Преобразователь постоянного напряжения в переменное программируемой формы с блоком управления

Преобразователь постоянного напряжения в переменное программируемой формы с блоком управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ФОРМЫ С БЛОКОМ УПРАВЛЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные модртятор , квантователь, демодулятор с управляемыми ключевыми элементами, причем квантователь вьшолиеи в виде двух групп последовательно соединенных по выходу силовых ячеек, каждая из которых представляет собой замкнутую цепь из последовательно вклю ш1щых обмотки трансфоригатора и двух Клюевых элементов, ошовые выводы одного язкатсфых образуют выходы ячеек, а также блок управления ключевыми элементами модулятора одной из групп силовых ячеек квантователя и демодулятора, аналого-цифровой блок, входом подключенный к выходу измерительного выпрямителя, которьш подключен входом к выходу демодулятора , цифровой сумматор и цифровой вычи-. татель, отличающийся тем, что с целью повышения точности регулирования :и стабилизации выходирго напряжения, он снабжен масяшабируюищм цифровым yikfiuor жителем, конпенс ующим цифровым сумматором , цифровым блоком деления, регулирующим цифровым умножителем, причем один из входом масштабирующего цифровото yhfножителя пощслючен к выходу аналого-цифрового блока, другой предназначен для подучи масштабного сигнала, а выход подключен к одному из взюдав цифрового вычитателя, компенсирующий цифровой сумматор одним из входов подключен к выходу цифроввго сумматора, цифровой блок деления одним из входов подключен к выходу компенсирующего цифрового сумматора, один из входов регулирующего цифрового умножителя подключен к выходу цифрового блока деления, а выход поразрядно (жязан с улравляюцщми электродами ключевых элементов другой группы силовых ягаеек квантователя, при этом один из входов цифрового сумматора под слючен к его выходу, другой его вход подключен к выходу цифрового ч в1Г.читателя, а другие входы цифрового вычитателя , компенофующего цифрового сумматора и 1шфрового блока деления подключены к нифо{ «ациониому выходу блока уп;0 ол равления. Од Од

,СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН,SU 303 5 А цр Н 02 М 7/48, Н 02 Р 13 18

> !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ., - ;/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3400325/24-07 (22) 25.02.82 (46) 23.05,83. Бюл. 1Р 19 (72) В.. И. Сенько, В. С. Смирнов и С. М. Фоменко (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьс-. кой социалистической революции (53) 621.314.27 (088 8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР й0 813629, кл. Н 02 М 7/48, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3230529/07, кл. Н 02 М 7/48, Н 02 P 13/18, 198). (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ ПРОГРАММИ.—

РУЕМОЙ ФОРМЫ С БЛОКОМ УПРАВЛЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные модулятор, квантователь, демодулятор с управляемыми ключевыми элементами, причем квантователь выполнен в виде двух групп последовательно соединенных по выходу силовых ячеек, каждая нз которых представляет собой замкнутую цепь из последовательно включенных обмотки трансформатора и двух клюевых знементов, силовые выводы одного «з каторых образуют выходы1 ячеек, а также блок управления ключевымн элементами модулятора одной из групп силовых ячеек квантователя и демодулятора, аналого-цифровой блок, входом подключенный к выходу измерительного выпрямителя, который подключен входом к выходу демодулятора, цифровой сумматор и цифровой вычи-. татель, отличающийся тем, что с целью повышения точности регулирования, и стабилизации выходного напряжения, он снабжен масппабирующим цифровым уьнюжителем, конпенснрующим -цифровым сумматором, цифровым блоком деления, регулирующим цифровым умножнтелем, причем один нз входом масштабнрующего цифрового умножнтеля пОдключен к Выхощ(аналОГО-циф

poBof0 блОка, другой предназначен JglK ЛОдачи масштабного сигнала, а выход подклювн к ОДНОму нз ВхОЯОВ цифровОГО вьивггателя, компенсирующий цифровой сумматор одним из входов подключен к выходу цифровего сумматора, цифровой блок деления одним из входов подключен к выходу компенсирующего цифрового сумматора, один из входов регулирующего цифрового умножителя подключен к выходу цифрового блока деления, а выход поразрядно связан с управляющими электродами. ключевых элементов другой группы силовых ячеек квантователя, прн этом один из входов цифрового сумматора подключен к его выходу, другой его вход подключен к выходу цифрового вв.читателя, а другие входы цифрового вычитателя, компенсирующего цифрового сумматора и цифрового блока деления подключены к информационному выходу блока управления.

1019566

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в преобразователь5 ных установках с кваэисинусоидальным выходным напряжением.

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий блок управления и блоки силовых ключей и позволяющий формировать квазисинусоидальное напряжение (11.

Недостатками устройства являются невозможность регулирования част ты выходного напряжения в широком диапазоне и низкое

15 быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения в переменное программируемой формы, содержащий после-.

20 довательно соединенные модулятор, квантователь, демодулятор с управляемыми ключевыми элементами, причем квантователь выполнен в виде двух групп последовательно соединенных по выходу силовых ячеек, каждая

25 из которых представляет собой замкнутую цепь из последовательно включенных обмотки трансформатора и двух ключевых элементов, силовые выводы одного из которых образуют выходы ячеек, а также блок управления ключевыми элементами модулятора одной из групп30 силовых ячеек квантователя и демодулятора, аналого-цифровой блок, входом подключенный к выходу измерительного выпрямителя, кото-, рый подключен входом к выходу демодулятора,цифровой сумматор н цифровой вычитатель(2 .. 35

Недостатком известного устройства является низкая точность.

Целью изобретения является повышение точности регулирования и стабилизации выходного напряжения, Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено масштабирующим цифровым умножителем, компенсирующим цифровым сумматором, цифровым блоком деления, регули. рующим цифровым умножителем, причем один из входов масштабирующего цифрового умножителя подключен к выходу аналого-цифрового блока, другой предназначен для подачи масштабного сигнала, а выход подключен к одному из входов цифрового вычитателя, ком- 50 пенсирующий цифровой сумматор одним из входов подключен к выходу цифрового сумматора, цифровой блок деления одним из входов подключен к. выходу компенсирующего цифрового сумматора, один из входов регу- 55 лирующего цифрового умножителя подключен к выходу цифрового блока деления, а выход поразрядно связан с управляющими электродами ключевых элементов другой группы силовых ячеек квантователя, при этом один иэ входов цифрового сумматора подключен к его выходу, другой его вход— к выходу цифрового вычитателя, а другие входы цифрового нычитателя, компенсирующего цифрового сумматора и цифрового блока деления подключены к информационному выходу блока управления.

На фиг. 1 представлена блок схема преобразователя постоянного напряжения в переменное программируемой формы; на фиг. 2— схема квантователя; на фиг. 3 — пример реализации блока управления.

Устройство содержит последовательно соединенные модулятор 1, квантователь 2, демодулятор 3 на управляемых ключевых элементах

Ф с двухсторонней проводимостью. Квантователь

2 (фиг. 2) выполнен в виде двух групп последовательно соединенных по выходу ячеек: основной (с ключами К, и К ) и дополнительной (с ключамй К. „1 и K ь1 ). Блок управления 4 соединен с входами модулятора

1, квантователя 2 и демодулятора 3, к выходу которого подключен измерительный выпрямитель 5, соединенный через аналого-цифровой блок 6 с входом масштабирующего цифрового умножителя 7, выход последнего соединен через цифровой вычитатель 8, цифровой сумматор 9, компенсирующий цифровой сумматор 10, цифровой блок деления 11, регулирующий цифровой умножитель 12 со входом квантователя 2.

Блок управления 4 (фиг. 3) включает в себя задающий генератор 13, соединенный с управляемым делителем частоты 14, счетчик длительности ступеней 15, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 16, реверсивный счетчик 17, триггер 18, триггер 19, блок сравнения 20 и логические элементы 21 — 24.

Устройство работает следуйщим образом.

Блок управления формирует последовательность двоичных кодов, воздействующую на о ключи одной группы ячеек квантователя 2, задавая мгновенное значение напряжения на выходе преобразователя путем изменения коэффициента трансформации трансформатора квантователя 2, который получает питание от модулятора. Эта же последовательность кодов поступает на один иэ входов цифрового вычитателя 8, компенсирующего сумматора 10 и цифрового блока деления 11.

Напряжение с выхода преобразователя с помощью измерительного выпрямителя 5 и аналого-кодового блока 6. преобразуется в код, масштабируется в масштабирующем цифровом умножителе 7 и вычитается из сигнала блока управления 4 в цифровом вычитателе 8. Полученная разность поступает на цифровой сум-. матор 9 где складывается с кодом суммы, полученной на выходе цифрового сумматора 9

1019566 и „=uX (3) 30

45 Щ (Х 1 "O Х "g (Х «/ ° + О ()(- RY ) 1/! в предыдущем такте работы устройства. Далее полученная сумма поступае1 на вход компенсирующего цифрового сумматора, где суммируется с кодом блока управления 4 и далее поступает на вход цифрового блока деления, 5 в котором происходит деление кода блока управления 4. Полученное отношение умножается на сигнал задания в блоке регулирующего цифрового умножителя и используется для управления ячейками другой группы ячеек квантом- 10 теля 2. 0бе группы ячеек квантователя осуществляют равномерное квантование сигнала модулятора 1, т. е. изменение кодов управления обоими группами ячеек приводит к одинаковому приращению напряжения на выхо- 15 де квантователя 2 и, соответственно, демодулятора 3.

Исходя из предложенной блок-схемы сигнал на выходе регулирующего цифрового умт ожителя 122„в текущем такте работы устрой- 20 (ства определяется по формуле

Х

Z-=й

1 (Х;+ Х- Р () .

$x-RY3 = х-RY)".,+(х,- „-а -,„); где 9.. — код сигнала задания;

Х вЂ” - код на выходе блока управления;

u" гт - — масштабный множитель;

О, ю эн

О 14 U — уровни квантования в аналогоо цифровом блоке б и квантователе 2 соответственно.

«(. — код на выходе аналого-цифрово1 го блока. 35

В нормальном режиме напряжение на выходе,демодулятора 3 соответствует коду, задаваемому блоком управления 4, что соответствует Х =R(-, при этом Z. = Я

1 1 1

Под воздействием возмущающего сигнала ч0 соответствие нарушается и значение Z- из1 меняется, приводя к изменению коэффициента трансформации трансформатора квантователя так что в следующем такте рассогласование исчезает. Докажем зто.

Напряжение на выходе преобразователя в некоторый момент времени

Щ X„ (U Nд=(и %% Х (>

1 (где ΄— амплитудное значение напряжения на выходе модулятора;

«М, Ч/. — число витков трансформатора в силовых ячейках младшего разряда основной и дополнительной групп ячеек квантователя 2.

Из выражения (1) Х/ Х и ((При отсутствии .возмущающих воздействий

Из выражений (2)-.и (3) М вЂ” — (+) U я=2, При воздействии. дестабилизирующих ф торов (U Вь(х2 Ф(/О) 2 величина реального одного переменного ряже,тветствует коду «/2 и определяется вЬ1х 0 Ó т.е. отличается от заданной на величину

SbN2 ЬЫХ 2 ЬЫХ1!

ОX -U" (о U (X ч ) Если теперь изменить величину Е на величину, соответствующую величине;Д (11 вык2 то это приведет к изменению коэффицйента трансформации трансформатора квантователя

2 так, что напряжение на выходе демодулято ра 3 вернется к заданному значению. ансли теперь снова возникнет ошибка в регулирова (U8béñç1=Uî (х5 — м 1, то величина изменения Z для компенсации воздействия должна соответствовать величине, Ь! (=0 (Х- f+U (Х "R> ) а сигнал управления . » должен соответствовать формированиЮ найряжения

U„,=U X+О,((Х-RY))+(X и (Д (5) Продолжая аналогичным образом рассуждения, получим т.е. такому напряжению должен соответствовать сигнал для компенсации возмущающего воздействия.

Используя выражение (2), (4) и (5) полу2. =Q

Х.

X,+(Х-1 Ч); „+(X,.-КУ,.) (Следовательно формируя сигнал 2 по полу

I ченной формуле, устройство позволяет стабиле зировать выходное напряжение, 10

Изменяя величину кода 6, можно регулировать выходное переменное напряжение в широких пределах. При этом необходимо соответственным образом изменять и масштабный коэффициент R.

Для более ясного представления о работе преобразователя целесообразно рассмотреть работу блока управления 4, пример реализации которого представлен на фнг. 3. Блок управления 4 вырабатывает сигнал, синхронно коммутирующие ключевые элементы преобразователя.

ПЗУ 16 содержит числа, соответствующие длительности ступеней переменного выходного напряжения, формируемого на одном такте работы всего устройства.

Работу схемы удобно рассматривать с момента времени, когда в счетчиках 15 и 17 записаны нулевые коды, а триггер 18 нахо- ° дится в состоянии "1". При этом на выходе ПЗУ 16 будет установлен код, выбираемый по адресу "0" и соответствующий длительности нулевой ступени. На счетный вход счетчика 15 непрерывно поступают импульсы опорной частоты. При наборе в счетчик 15 кода, соответствующего длительности первой ступени, сигнал с выхода блока сравнения

20 через элемент 21 поступает на суммирующий вход счетчика 17. При этем изменяется его состояние на состояние "1". Кроме того, обнуляется счетчик 15. Изменение состояния счетчика 17 вызывает изменение информации на выходе ПЗУ 16, которая теперь соответствует длительности первой ступени, а также вызывает включение источника О. в квантователе 2 (фиг. 2).

Счетчик 15 длительности. ступеней повторно заполняется импульсами генератора 13 до того момента, пока не произойдет набор кода, соответствующего длительности первой ступени, поступающего с ПЗУ 16.

Аналогичным образом происходит формирование управляющего коца счетчика 17 для всех

19566 б последующих ступеней первой четверти периода, эа исключением верхней ступени.

В ПЗУ 16 записывается число, соответству,.ющее половине длительности верхней ступени, При наборе этого кода в счетчике 15 импульс с блока сравнения кодов 20 переполняет счетчик 17 (его состояние становится "000...0"), Импульс переполнения счетчика 17 с выхода

"tP" опрокидывает триггер 18 и задним фронтом через элемент 22 вычитает единицу из счетчика. Таким образом, после формирования первой половины верхней ступени выход блока сравнения 20 показывается подключенным к вычитающему входу счетчика 17, а его состояние становится "I l I...l", т.е. с выхода

ПЗУ подается код, соответствующий длительности половины верхней ступени.

При наборе в счетчике 15 кода, соответствующего половине верхней ступени, импульс с

20 выхода блока сравнения кодов 20 поступает на вычитающий вход счетчика 17 и уменьшает его состояние на единицу и т.д.

При переходе счетчика 17 через "0" происходит переключение триггеров 18 и 19 и ана25. логично формируется отрицательная полуволна выходного напряжения. Триггер 19 н элементы 23 и 24 служат для управления работой ключей демодулятора 3. Реверс импульсов управления ключами демодулятора 3 происходит в момент перехода кривой выходного напряжения через ноль. Синхронизация реверса осуществляетсяимпудьсом с выхода "-P" счетчика 17.

Применение данного устройства позволяет обеспечить глубокое и независимое регулиро35 ванне величины выходного напряжения и его

:частоты, при этом точность стабилизации не зависит от диапазона регулирования выходного напряжения. Задержка компенсации возмущающего воздействия составляет всего один

40 такт работы устройства, что соответствует максимульно возможному быстродействию для цифровых устройств.!

0195бб

1019566

Составитель В. Миронов

Техред М.Коштура Корректор В. Гирияк редактор Н. Лазаренко

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3721/49 Тираж 687 Подвисное

ВНИИБИ Государственного комитета СССР по Ъелам изобретений и открьпнй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушюкаи наб., д. 4/5