Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем

Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к системам управления транзисторными и тиристорными преобразователями, и может найти применение дпя управления преобразователями источников вторичного электропитания . Цель изобретения - расишрение диапазона частоты модуляции. Устройство содержит задающий генератор 1, два счетчика импульсов 2,4, управляемый делитель частоты 3, два триггера 5,6, два реверсивных счетчика 9, 10, два вычитающих счетчика ( к taiamiuxy мйа частот 11, 12, два триггера 13, 14, четыре элемента И 7, 8, 15, 16, два формирователя импульсов управления 17, 18. Применение вычитаюпшх счетчиков совместно с реверсивными дает возможность реализовать цифровые аналоги динамических звеньев, что позволяет аппаратным способом организовать щиротно-импульсную модуляцию (И111М) по синусоидальному закону. Применение управляемого делителя частоты дает возможность реализовать управление модулирующей частотой выходного напряжения при - стабильной несущей частоте . Осуществление прямого синтеза ШИМ по синусоидальному закону с помоо1ью 1Ц1фроБьгх звеньев, выполненных на счетчиках с одновременной реализацией возможности управления модуляцией частоты при стабильной несущей, позволяет обеспечить возможность изменения модулирующей частоты в устройствах для управления преобразователями , работающими с однотактной иММ второго рода, и делает возможным реализацию цифрового управления преобразователями от ЭВМ, 2 нп. & (Л О5 05 i4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 03 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4169652/24-07 (22) 29.12 ° 86 (46) 23.12.88. Бюл. Р 47 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) О.Л.Рыжиков, В,И.Ыарабыров, И,М.Гарифуллин и А.В.Черников (53) 621,314.27(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 1332487, кл. Н 02 M 7/48, 1985, (54) ЦИ©РОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления транзисторными и тиристорными преобразователями, и может найти применение для управления преобразователями источников вторичного электропитания. Псль изобретения — расщирение диапазона частоты модуляции.

Устройство содержит задающий генератор 1, два счетчика импульсов 2,4, управляемый делитель частоты 3, два триггера 5,6, дна ренерсивных счетчика 9, 10, два нычитающих счетчика

„„Я0„„1446674 А 1

ll, 12, два триггера 13, 14, четыре элемента И 7, 8, 15> 16, два формирователя импульсов управления 17, 18, Применение вычитающих счетчикон совместно с реверсивными дает возможность реализовать цифровые аналоги динамических звеньев, что позволяет аппаратным способом организовать ииротно-импульсную модуляцию (ИП1М) по синусоидальному закону. Применение управляемого делителя частоты дает воэможность реализонать управление модулирующей частотой выходного напряжения при.стабильной несущей частоте, Осуществление прямого синтеза

ШИМ по синусоидальному закону с помощью цифровых звеньев, выполненных на счетчиках с одновременной реализацией нозможности управления модуляцией частоты при стабильной несущей, позволяет обеспечить возможность изменения модулирующей частоты в устройствах для управления преобразователями, работающими с однотактной

ШИМ второго рода, и делает возможным реализацию цифрового управления преобра онателями от ЭВМ, 2 ил.

1446674

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления тиристорными и транзисторными преобразователями с широтна-импульсной модуляцией (П)ИИ).

Целью изобретения является расширение диапазона частоты модуляции.

На фиг. 1 представлена структурная схема. устройства; на фиг, 2диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит задающий генератор ), первый счетчик 2, управляемый делитель 3 частоты, второй счетчик 4, Т-триггеры 5 и б, элементы

И 7 и 8, реверсивные счетчики 9 и )О, вычитающие счетчики 11 и 12, R,Sтриггеры 13 и 14, элементы И 15 и 16 и формирователи 17 и 18 импульсов управления. 20

Выход генератора 1 подключен к входу счетчика 2, к счетным входам счетчиков ll и 12 и к счетному входу делителя 3, входы управления которо- 25 го подключены к эадатчику частоты, а его выход — к счетным входам счетчиков 9 и 10 и к входу счетчика 4. Выход счетчика 2 подключен к входам записи счетчиков 11 и 12 и R-входам триггеров 13 и 14, S-входы которых соединены соответственно с выходами счетчиков 11 и 12, информационные входы последних подключены к выходам счетчиков 9 и 10, Выход триггера 13 соединен с входом разрешения счета счетчика 10, а выход триггера 14— с входом разрешения счета счетчика

9, информационные входы счетчиков 9 и 10 подключены к задатчику кода амплитуды. Выход счетчика 4 соединен с тактовым входом триггера 5 и с одним из входов элементов 7 и 8. Прямой выход триггера 5 подключен к входу управления направлением счета счетчика 9 и второму входу элемента

7. Инверсный выход триггера 5 подключен к входу управления направлением счета счетчика 10 и к входу триггера 6, прямой выход которого соединен с входом элемента 15, а инверсный — с входом элемента 16, дру" гие входы элементов 15 и 16 подключены к выходу триггера 14. Выход элемента 7 подключен к входу записи

55 счетчика 10 и R-входу счетчика 9, выход элемента 8 — к входу записи счетчика 9 и К-входу счетчика 10, а выходы элементов 15 и 16 соединены соответственно с входами формирователей 17 и 18.

Устройство работает следующим образом, Обозначим состояние первого и второго реверсивных счетчиков 9 и 10 целыми числами 11 и U,„ равными числу импульсов задающего генератора 1, необходимых для приведения счетчиков в это состояние из начального, т.е.

U<, U а 2", где К - разрядность реверсивным счетчиков. Счетчик 2 формирует короткие импульсы (Ug на фиг. 2). с частотой следования f. g =

= 2 f., где К вЂ” частота задающего генератора, 1 — разрядность счетчика 2, равная разрядности вычитающих счетчиков 11 и 12. Каждый импульс с .выхода счетчика 2 устанавливает триггеры 13 и 14 и переписывает текущее значение кода в счетчиках 9 и 10 в счетчики 11 и 12, Счетчик 4 формирует короткие импульсы U 4 (фиг. 2) с частотой следования f. = f.>/(2 (() и с помощью триггера 5 и элементов 7 и 8 четыре раза в период производит установку начальных состояний реверсивных счетчиков 9 и 10 с одновременным изменением направления счета по соответствующим входам счетчиков 9 и 10 (Tj7 и UB на фиг. 2),"

Предположим, что в начальный момент времени триггеры 5 и 6 установлены в состояние "0". Первым импульсом, поступающим с.выхода счетчика 4, производится переключение триггера

5, в результате чего на входы R u записи счетчиков 9 и 10 соответствен" но поступает сигнал, устанавливающий первый из них в нулевое состояние, а второй — в состояние, соответствующее коду амплитуды. Этим же импульсом происходит переключение триггера

6 в состояние "1", íà его прямом вы" ходе появляется высокий потенциал и сигнал U „ (фиг. 2) с триггера 14 подается к преобразователю через элемент 15 и формирователь 17.

Обозначим текущий номер следования этих импульсов и, тогда в счетчик

11 записывается 1 старших разрядов числа U z(n) (П„ на фиг. ?) и через интервал времени Г,(п) = Б (n)(2 f.) на выходе счетчика 11 формируется импульс, устанавливающий триггер 13.

144667

Изменение состояния счетчика 10 в течение одного такта Т„ записывается следующим образом л U„(n) f. g,(n) = -Цз (n)/(2 d ), 5

45

Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем, содержащее задающий генератор, выход которого подключен к входу первого счетчика, два RS-триггера, R-выходы которых соединены с выходом первого счетчика, два реверсивных счетчика, информационные входы которых подключены к задатчику кода амплитуды, и два формирователя импульсов управления, выходы которых являются выходами устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона частоты модуляции, 5Q

55 поскольку частота импульсов, поступающих на счетные входы счетчиков 9 и

10, fз= f/o(, где — коэффициент деления делителя 3, а знак минус появляется ввиду того, что счетчик 10 работает в режиме вычитания из-за наличия на его входе управления направлением счета низкого потенциала, поступающего с инверсного выхода триггера 5.

Аналогично изменение состояния счетчика 9

Ли,(п) = 11«(n)/(г" Ы ) с учетом того, что он работает в режиме сложения.

Взяв разность первого порядка от обеих частей управления для ЛП, . -к д u«(n) = -2 4П (и) / с и подставив в него Л u <(n), получаем а u„(n) + 4 u„(n)/ Ы = О, Это уравнение представляет собой уравнение движения колебательного звена в дискретной форме.

Решение этого уравнения дает закон изменения внутреннего состояния реверсивных счетчиков 9 и 10 U(t)

= А sin(dt, где А — код амплитуды сигнала.

Вторым импульсом, поступающим с выхода счетчика 4, производится переключение триггера 5 в нулевое состояние, в результате чего на входы записи и К-входы счетчиков 9 и 10 соответственно поступает сигнал, устанавливающий первый из них в состоя= ние, соответствующее коду амплитуды, а второй — в нулевое состояние. Одновременно на выходе триггера 5 формируются сигналы для изменения направления счета реверсивных счетчиков.

Третьим импульсом счетчика 4 производится переключение триггера 6 в нулевое состояние, на его инверсном выходе появляется высокий потенциал, и сигнал управления с триггера 14 подается к преобразователю через элемент 16 и формирователь !8 (11,4 на фиг. 2).

Поскольку интервалы времени, характеризуемые состоянием триггеров

4

13 и 14, зависят от 1. > и U то ве« личины оказываются модулированными по сииусоидальному закону, а сигнал с выхода триггера 14 после усиления одним из формирователей 17 и 18 годается на управляющий вход преобразователя, работающего с однотактной

IIMI второго рода, с несущей часто-е той f. = 2 f. и выходным синусоидальным напряжением частотой

Счетчик 4 совместно с триггером 5 и элементами ? и 8 четыре раза за период работы устройства осуществляют загрузку начальных состояний счетчиков 9 и 10 с одновременным изменением направления счета этих счетчиков, что препятствует накоплению погрешности аппроксимации синусоидального закона модуляции.

Таким образом, в устройстве достаточно простыми схемотехническими средствами обеспечивается возможность ШИМ по синусоидальному закону с помощью цифровых аналогов динамических звеньев, выполненных на счетчиках со стабилизацией амплитуды выходного сигнала благодаря периодической установке вторым счетчиком импульсов начальных состояний реверсивных счетчиков, возможность изменения модулирующей частоты выходного напряжения при стабильной несущей частоте с помощью управляемого делителя частоты, вход управления которого подключен к задатчику кода частоты, и тем самым обеспечивается оптимальный режим для работы силовых элементов преобразователя.

Формула изобретения

5 14466 оно снабжено вторым счетчиком, двумя вычитающими счетчиками, двумя Т-триггерами, четырьмя элементами И и управляемым делителем частоты, причем выход задающего генератора подключен к входу управляемого делителя частоты и счетным входам двух вычитающих счетчиков, входы разрешения записи которых соединены с выходом первого 1О счетчика, информационные входы каждого вычитающего счетчика соединены с выходами соответствующего реверсивного счетчика, управляющие входы управляемого делителя частоты предназначены для подключения к задатчику кода частоты, выход управляемого делителя частоты соединен со счетными входами обоих реверсивных счетчиков н через второй счетчик с первыми 20 входами первого и второго элементов .

И и входом первого Т-триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И и входу управления направлением счета перво» 2ч

rо реверсивного счетчика, инверсный выход соединен с вторым входом вто74 б рого элемента И, входом управления направления счета второго реверсивного счетчика и вторым входом Т-триггера, прямой и инверсный выход которого соединен соответственно с первым входом третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к входу соответствующего формирователя импульсов управления, выход первого элемента И соединен с R-входом первого и с входом записи второго реверсивного счетчика, выход второго элемента И соединен с R-входом второго и входом записи первого реверсивного счетчика, выход первого и второго вычитающих счетчиков соединен соответственно с $-входом пер" вого и второго RS-триггеров, инверсный выход первого RS-триггера подключен к входу разрешения счета второго реверсивного счетчика, а инверсный выход второго RS-триггера соединен с входом разрешения счета первого реверсивного счетчика и вторыми входами третьего и четвертого элементов И.

1446674

Фиг.2

Составитель В. Миронов

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Редактор В. Данко

Заказ 6753/56 Тираж 929 Подписное

BHI6IIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4