Устройство управления регулятором переменного напряжения со звеном повышенной частоты

Устройство управления регулятором переменного напряжения со звеном повышенной частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е < 959252

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 12. 12.80 (21) 3215758/24-07 с присоединением заявки .% (23) Приоритет (5! )М. Кл.

Н 02 Р 13/14

l/C 05 Е 1/22

5Ьеударсткнный квинтет

СССР но делам нзобрвтеннн н вткрытнй

Опубликовано 15.09,82. Бюллетень № 34 (53) УДК 621.314.

722 (088 8) Дата опубликования описания 17. 09. 82 овосельцев

К. A. Липковский,. Л. П, Мельничук, Ю. И. Дыхненко, и IQ. В. Сидоренко (72) Авторы изобретения

Институт электродинамики АН Украинской С (71) Заявитель (54) УСТРОЙ СТВО УПРА ИЛЕ НИЯ РЕГУЛЯТОРОМ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ . ЧАСТОТЫ

Изобретение относи ся 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-развертывающего напряжения (1-3). . Однако функциональные возможности данных устройств ограничены, поскольку они позволяют регулировать фазу выходных импульсов лишь на 180о внутри хам = 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. 2о град (41 и (5).

Известно устройство для управления подобными регуляторами, содержащее задающий генератор и два канала из по..:следовательно включенных генератора пилообразного напряжения, нуль-органа и ведомого автогенератора. Данное устройство позволяет получить две встречноперемешаемые последовательности с относительным сдвигом фазы на 360 эл. град. Фазосдвигаюшие 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(6,1,.

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 по зволяет обеспечить линейность фазовой регулировочной характеристики во всем диапазоне регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для фазового управления, содержащее задающий гд ератор, импульсный сумматор на элементах ЗАПРЕТ, ИЛИ и двух. устройствах синхронизации, два делителя частоты к формирователи им-. пульсов управления тиристорами регуля- 10 тора. Устройство позволяет получить регулируемый фазовый сдвиг выходных импульсов одного канала по отношению к другому на 360 эл. град. с высокой стабильностью и точностью поддержания фазового сдвига (7 1.

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. о

Цель изобретения —. повышение точнос ° ти к стабильности регулиро ванкя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор опорной частоты, регулируемый генера тор, 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 трехпозиционный. переключатель и коммутатор с основными управляющими входами, выходы которого соединены со входами

40 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 yanos устройства управления;. на фиг. 3 - одна кз возможных схем трехпозиционного пе-. реключателя; на фиг. 4 — схема комму татора; на фиг. 5 - пример реализации блока синхронизации; на фиг. 6 — логический элемент ЗАПРЕТ, 55

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, регулируемый генератор

2, первый 3 к второй 4 блоки синхрониВй 4 зации, элемент ЗАПРЕТ 5, трехпозк цконный переключатель 6, элемент ИЛИ

7, коммутатор 8, делители 9 и 10 частоты и формирователи 11 и 12 импульсов управления тирксторами регулятора.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 .опорной частоты вырабатывает на двух своих выходах импульсы

l3 и 14, сдвкнутые друг относительно друга на полпериода выходной частоты . генератора. Импульсы 1.5 регулируемого генератора 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 опорной частоты, поступают на управляющий вход элемента УПРЕТ 5, на основной вход .. которого поступают импульсы 13 единичного выхода генератора 1 опорной частоты.

Поскольку импульсы, поступающие на управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 5 синхронизированы той же кмпульсной последовательностью 13, что поступает на основной вход элемента ЗАПРЕТ 5, на выходе получают разностную импульсную последовательность 16.

Импульсы 15 регулируемого генератора 2, поступая на вход второго 4 блока . синхронизации, скнхронизируются импульсамк 14 нулевого выхода генератора l опорной частоты, поступающими на тактовый вход второго 4 блока синхронизации.

Выходные импульсы второго 4 блока син« хронизации, равные на частоте импульсам

15 регулируемого генератора 2, поступают на вход элемента HJIH 7, на второй вход которого поступают импульсы 13 единичного выхода генератора 1 опорной частоты.

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 единичного выхода генератора 1 опорной частоты, элемента ЗАПРЕТ 5 к элемента ИЛИ 7 поступают на основные входы коммутатора 8, на управляющие входы которого поступают сигналы с выходов трехпозиционного переключателя 6, управляемого по-

5 9592 средством внешнего сигнала. Выходные импульсы 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 и

16, поступающие на его основные входы, te на два выходных канала, в зависимости от управляющих сигналов трехпозиционного переключателя 6.

Наличке разрешающего сигнала 18 (логкческая "1") на первом выходе трех- И позиционного переключателя 6 обеспечивает поступление суммарной последовательности 17 импульсов, с выхода элемента ИЛИ 7 на вход делителя 9 частоты и разностной импульсной последователь- 20 ности 18 с выхода элемента ЗАПРЕТ 5 на вход делителя 10 частоты.

Элементарный сдвиг фазы между в.ыходными сигналами формирователей импульсов управления тиристорами регуля- 2$ тора появляется при добавлении или вычитании импульса с импульсной последовательности 13 и равен периоду выходной частоты генератора 1 опорной частоты 39

Поскольку 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.

Еслк выходной сигнал превышает первое пороговое напряжение (U >< т 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 сигналов на управляющих входах коммутатора 6

-на входы делителей 9 и 10 частоты пэступает одна и та же импульсная последовательность 13 единичного выхода генератора 1 опорной частоты, что обеспечивает 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 на высокой частоте (цорядка 10 -10" Гц).

Для понижения частоты опорного генератора до промежуточной частоты регулятора, используются делители 9 к 10 частоты.

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 илипорогового элемента, обеспечивающего полученке трех значений сигнала на двух его выходах соответственно: а) 1; О, б) О; 1, в) О; О.

Трехпозиционный переключатель содержит дифференциальные усилители 22 и 23, опорные диоды 24 к 25,„элементы HE 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 сигнал

Ugz, а наьвходы 31 и 32 — первое и второе значение порогового напряжения, например 0 ) 0,1 . Состояние дифферен циальных усилителей 22 и 23 зависит от величины входного сигнала 0 „

Опорные диоды 24 и 25, включенные между выходами дифференциальных усилителей и общей точкой, ограничивают амплитуду выходных импульсов дифференциальных усилителей отрицательной полярвэсти 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 (U „<

С 01 ), на выходах дифференциальных усилителей 22 ы 23 формируется уровень, равный значению логической .единицы и З значение уровней на выходах первого и второго элементов И 28 и 29 ызменится на протывополекное.

Когда значение входного сигнала назодится между значениями первого и. вто- Ю рого порогового напряжения 01 > Оя,< > ) 01, на выходе дифференциального усилителя 22 присутствует положительное напряжение (логическая "1"), а на выходе дифференциального усилителя 23 «15 уровень логического нуля. На входах, а следовательно, и на выходах элементов

И 28 и 29 появляется уровень логического нуля.

Таким образом, в зависимости от вход-Зф ного сигнала получаем определенные значения уровней на выходах первого и второго элемента И 28 и 29 соответственно:

U õ >U

23

ОВХ < 0 —,0 — 1Ъ

u„>u,„>О,- 0" — ОВыходные импульсы трехпозиционного переключателя 6 управляют работой ком.мутатора S, представляющего собой ло.гическзе устройство, коммутирующее три импульсные последовательности 13, 17 и

16, 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 логыческие элементы И 33-37, элемент И-НЕ 38 и элементы ИЛИ 39 и 0. На входы

41-43 коммутатора 8 поступают высокочастотная импульсная последовательность

13, разностная импульсная последовательность 16 и суммарная последовательность

17 импульсов соответственно. Выходйые импульсы трехпозиционного переключателя

6 с выходов элементов И 28 и 29 (фиг.

3) поступают на входы 44 и 45 коммутатора 8 соответственно.

Коммутатор 8 работает следующим образом.

При поступлении разрешающего сигнала 18 (логическая 1 ) с выхода элемента И 28 трехпозицыонного переключателя 6 на вход 44 коммутатора 8, 35 суммарная последовательность 17 импуль-.

cos, поступающая с выхода элемента

ИЛИ 7 на вход 43 коммутатора 8, проходит через элементы И 35 и ИЛИ 39 (выход 46 коммутатора 8) и поступает на вход делителя 9 частоты. Одновременно разностная импульсная последовательность 16, поступающая с выхода элемента ЗАПРЕТ 5 на вход 42 коммутатора 8, проходит через элемечты И 34 и ИЛИ 40 (выход 47 коммутатора 8) и поступает на вход делителя 10 частоты.

Наличие разрешающего сигнала на втором управляюшем входе 45 коммутатора

8 обеспечивает поступление разностной импульсной последоватеш ности 16 со входа 42 на выход 46 коммутатора 8, т.е. на вход. делителя 9 частоты через элементы И 33 и ИЛИ 39, а суммарной импульсной последовательности 17 через элементы И 36 и ИЛИ 40 со входа

42 на выход 47 коммутатора 8, т.е. на вход делителя 10 частоты.

При отсутствии разрешающих сигналов на управляющих входах 44 и 45 коммутатора 8, на выходе элемента ИНЕ 38 формируется уровень логической единицы и высокочастотная последовательность 13 импульсов, поступаюшая с единичного выхода генератора 1 опорной частоты на вход. 41 коммутатора 8, через элементы И 37 и ИЛИ 39 и 40 посту- . пает на выходы 46 ы 47. Таким образом, на входы делителей 9 и 10 частоты с выходов 46 и 47 коммутатора поступают одна ы та же импульсная последовательность 13, что обеспечивает заданную фиксацию фазового сдвига на выходах формирователей 11 и 12 импульсов управления.

Первый 3 и второй 4 блоки сынхронизациы являются типовым функциональным узлом автоматики и-измерительной техники и выполняются на основе RS, 3 К и

В триггеров.

Для примера на фиг. 5 представлена одна из возможных схем устройства синхронизации, выполненного на основе p— триггера 48 и 49, элемент И 50. Он работает следующим образом.

На вход Q 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 9 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 изобретения

Устройство управления регулятором переменного напряжения со звеном повы« щенной частоты, содержащее генератор опорной частоты, регулируемый генератор, подключенный через первый блок синхронизации к элементу ЗАПРЕТ к через второй блок синхронизации к элементу ИЛИ, к делители частоты, соедкненные с формирователями импульсов управления тиристорами регулятора, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности регулирования, оно снабжено трехцозкциoHHbllvl переключателем и коммутатором с основнымн к управляющими входами,,выходы которого соединены со входами делителей частоты, причем выходы ге1 нератора опорной частоты, элемента ЗАПРЕТ и,элемента ИЛИ соединены с . основными входами, а выходы трехпозиционного переключателя — с управляющим входом коммутатора.

Источники информацик, принятые во внимание прк экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 382216, кл. Н 02,Р 13/04, 1969.

2. Заявка Франции М 2.099.842, кл. Н 02 Р 13/00, 1972.

3. Шипилло В. П. Автоматизированный вентильный электропривод, "Энергия, 1969, с. 168.

4. Кобзев A. B., Михальченко Г. Я., Тараскин A. В. Преобразование параметр .ров электрической энергии модуляцион.ным методом в системах со звеном повышенной частоты. - В кн.: Магнитновенткльные преобразователи напряжения и токе, изд-во Томского университета, Томск, 1976, с. 78-93, 5. Авторское свидетельство CCCPl

М 504287, кл. Н 02 P 13./14, 19746. Авторское свидетельство СССР .

% 624347, кл.. Н 02 P 13/14, 1978

7. Авторское свидетельство СССР

М 690602, кл. Н 02 Р 13/14, 1979..9 950252 тактируемой установки в нуль g первого 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. очереднйм тактовым импульсом также >О устанавливается в состояние "ноль . Устройство возвращается в исходное состояние. Длительность положительного импульса на прямом выходе второго триггера 49 равна адному периоду тактовых кмпуль- !5 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 уф

51 и совпадают по времени с тактовыми импульсами, поступающими: на вход 52 блока синхронизации.

Элемент ЗАПРЕТ 5 является элементом цифровой вычислительной техники, .д реализующий операцию запрета. На фиг. 6 пркведено условное обозначение данного . логического элемента и выражение переключательной функции на его выходе через

«оньюнкцию и инверсию. Применение синхронизации входных импульсов Х2,:поступающих на управляющий вход элемента

ЗАПРЕТ 5, той же тактовой последовательности Х1, что поступает на его основной вход с Одиничного выхода генератора 1 опорной частоты, позволяет на основе элемента ЗАПРЕТ 5 обеспечить вычитание импульсов, необходимое для работы устройства, который в этом случае кспользуется по своему прямому назначенкю.

Введение в устройство новых элементов — трехпозиционного переключателя к коммутатора дает возможность получить две встречно перемещаемые импульсные И последовательности с относительным сдви-.. гом фазы на 360 эл.град. с высокой стабильностью и точностью поддержания фазового сдвига, что позволяет кспользо вать его для управления регулятором Ю