Устройство для управления преобразователем Советский патент 1983 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике у равления регуляторами, преобразова телями напряжений и может найти применение в управлении быстродействующих стабилизаторах, модуля торах, усилителях звуковых сигнало работающих с промежуточным звеном повышенной частоты. Известно устройство управления регулятораи4, содержащее трансформатор, инвертор и демодулятор ил п инверторов, или п демодуляторов но не имеют защиты от односторонне . го насыщения трансформатора р . Недостатком устройства является узкий диапазон регулирования. Наиболее близким по технической сущности к предлагёюмому является устройство для управления регуля тором, в котором в первичную цепь силового высокочастотного трансфор матора включен регулируемый инвертор, а во вторичную - декюдулятор, в котором для угфавления ключами инвертора фсч)мируют последовательн сти импульсов повышенной тактовой частоты, затем встречно сдвигают их фазу за счет сравнения с выходным управляющим сигналом 2 , Недостатком устройства является отсутствие защиты от односторон него насыщения трансформатора, которое возникает в процессе регулирования и наиболее проявляется при огфеделенных отношениях тактовой частоты (фазы) и частоты Г (фазы) управляющего сигнала. При равенстве частот (фаз) управления с тактовой через обмотку трансформатора протекает постоянный TOKj что делает неработоспособным систему. При других кратностях так же появляются низкочастотные составляющие на...обмотке тра сформатора, которые приводят к рез кому одностороннему насыщению силового трансформатора и трансформаторов управления инверторами или .демодуляторами. Все это существенно снижает диапазон воспроизводимых частот преобразователем, требуется более высокая тактовая частота при зада ном управляющем воздействии, а это., влечет к уменьшению надежности, запасов по индукции, что по вышает массу и габариты; Цель изобретения - повышение надежности, уменьшение массы и габаритов. Поставленная цель достигается тем что устройство для управления преобразователем, содержащее задающий генератор, выходы которого предНазначеня для подключения к управляющим входам демодулятора и подключены к входамфазосдвигающих узлов,выходы ко- торых предназначены для подключения к управляющим входам инвертора, вtopыe входы фазосдвигающих узлов объединены и образуют управляющий вход устройства, снабжено последовательно соединенными интегратором, компаратором и формирователем длительности импульсов, а задающий генератор выполнен управляемым, причем входы интегратора подключены к выходам фазосдвигающих блоков,а выходы формирователя длительности импульсов - к управляющему входу задающего генератора. На фиг. 1 представлена функциональная схема регулируемого преобразователя напряжения; на фиг. 2 - вариант выполнения схемы задающего генератора; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие сущность изобретения. Регулируемый преобразователь ( фиг.1 ) содержит согласующий трансформатор 2, в первичную цепь которого включен инвертор 2 на ключах 3-6, а во вторичную - демодулятор 7 на ключах 8-11, задающий генератор 12, два фазосдвигающих узла 13 и Н, подключенных через интегратор 15, компаратор 16 к формирователю 17 длительности импульсов. На схеме (фиг.2) показан пример принципиальной схемы задающего генератора и формирователя 17 длительности имульсов, которые содержат ждущий одновибратор 18, счетчик 19 импульсов, выходы которого соединены через резисторы 20 с конденсатором 21 и транзисторами 22 и 23 срыва. Усилительный элемент 2t выпол нен на компараторе, выходом подключенный совместно одновибратором 18 к триггеру 25. На диаграммах, поясняющих сущность способа и принцип работы преобразователя (фиг.З) показаны задающие последовательности 26 импульсов, входной управляющий сигнал 27 для наглядности процессов взят прямоугольной формы,и одной частоты (частотный случай), сигналы 28, поступающие на управление ключами инвертора, получе.нные после сравнения задающих и уп равляющего сигналов,напряжение 29,ра нозначное по форме форме напряжения вертора, полученное вычитанием сигна лов 28, поступающих на управление ключами, сигнал 30, полученный после интегрирования pa3HoctHoro напряжения 29, уровень 31 ограничения интегрирования, т.е. порог срабатывания компаратора 16, воздействующего на частоту генератора, напряжение на выходе преобразователя , импульс 33 на выходе компаратора 16, импуль 3k на выходе одновибратора. Сущность изобретения заключается в том, что при.цикличности процесса сравнения, т.е. когда входной си нал вызывает сдвиг фазы каждой последовательности, то в одну, то в др гую сторону, при определенном со. отношении частоты и фазы задающих импульсов с сигналом управления (на ример,они совпадают), возникают несимметричные ренммы управления ключами инвертора, приводят к тому, что трансформатор должен пропускать ток с наличием соответствующих очень низкой частоты (в упомянутом примере пoctoянный ток)., что недопустимо, поэтому принципиальное отличие предлагаемого способа заключается в том, что контролируют эти недопустимые соотношения, а при их возникновении исключают изменением временных интервалов частоты задающей последовательности импуль сов. В результате чего удается опти мально использовать сэрдечНик трансформатор.а и ключевые элементы инвертора. Пусть при некотором соотношении частот задающей последовательности 26 импульсов с управляющим сиг. налом 27, например, при кратности, равной трем, и при совпадении моментов перехода их через ноль t. tл (управляющий сигнал взят для нагляд ности прямоугольной формы, хотя он может быть и любой другой) в резуль тате их сравнения и сдвига фазы получены сигналы 28J поступающие на управление ключами инверторов, в ре зультате работы которых формируется напряжение 23 на обмотке трансформатора, которое интегрируют. При интегрировании сик1метричных сигна804лов получается разнополярная кривая, но при появлении несимметрии, как в iпредлагаемом примере, этакривая становится однрполярной, это указывает на то,, что частная петля гистерезиса магнитопровода трансформатора передвигается в сторону насыщения и при достижении определенного уровня 31 в плюс или минус производят коррекцию задающих импульсов, т.е. в момент времени t изменяют на 180 фазу задающих последовательностей импульсов и в течение времени t , которое определяется предварительно для конкретного случая ; и достаточно для смещения этой петли гистерезиса в симметрйчный ре-г жим, а затем чтобы исключить подобное соотношение изменяют задающую частоту в сторону увеличения или уменьшения, что не имеет принципиального значения. При возникновении таких или других подобных режимов и при других соотношениях процессы происходят в таком же порядке. В данном устройстве управления задающий генератор Т2 формирует последовательности импульсов 26 повышенной частоты, а на входы фазосдвигающих узлов 13 и И поступает управляющий сигнал 27, для наглядности процессов он принйт прямоугольной формы. При изменяющемся входном сигнале возникают в определенном сочетании нежелательные (аварийные) соотношения частот ифаз управляющего генератора в три раза больше частоты управляющего воздействия, моменты перехода через ноль совпадают. В результа те того, что в фазосдвигающих узлах происходит сдвиг по фазе (реверс гфи прямоугольном управляющем воздействии) импульсов задающего генератора на управление ключами инвертора поступают сигналы 28, которые поочередно подключают началом или концом первичную обмотку трансформатора к одноименному зажиму источника питания, преобразовывая тем самым напряжение сети в напряжение повышенной частоты, в зависимости от угла сдвига в фазосдеигающих узлах происходит регулирование методом широтно-импульсной модуляции. Ключи 8-11 демодулятора управляются задающей последовательностью 26 импульсов задающего генератора 12, В результате на выходе формируется напряжение 32 пря,моугольной формы , такое же по форме что и на входе управления Uy . Сигна лы 28 с выходов фазосдвигающих узлов 13 и I подают также на интегратор 1 где. суммируют друг с другом и получа ют напряжение 29 аналогичное напряжению на обмотке трансформатора, интегрируют его и при наличии симметрии этих сигналов как в нашем примере, когда интегрирование идет в плюс или минус, что равнозначно смешен1 ю част ной петли гистерезиса магнитопровода в одну сторону. Проинтегрированное напряжение сигнала 30 поступает на компаратор 16, у которого на выходе логическая единица и при дост жении уровня 31 срабатывания как в плюс, так и минус он переключается в НОЛ Ь. в результате этого задающий генератор 12 реверсирует по фазе свой выходной сигнал (последовательность 26) момент tn,a с ним совместно меня ет фазу и сигналы фазосдвигающих узлов 13 и Т, которые воздействуют на ключи 3-6 инвертора 2 и первичная обмотка трансформатора 1 подключает к источнику питания в противоположной полярности. Времязадающий узел 1/ задающего генератора 12, вырабаты вает получившуюся полярность длительностью t, которая всегда постоянная и достаточна для возвраще. ния сердечника в нормальное состояние, т.е. частная петля симметрична, о чем свидетельствует и интеграл сигнала 30. Для исключения получившихся соотношений после момента t5 Времязадающий узел 17 формирует , другую частоту. Задающий .генератор работает следующим образом. В нормальном режиме на его вход поступает логическая единица на выходе одновибратора 18 - ноль, транзистор 22 срыва закрыт, счетчик находится в одном из состояний, конденсатор 21 заряжается через резистор 35 и параллельно через какой-либо резистор 20 (зависит от положения счетчика). При достижении напряжения на конденсаторе 21 уровня 36 напряжения на втором входе компаратора 2 он переводится в единичное состояние, открывает транзистор 23, который разряжает конденсатор и процессы повторяются. Для получения прямоугольного напряжения на выходе компаратора включен триггер 25. В момент прихода импульса 33 с компа -. ратора 16, ждущий мультивибратор вырабатывает импульс З, который открывает транзистор 22 на время t (фиг. 3) и изменяет фазу на триггере. Импульс 33 приходит на счетчик 19, который переводится в другое состояние, а значит изменяется и постоянное времени заряда конденсатора 21, после того как одновибратор вернется в первоначальное состояние задающий генератор формирует импульсы с другой частотой. Таким образом, применение изобретения позволяет исключить все крат- частоты, возникающие при изменении частоты управляющего воздействия. Это же устройство позволяет производить регулирование и при частоте управляющего сигнала большей частоты задающего генератора, так . как при постепенном нарастании частоты управляющего воздействия не возникает ситуации, при которой упомянутые частоты равны (наиболее неблагоприятный режим,-т.е. на управление ключами поступает постоянная составляющая), так как эта точка автоматически исключается. Для форсированного возвращения сердечника трансформатора из одностороннего насыщения применяют одновременное изменение частоты и фазы задающего генератора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОбАТЕЛЕМ,г сЬстоящим из согласующего траисфсф атора, в первичную цепь KOTOjporo. включен инвертсч, 1 a во вторичную - лемодулятор, содержащее задакяций генератор, выходы которого предназначены Д11Я подключения к управ- . ляюи(им входам демодулятора и подключены к входам фазосдвигаю щих узлов,. выходы которых предназначены для подключения к упрзвляю| м входам инвертора, вторые входы фазосдвигаюиих узлов объединены и образуют управляющий вход устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, уменьшения массргабаритных показаталей-, оно снабжено последовательно соединенными интегратором, компаратором и фор.мирователем длительности импульсов, a задающий генератор выполнен управляемым, входы интегратора подключены к выходам фазосдвигающих блоков, a выходы формирователя длительности импульсов - к управляюще 1у входу задающего генератора. 1C 00

001

rs

ts

l

т

V

о

Uv-/4

5L

оГо-I

Э

olhoto

b

I

«4

п h rifa п п п п п

ts

:ЗМП П ПП П Г/

v п п 1

.27

LEnri

Tl

П

.-vi

L .1 j

.«

п-г-Р

i

1 mn пп П in

п п п п m г/

Li Т

±1

|| I 1 IT