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

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах управления регуляторами напряжения. Известно устройство для управлени регулятором переменного напряжения, содержащее последовательно включенны задающий генератор, формирователь та товых импульсов, генератор пилообраз ного напряжения, нуль-орган, ведомый автогенератор и второй канал из последовательно включенных фазоинвер ного каскада, генератора встречно из меняющегося пилообразного напряжения нуль-органа и ведомого автогенератора 1 . Недостатком этого устройства является значительное искажение формы кривой выходного напряжения при боль шой глубине регулирования, так как амплитуда импульсов выходного напряжения при этом достаточно велика. Для сглаживания пульсаций требуется установка мощных выходных фильтров, что значительно снижает характеристики регулятора напряжения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для управления регулятором напряжения, включающее п мостовых коммутаторов, содержащее последовательно включенны задающий генератор и формирователь тактовых импульсов, к выходу которог подключены одни входы генераторов ли нейно нарастающего и линейно спадающего пилообразных .напряжений/ другими входами подключенных к выходу согласующего блока, вход которого служит управляющим входом регулятора, каналы управления по числу коммутаторов, один из которых включает первые и вторые компараторы, блокирующие генераторы и ведомые автогенераторы, выходал которых предназначены для подключения к входам соответствукице го МО ста коммутатор а, а остальkke (п-1) каналы управления выполнены одинаковыми и включают Цепи смещения, подключенные к одному входу компаратора. Устройство обеспечивает снижение пульсаций и нелинейных иска жений выходного напряжения при большой глубине регулирования 2. Недостатками данного устройства являются сложность и малый диапазон регулирования выходного напряжения, обусловленный искажением формы кривой напряжения каждьюл коммутатором. Цель изобретения - увеличение диапазона регулирования выходного напряжения и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено сумматором и фазореверсирующими узлами в каждом (п-1) канале, причем выходы генераToiaoS линейно спадающего и линейно нарастающего напряжений подключены к одним входам первого и второго компарато- ров одного канала соответственно,другие входы которых Объединены и подключены к выходу сумматора, а выходы первого и второго компараторов одного канала подключены к одним входам первого и второго блокирующих генераторов соответственно, другие входы которых объединеныи подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, выходы первого и второго блокирующих генераторов подключены к одним входам ведомых автогенераторов соответственно, другие входы котбрых подключены к одним входам фазореверсирующих узлов (п-1J каналов и к выходу задающего генератора, другие входал компараторов (п-1 ) каналов объединены и подключены к выхол ду согласующего блока, а выходы их подключены к соответствующим входам сумматора и другим входам соответствующих фазореверсирующих узлов, выходы которых предназначены для подключения к соответствуквдему мосту коммутатора, одни и другие входы узлов смещения (п-1 ) каналов соответственно объединены, подключены к соответствующим входам сумматора и предназначены для подключения к полюсам источника постоянного напряжения. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления регулятором напряжения; на фиг. 2 электрическая схема фазореверсирующего узла; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжений, поясняющие ту устройства. Устройство для управления регулятором напряжения, включающее п мостовых коммутаторов 1, 2 и 3, подключенных к нагрузке 4, содержит-последовательнЬ включенные задающий генератор 5, формирователь тактовых импульсов 6 к выходу которого подключены одни входы генераторов линейно нарастающего 7 и линейно спадающего 8 пилообразных напряжений, другими входами подключенных к выходу согласующего блока 9, вход которого служит управляющим входом регулятора. Каналы управления 10, 11 и 12 по числу коммутаторов, один из которых 12 включает первые и вторые компараторы 13 и 14, выходами подключенные к одним входам соответственно первого 15 и второго 16 блокирующих генераторов, выходы которых подключены к одним входам первого 17 и второго 18 ведомых автогенераторов соответственно. Выходы первого и второго ведомых автогенераторов 17 и 18 предназначены для подключения к соответствующему мосту коммутатора 3. . Другие входы ведомых автогенераторор 17 и 18 одного канала 12 объединены и подключены к выходу задающего генератора 5. Другие входы первого и второго , блокирующихгенераторов 15 и 16 одного канала 12 объединены и пбдклю чены к выходу формирователя тактовых импульсов б. Одни входы первого и второго ком|параторов 13 и 14 одного канала 12 подключены к выходам генераторов линейно нарастающего 7 и линейно спада щего 8 напряжений, а другие их входы объединены и подключены к выходу сумматора 19. Остальные (n-l) каналы 10 и 11 со держат цепь смещения 20, выходом под ключенную к одному входу компаратора 21, выход которого подключен к одному, входу фазореверсивного узла 22, предназначеного для подключения выходом к соотвегствующему мосту коммутатора, flpyrke входы компараторов 21 (п-1 ) каналов 10 и 11 объединены и подключены к выходу согласующ го блока 9,. а выходы их подключены к соответствующим входам сумматора 19. Другие входы фазореверсирукмцих узлов 22 1п-1) каналов 10 и 11 объединены и подключены к выходу задающего генератора 5. Одни и другие входы цепей смещения 20 (п-1 ) каналов 10 и 11 объединены в одну и др гую общие точки соответственно, подключены к соответствующим входам сум матора 19 и предназначены для подклю чения к полюсам источника постоянног напряжения. фазореверсирующий узел 22 представляет самостоятельное устройство, содержащее логический блок неравнозначности 23, выходом подключенный к объединенным входам элемента И-НЕ 2 и к Одному входу усилителя мощности 25, другой вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 24. Один и другой- входы блока неравнозначности 23 служат соответствующими входами, а 1зыходы усилителя мощности 25 - выходом фазореверсирующего узла 22 соответственно. На .временной диаграмме представлены: 26 - форма напряжения на задающем генераторе 5; 27 и 28 - форма напряжений формирователя тактовых 6 и генераторов блокирующих импульсов 15 и 16-одного канала 12/ 29 и 30формы напряжений на выходе генераторов линейно нарастающего 7 и линейно спадающего 8 пилообразных напряжений;. 31 - форма напряжения на вход согласующего блока 9; 32 и 33 - уров ни напряжений сравнения компараторов 21 (п-1) каналов 10 и 11; 34 - форма напряжения на выходе согласующего блока 9;35 - форма напряжения на выходе сумматора 19; 36 и 37 - импуль.сы напряжений на выходах компараторов 21 (п-1) каналов 10 и 11 соответ ственно; 38 - -форма напряжения на выходах фазореверсирующих узлов 22 (п-1 каналов-10 и И; 39 и 40 - форма напряжения на выходах -1 / MQCT -TSX коммутатора 1 и 2, 41 - форма напряжения на выходе одного коммутатора 3, 42 - напряжение на нагрузке регулятора 4. Устройство дляуправления регулятором напряжения работает следующим образом. Задающий генератор 5 формирует на выходе сигналы напряжения повышенной частоты прямоугольной фор1Ф1 26. В результате формирователь тактовых импульсов 6 вырабатывает так-товне импульсы напряжения 27, поступающие на входы генераторов линейно нарастающего 7 и линейно спадающего 8 пилообразных напряжений, формирующих соответственно линейно нарастающее 29 и линейно спадающее 30 пилообразные напряжения. Компараторы 21 каждого (п-1) канала настроены на соответствующий уровень напряжения срабатывания 32 и 33. Напряжение 35 на выходе сумматора 19 является порогом срабатывания первого и второго компараторов 13 и 14 одного каНала 12. Уровень напряжения 35 на выходе сумматора 19 в процессе работы изменяется дискретно на одинаковую величину. В моменты времени, когда на входе согласующего блока 9 присутствует отрицательное напряжение, напряжение на выходе его 34 меньше уровней срабатывания компараторов 21 (n-lJ каналов 10 и 11, в. результате отсутствуют сигналы на соответствующих входах сумматора 19. Однако на выходе сумматор 19 формирует сигнал напряжения 35 вследствие прдклю ения соответствующих входов к цепям смещения 20 (п-1) каналов 10 и 11. Фазореверсирующие узлы 22 (п-1) каналов срабатывают только от импульсов напряжения 26 задающего генератора 5 и формируют на выходах последовательности прямоугольных импульсов напряжения 38,которые совпадают по тактам с импульсйми напряжения 26 задающего генератора 5 и подаются на входы соответствующих мостов (п-1 ) коммутатора 1 и 2. В результате (п-1 мосты коммутатора 1 и 2 формируют на выходах отрицательные напряжения 39 и 40. Напряжение 34 на выходе согласующего узла 9 смещает пилообразные линейно нарастающее 29 и линейно спадающее 30 напряжения относительно нулевого уровня напряжения питания.При отсутствии смещения, на выходах первого и второго компараторов 13 .и 14 одного канала.12 сигналы отсутствуют, ведомые первый и второй автогенераторы 17 к 18 у правляются импульсами напряжения 26 задающего генератора

5 и формируют прямоугольные импульсы напряжения для управления одним мостом коммутатора 3. При этом, напряжение на выходе одного моста коммутатора 3, изменяющееся по закону однополярной ре-вёрсивной шйротно-импульсной модуляции, также отрицательно.

Нарастание напряжения 31 на входе согласующего блока 9 вызывает соответствующее изменение напряжения на его выходе 34, что приводит к появлению импульсов напряжения 36 и 37 на выходах компараторов 21 (п-1)каналов 10 и 11..

Эти импульсы напряжения поступают на одни входы фазореверсирукндих узлОв 22 соответственно (,п-1 каналов и переводят последовательности импульсов напряжения на их выходах из ,ядноро устойчивого состояния в другое. Ревере импульсных последовательностей на выходе фазореверсирующих узлов 22 (п-1 ) каналов изменяет полярность напряжений 39 и 40 на выходах соответствующих 1п-1) мостов-коммутатора 1 и 2.i

Нарастание напряжения 31 на входе согласующего блока 9 вызывае.т смёще-ние линейно нарастающего. 29 и спадающего 30 напряжений и пересечение их с уровнем напряжения 35 поступающего с выхода сумматора 19 на другие входЬ первого 13 и второго 14 компараторов одного канала 12 В результате и второй ведомые автогенераторы 17 и 18 переключаются на сигналы, noступакяцие с выходов первого ивторого кошгараторов 13 и 14 одного канн ла 12.Последовательности импульсов напряжения на выходе первого и второго ведомых слвтогенераторов 17 и 18 смещаются относительно тактовых импуль, сов задающего генератора. 5« одна на опережение, другая на отставание.

,Максимальное смещение каждой последовательности относительно тактовых интервалов(Задающего генератора 5 равно . градусов.

При этом напряжение 41 на выходе .одного моста коммутатора 3 изменяется циклически по закону однопомернои реверсивной широтно-импульсной модуляции. Начало каждого, интервала соответствует сдвигу импульсных последо:вательностей ноль, а конец - на 180 эл. град. На выходе одного коммутатора 3 напряжение имеет соответственно максимальное отрицательное и положительное средние значения.

В моменты превышения линейно нарас тающиХч 29 и спаданнцих 30 напряжений, соответствующих уровню напряжения 35 на выходе сумматора 19, .первый и второй ведомые автогенераторы 17 и 18 начи«ай)т работать по сигналам перво го и второго генераторов блокирующих импульсов 15 и 16, совпадающими по тактам с импульсами 2 формирователя тактовых иJvmyльcoв 6. Длительность блокирующих импульсов выбирается минимальвой, так как она влияет на увеличение нерегулируемой зоны внутри каждого интервала широтно-импульсной Еодуляции и в то же время достаточной для надежного управления первым и вторьюот ведомыми автогенераторами при исчезновении управляющих импульсов с выхода первого и второго компараторов 13 и 14 одного канала 3.

На фиг. 3 показано каким образом искажается форма напряжения 41 на выходе одного коммутатора 3 в результате действия импульсов первого и второго блокирующих генераторов . 15 и 16.

Форма напряжения 42 на вьисоде регулятора - результат сумированйя викодных напряжений 39, 40 и 41 каждого моста коммутатора 1, 2 и 3.

Последовательное включение в работу п.мостов коммутаторов регуля гора напряжения позволяет регулировать выходное напряжение способом многозвенной импульсной модуляции в 2п зонах - дискретными уровнями по амплитуде и плавно широтно-импульсной модуляцией в каждой дискретной зоне.

Применение изобретения позволяет увеличить диапазон регулирования Haj-. пряжения и упростить устройство управ ления регулятором напряжения.

УСТРОЙСтао ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, включающее п мостовых коммутаторов, содержащее последовательно включенные задшо tqnft. генератор и формирователь такtoBbtx импульсов, к выходу которого подключены одни входы генераторов линейно нарастаютёго и линейно спадаяадего пилообразных «апряжений, другими входами подключенных к Выход дусогласунадегО- блока, вход которого служит управля1С1щим входом регулятора, каналы управления по числу коммутаторов , один из которых включает первые и вторые компараторы, бло:кирующие генераторы и ведомые автогенераторы, выходы которых предназначены для подключения к входгш соответствующего моста коммутатора, а остальные fn-1) каналы управления выполнены одинаковыми и включают цепи смещения, подключенные к одному, j §ходу компаратора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что,с целью увеличения диапазона регулирования выходного на пряжения и упрощения устройства, оно снабжено сумматором и фазоревер Еирующимн узлами в каждом (п-1 ) канале, причем, выходы генераторов линейно спадающего и линейно нарастающего напряжений подключены к одним входам первого и второго компараторов одного канала соответ ственно другие входы которых объединен| 1 и подключены к выходу сумматора, а выходы первого и второго компараторов одного канала подключены к одним входам первого и второго блокирующих генераторов, другие входы которых объединены и подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, выходы первого и второго (Л блокирующих генераторов подключены к одним входам ведомых автогенераторов соответственно, другие входы кото{Н;2х подключены к одним входам i фазореверсирующих узлов (п-Ц каналов и к выходу задающего генератора, Г другие входы компараторов t.n-l) ка, налов объединены и подключены к i; выходу согласующего блока, а выходы ю их подключены к соответствующим входам со 00 : сумматора и другим входам соответствуквдих фазореверсирующих узлов, выходы которых предназначены для под00 ключения к соответствующему мосту ко ймутатора одни и другие входы узю лов смещения (п-1) каналов соответственно объединены, подключены к соответствукмцим входам сумматора и предназначены для подключения к полюсам источника постоянного напряжения .