37 Л 33 Составитель Н. Савиноваактор Т. Веселова Техред Т.Маточка Косс орре Тираж 66 ИИПИ Государс по делам изоб Москва, Ж,7 39 Зак 11303 Филиал ППП Б Ж 37 38 39 И фЯ Подписноенного комитета СССРтений и открытийаушская наб., д. 4/5,Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4