Устройство управления регулятором переменного напряжения со звеном повышенной частоты

О П И С А Н И Е959252ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик(5)М, Кл, Н 02 Р 13/14 Дб 05 Г 1/22 Ркударсткнный каинтет СССР но дедам нзоервтеннй н вткрцтнй.722 (088.8) Дата опубликования описания 17,09,82 овосельцев К. А, Липковский,. Л. П,Мельничук, Ю, И. Дыхненко,и Ю, В, Сидоренко(72) Авторы изобретени АН Украинской 7 лектродина с вктел 4) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕЧАСТОТЫ го устройство для управлениягуляторами, содержащее заатор и два канала из по.:Изобретение относится к преобразова тельной технике и предназначено в ком-: плексе.с регулятором для регулирования . и стабилизации переменного напряжения.Известны устройства для управления регуляторами переменного напряжения, реализующие широтно-импульсную модуляцию с генераторами линейно-развертывеющего напряжения 1-3.Однако функциональные возможности данных устройств ограничены, поскольку они позволяют регулировать фазу выходных импульсов лишь на 180 о внутри кая- дого тактового интервала.Известны. также регуляторы переменного напряжения с звеном повышенной частоты, для управления которыми необходимо иметь две встречно перемещаемые импульсные последовательности с относительным сдвигом фазы на 360 эл град, 41 и С 5 ДИзвестноподобными редающий генер следовательно включенных генератора пилообразного напряжения, нуль-органа и ведомого автогенератора, Данное устройство позволяет получить две встречно- перемещаемые последовательности с относительным сдвигом фазы на 360 эл. град. Фазосдвигающие блоки в таком уст-. ройстве построены по принципу "вертикаль- ного управления", заключающемся в сравнении управляющего и линейно-развертывающего напряжений, выделении нулевых точек посредством нуль-органов с дальнейшим формированием сигнала, т.е, на элементах непрерывного действия(6,.Однако такие устройства характеризуются недостаточной точностью и стабильностью регулирования фазового сдвига, обусловленной нестабильностью сравниваемых электрических величин напряжения питания, температурной нестабильностью элементов и нелинейностью их частотных характеристик, Применение элементов непрерывного действия (аналоговых) не позволяет обеспечить линейность фазовойрегулировочной характеристики во всем диапазоне регулирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для фазового управления, содержащее задающий гдератор, импульсный сумматор нв элементах ЗАПРЕТ, ИЛИ и двух. устройствах синхронизации, два делителя частоты и формирователи им-. пульсов управления тиристорвми регуля тора. Устройство позволяет получить регулируемый фазовый сдвиг выходных импульсов одного канала по отношению к другому нв 360 эл. град. с высокой стабильностью и точностью поддержания 1 ю фазового сдвига 71.Однако это устройство не позволяет получить две встречно перемещаемые импульсные последовательности с относительным сдвигом фазы на 360 эл, град. с высокой стабильностью к точностью под держания фазового сдвига, что ограничи- вает его функциональные возможности, в частности, для управления регулятором переменного напряжения со звеном повышенной частоты.оЦель изобретения - . повышение точносд. ти и стабильности регулирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор опорной частоты, регулируемый генератор, подключенный через первый блок синхронизации к элементу ЗАПРЕТ и через второй блок синхронизации к элементу ИЛИ, делитель частоты, соединенные с формирователями импульсов управления ткрксторами регулятора, введены трех- позиционный, переключатель и коммутатор с основными управляющими входами, выходы которого соединены со входами40 делителей частоты, причем выходы генератора опорной частоты, элемента ЗАПРЕТ и элемента ИЛИ соединены с основнымк входами, а выходы трехпозиционного переключателя - с управляющим,45 входом коммутатора. На фкг. 1 приведена блок-схема уст ройства управления; на фиг. 2 - временные диаграммы работы отдельных узлов устройства управления;. на фиг. 3 - одна 0 кз возможных схем трехпозиционного пе-. реключателя; на фиг. 4 - схема коммутатора; нв фиг. 5 - пример реализации блока синхронизации; на фиг. 6 - логический элемент ЗАПРЕТ, 55Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, регулируемый генератор 2, первый 3 и второй 4 блоки синхрони 82 4;зации, элемент ЗАПРЕТ 5, трехпозкцконный переключатель 6, элемент ИЛИ7, коммутатор 8, делители 9 и 10 частоты и формирователи 11 и 12 импульсов управления тирксторвми регулятора.Устройство работает следующим образом,Генератор 1 .опорной частоты вырабатывает на двух своих выходах импульсы13 и 14, сдвкнутые друг относительнодруга на полпериода выходной частоты .генератора. Импульсы 1.5 регулируемогогенератора 2 поступают на выходы первого 3 и второго 4 блоков скнхронкзации.Выходные .импульсы первого 3 блока.синхронизации, равные по частоте импульсам 15 регулируемого генератора 2,синхронизированные импульсами 13 единичного выхода генератора 1 опорнойчастоты, поступают на управляющий входэлемента УПРЕТ 5, на основной входкоторого поступают импульсы 13 единичного выхода генератора 1 опорной частоты,Поскольку импульсы, поступающие науправляющий вход элемента ЗДПРЕТ 5синхронизированы той же импульсной последовательностью 13, что поступает наосновной вход элемента ЗАПРЕТ 5, навыходе получают разностную импульснуюпоследовательность 16.Импульсы 15 регулируемого генератора 2, поступая на вход второго 4 блокасинхронизации, синхронизируются импульсамк 14 нулевого выхода генератора 1опорной частоты, поступающими на тактовый вход второго 4 блока синхронизации.Выходные импульсы второго 4 блока синхронизации, равные на частоте импульсам15 регулируемого генератора 2, поступают на вход элемента ИЛИ 7, на второйвход которого поступают импульсы 13единичного выхода генератора 1 опорнойчастоты.Таким образом, элемент ИЛИ 7 суммирует две импульсные последовательности, импульсы которых засинхронизиро-ваны импульсами опорных "раздвинутых"частот 13 и 14 и, следовательно, никогда не совпадают во времени (фиг, 2,17 ).Выходные импульсы 13 единичноговыхода генератора 1 опорной частоты,элемента ЗАПРЕТ 5 к элемента ИЛИ 7поступают нв основные входы коммутатора 8, на управляющие входы которого поступают сигналы с выходов трехпозиционного переключателя 6, управляемого по-5 9592 средством внешнего сигнала. Выходные имцульсы коммутатора 8 через делители 9 к 10 частоты поступают на входы соответствующих формирователей 11 и 12 импульсов управления тиристорамк регулятора.Коммутатор 8 представляет собой логическое устройство коммутирующее три импульсные последовательности 13, 17 и16, поступающие на его основные входы, 1 е на два выходных канала, в зависимости от управляющих сигналов трехпозиционного переключателя 6.Наличке разрешающего сигнала 18 (логическая "1") на первом выходе трех- И позиционного переключателя 6 обеспечивает поступление суммарной последовательности 17 импульсов, с выхода элемента ИЛИ 7 на вход делителя 9 частотыи разностной импульсной последовательности 18 с выхода элемента ЗАПРЕТ 5на вход делителя 10 частоты.Элементарный сдвиг фазы между в.ыходными сигналами формирователей импульсов управления тиристорами регуля тора появляется при добавлении или вычитании импульса с импульсной последовательности 13 и равен периоду выходной частоты генератора 1 опорной частоМПоскольку на входы делителей 9 и 10 частоты поступают суммарная 17 и разностная 16 импульсные последовательности соответственно, на выходах делителей частоты а, следовательно, к на выходах формирователей 11 и 12 импульсов управления получают две встречно перемещаемые импульсные последовательности 19 и 20 для наглядности приведены совместно с импульсной последователь ностью 21, соответствующей совпадению фазы на выходах формирователей 11 к 12 импульсов управления).Наличие разрешающего сигнала на втором управляющем входе коммутатора 6 обеспечивает поступление разностной импульсной последовательности 16 на вход делителя 9 частоты и суммарной импульсной последовательности 17 на вход делителя 10 частоты. Это приводит к фазовому сдвигу двух встречно перемещаемых импульсных последовательностей на выходах формирователей 11 к 12 импульсов управления тиристорамк регулятора в противоположную сторону. Если выходной сигнал превышает первое пороговое напряжение ( От 1), то на выходах дифференциальных усилителей 22 и 23 присутствует нулевой уровень напряжения. Это приводит к появлению уровня логической единицы на выходе первого элемента И 28 и логического нуля - на выходе второго элемента И 29. При отсутствии разрешающих сигналовна управляющих входах коммутатора 6на входы делителей 9 и 10 частоты поступает одна и та же импульсная последовательность 13 единичного выхода генератора 1 опорной частоты, чтообеспечивает заданную фиксацию фазового сдвига,Частотой генератора 1 опорной частоты определяется величина элементарного фазового сдвига. Для повышения точности регулирования фазового сдвига, генератор 1 опорной частоты работает навысокой частоте (порядка 10 -10" Гц).Для понижения частоты опорного генератора до промежуточной частоты регулятора, используются делители 9 к 10частоты.Изменение частоты 15 регулируемого генератора 2 задает скорость изменения фазового сдвига между двумя встречно перемещаемыми импульсными последовательностя ми.Трехпозиционный переключатель пред-ставляет собой схему компаратора или .порогового элемента, обеспечивающегополученке трех значений сигнала на двухего выходах соответственно: а) 1; О,б) 0; 11 в) 0; О,Трехпозиционный переключатель содержит дифференциальные усилители 22и 23, опорные диоды 24 к 25,элементы НЕ 26 и 27, первый и второй элементы И 28 и 29 соответственно.Трехпозиционный переключателв работает следующим образом.На вход 30 дифференциальных усилителей 22 и 23 поступает входной сигналОк, а наьвходы 31 и 32 - первое ивторое значение порогового напряжения,например О ) 0,1 . Состояние дифференциальных усилителей 22 и 23 зависитот величины входного сигнала О хОпорные диоды 24 и 25, включенныемежду выходами дифференциальных усилителей и общей точкой, ограничивают амплитуду выходных импульсов дифферщшиальных усилителей отрицательной полярюсти до уровня логического нуля и устанавливают положительный уровень, равный уровню логической единицы применяемого типа логических элементов.В случае, когда выходной сигнал меньше второго порогового напряжения (0С 01 ), на выходах дифференциальныхусилителей 22 и 23 формируется уровень,равный значению логической .единицы и .3значение уровнейна выходах первого ивторого элементов И 28 и 29 изменитсяна противополекное,Когда значение входного сигнала назодится между значениями первого и. вто рого порогового напряжения 01 ) О б,) 0, на выходе дифференциальногоусилителя 22 присутствует положительное напряжение (логическая "1"), а навыходе дифференциального усилителя 23 3уровень логического нуля. На входах, аследовательно, и на выходах элементовИ 28 и 29 появляется уровень логического нуля,Таким образом, в зависимости от входфного сигнала получаем определенные значения уровней на выходах первого и второго элемента И 28 и 29 соответственно:0О - "1" - О" 2306 ХЮ - .0 - 10 )О01 - "0" - 0" Выходные импульсы трехпозиционногопереключателя 6 управляют работой ком.мутатора 8, представляющего собой логическее устройство, коммутирующее триимпульсные последовательности 13, 17 и16, поступающие на его основные входы,на два выходных канала деления частоты.Коммутатор может быть выполнен,. например, по схеме, представленной на фиг. 4.Коммутатор 8 содержит логыческиеэлементы И 33-37, элемент И-НЕ 38и элементы ИЛИ 39 и 0. На входы41-43 коммутатора 8 поступают высокочастотная импульсная последовательность13, разностная импульсная последовательность 16 и суммарная последовательность17 импульсов соответственно. Выходйыеимпульсы трехпозиционного переключателя6 с выходов элементов И 28 и 29 фиг.3) поступают на входы 44 и 45 коммутатора 8 соответственно,Коммутатор 8 работает следующимобразом.При поступлении разрешающего сигнала 18 (логическая 1) с выхода элемента И 28 трехпоэицыонного переключателя 6 на вход 44 коммутатора 8,Ясуммарная последовательность 17 импуль-.сов, поступающая с выхода элементаИЛИ 7 на вход 43 коммутатора 8, проходит через элементы И 35 и ИЛИ 39(выход 46 коммутатора 8) и поступаетна вход делителя 9 частоты. Одновременно разностная импульсная последовательность 16, поступающая с выхода элемента ЗАПРЕТ 5 на вход 42 коммутатора 8,проходит через элемечты И 34и ИЛИ 40 (выход 47 коммутатора 8) ипоступает на вход делителя 10 частоты.Наличие разрешающего сигнала на втором управляющем входе 45 коммутатора8 обеспечивает поступление разностнойимпульсной последовательности 16 совхода 42 на выход 46 коммутатора 8,т.е. на вход. делителя 9 частоты черезэлементы И 33 и ИЛИ 39, а суммарной импульсной последовательности 17через элементы И 36 и ИЛИ 40 со входа42 на выход 47 коммутатора 8, т.е. навход делителя 10 частоты,При отсутствии разрешающих сигналов на управляющих входах 44 и 45коммутатора 8, на выходе элемента ИНЕ 38 формируется уровень логическойединицы и высокочастотная последовательность 13 импульсов, поступаюшая с единичного выхода генератора 1 опорнойчастоты на вход. 41 коммутатора 8, черезэлементы И 37 и ИЛИ 39 и 40 посту- .пает на выходы 46 ы 47. Таким образом,на входы делителей 9 и 10 частоты свыходов 46 и 47 коммутатора поступают одна ы та же импульсная последовательность 13, что обеспечивает заданнуюфиксацию фазового сдвига на выходахформирователей 11 и 12 импульсов упраыения.Первый 3 и второй 4 блоки синхронизации являются типовым функциональнымузлом автоматики и-измерительной техники и выполняются на основе Яб, 3 К иВ триггеров,Для примера на фиг. 5 представленаодне из возможных схем устройства синхронизации, выполненного на основе Р -триггера 48 и 49, элемент И 50. Онработает следующим образом,На вход 0 первого триггера 48 подается постоянный сигнал "Логическая единица. Как только на входе 51 появляется ымпульс, он сразу переводит первый триггер 48 в состояние "единицы", Так как прямой выход первого триггера 48 соединен со входом 1) второго триггера 49, то ближайший тактовый импульс на входе 52 опрокидывает второй триггер 49 в единицу, При этом с инверсного выхода второго триггера 49 на вход непеременного напряжения со звеном повышенной частоты. фор мула изобретенияУстройство управления регуляторомпеременного напряжения со звеном повыщенной частоты, содержащее генераторопорной частоты, регулируемый генератор, подключенный через первый блоксинхронизации к элементу ЗАПРЕТ ичерез второй блок синхронизации к элементу ИЛИ, и делители частоты, соединенные с формирователями импульсовуправления тиристорами регулятора, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с цельюповышения точности и стабильности регулирования, оно снабжено трехцозиционным переключателем и коммутаторомс основнымн и управляющими входами,,выходы которого соединены со входамиделителей частоты, причем выходы ге 1нератора опорной частоты, элемента ЗАПРЕТ и,элемента ИЛИ соединены с .основными входами, а выходы трехпозиционного переключателя - с управляющим входом коммутатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 382216, кл. Н 02,Р 13/04, 1969.2, Заявка Франции М 2.099.842,кл. Н 0213/00, 1972.3. Шипилло В. П. Автоматизированныйвентильный электропривод, "Энергия",1969, с. 168.4. Кобзев А. В., Михальченко Г. Я.,Тараскин А. В. Преобразование параметр.ров электрической энергии модуляционным методом в системах со звеном повышенной частоты. - В кн,; "Магнитновентильные преобразователи напряженияи токе, изд-во Томского университета,Томск, 1976, с. 78-93,5. Авторское свидетельство СССРМ 504287, кл. Н 02 Р 13/14, 1974.6. Авторское свидетельство СССР% 624347, кл Н 02 Р 13/14, 1978.7. Авторское свидетельство СССРМ 690602, кл, Н 02 Р 13/14, 1979,.9 050252 тактируемой установки в "нульпервого триггера 48 подается нулевой потенциал, который устанавливает его в состояние "нуль, Это состояние будет удерживаться в нем все время, пока второй триггер 49 находится в "единице. Опрокидывание в ноль" первого триггера 48 приводит к появлению сигнала "Ноль" на входе 0 второго триггера 49 и последний, очередищам тактовым импульсом также Е устанавливается в состояние "ноль". Устройство возвращается в исходное состояние. Длительность положительного импульса на прямом выходе второго триггера 49 равна адному периоду тактовых импуль сов, поступающих на вход 52, на выходе 53 элемента И 50 появляется один тактовый импульс, Таким образом, выходные, иМпульсы блока синхронизации равны по частоте импульсам, поступающим на вход уЕ 51 и совпадают по времени с тактовыми импульсами, поступающими. на вход 52 блока синхронизации.Элемент ЗАПРЕТ 5 является элементом цифровой вычислительной техники, . 2 реализующий операцию запрета, На фиг. 6 приведено условное обозначение данного . логического элемента и выражение переключательной функции на его выходе через оньюнкцию и инверсию. Применение синхронизации входных импульсов Х 2,:поступающих на управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 5, той же тактовой последовательности Х 1, что поступает на его пивной вход с единичного вда генератора 1 опорной частоты, позволяет на основе элемента ЗАПРЕТ 5 обеспечить вычитание импульсов, необходимое для работы устройства, который в этом случае используется по своему прямому назначению.1Введение в устройство новых элементов - трехпозиционного переключателя и коммутатора дает возможность получить две встречно перемещаемые импульсные 45 последовательности с относительным сдви- гом фазы на 360 эл.град. с высокой стабильностью и точностью поддержанияфазового сдвига, что позволяет использо вать его для управления регулятором Ю