Цифровое устройство для управления широтно-импульсным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК H03M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использована в системах управления тиристорными и транзисторными преобразователями с широтно-импульсной модуляцией (рШМ).

Целью изобретения является расширение диапазона частоты модуляции.

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

Устройство содержит задающий генератор 1, первый счетчик 2, управля- емьпЧ делитель 3 частоты, второй счетчик 4, Т-триггеры 5 и 6, элементы И 7 и 8, реверсивные счетчики 9 и 10 Бычитаювще счетчики 11 и 12, R,S- триггеры 13 и 14, элементы И 15 и и формирователи 17 и 18 импульсов управления.

16

Выход генератора 1 подключен к входу счетчика 2, к счетным входам счетчиков Ми 12 и к счетному входу делителя 3, входы, лшравления которого подключены к задатчику частоты, а его выход - к счетным входам счетчиков 9 и 10 и к входу счетчика 4, Выход счетчика 2 подключен к входам эаписи счетчиков 11 и 12 и R-входам триггеров 13 и 14, S-входы которых соединены соответственно с выходами счетчиков 11 и 12, информационные 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. Инверсньй 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, другие входы элементов I5 и 16 подключены к выходу триггера 14. Выход элемента 7 подключен к входу записи счетчика 10 и R-входу счетчика 9, выход элемента В - к входу записи счетчика 9 и R-входу счетчика 10, а выходы элементов 15 и 16 соединены

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соответственно с входами формирова- 17 и 18,

Устройство работает следующим образом.

Обозначим состояние первого и второго реверсивных счетчиков 9 и 10 целыми числами I g и 11, равными числу импульсов задающего генератора 1, необходимых для приведения счетчиков в это состояние из начального, т.е, Ug, и jj 2, где К - разрядность реверсивных счетчиков. Счетчик 2 формирует короткие импульсы (II г на фиг. 2) с частотой следования f - 2 f, где f - 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 переписьгоает текущее значение кода в счетчиках 9 и 10 в счетчики 11 и 12.

Счетчик 4 формирует короткие импульсы 114 (фиг. 2) с частотой следования f 4 f з/(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 одновременньм изменением направления счета по соответствующим входам счетчиков 9 и 10 (U-, и Ug на фиг. 2).Предположим, что в начальный момент времени триггеры 5 и 6 установлены в состояние О. Первым импульсом, поступающим с. выхода счетчика 4, производится переключение триггера 5, в результате чего на входы R и записи счетчиков 9 и 10 соответственно поступает сигнал, устанавливающий первый,из них в нулевое состояние, а второй - в состояние, соответствую- Diee коду амплитуды. Этим же импульсом происходит переключение триггера 6 в состояние 1, на его прямом выходе появляется высокий потенциал и сигнал и (фиг, 2) с триггера 14 подается к преобразователю через элемент 15 и формирователь 17.

Обозначим текуидай номер следования этих импульсов п, тогда в счетчик 11 записывается 1 старших разрядов числа и д(п) (III, на фиг, .) и через интервал времени

,(п) V,(n)(2.f.)

на выходе счетчика 11 формируется импульс, устанавливающий триггер 13.

Изменение, состояния счетчика 10 в течение одного такта Т„ записывается следут1цим образом

йЦо() fj Л(п) -U9(n)/( ),

поскольку частота импульсов, поступающих на счетные входы счетчиков 9 и 10, f f /о/, где d - 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 потен1и1ала, nocTynaroiuero с инверсного выхода триггера 5.

Аналогично изменение состояния счетчика 9

к-С

dUg(n) U,,(n)/(2 d}

с учетом того, что он работает в режиме сложения.

Взяв разность первого порядка от обеих частей управления для йЧо(п) dll9(n)/o( и подста

подставив

него 4Ug(n), получаем

и,о()

(п)/о( 0.

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 sinain, 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 R-входы счетчиков 9 и 10 соответственно поступает сигнал, устанавливающий первый из них в состояч- ние, соответствующее коду амплитуды, а второй - fi 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 18 ( на фиг. 2).

Поскольку интервалы времени, характеризуемые состоянием триггеров

13 и 14, зависят от 1. j и И, то величины оказываются модулированными по синусоидальному закону, а сигнал с выхода триггера 14 после усиления одним из формирователей 17 и 18 подается на управляющий вход преобразователя, работающего с однотактной ШИМ

второго рода, с несущей частоf и выходньм синусоидальным напряжением частотой

той f.

f .- i« 2ff

/(2 Чо).

ь

0

5

0

5

0

0

5

5

Счетчик 4 совместно с триггером 5 и элементами 7 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 синусои- дального закона модуляции.

Таким образом, в устройстве достаточно простьми схемотехническими средствами обеспечивается возможность ШИМ по синусоидальному закону с помощью цифровых аналогов динамических звеньев, Вошолненных 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

Цифрс вое 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, отличающееся тем, что, с целью расщ11- рения диапазона частоты модуляции.

оно снабжено вторым счетчиком, двумя вычитающими счетчиками, двумя Т-триг герами, четырьмя элементами И и управляемым делителем частоты, причем выход задающего генератора подключен к входу управляембго делителя частот п счетным входам двух вычитающих счетчиков, входы разрешения записи которых соединены с выходом первого счетчика, информационные входы каж- дого вычитающего счетчика соединены с выходами соответствующего реверсивного счетчика, управляющие входы управляемого делителя частаты предназначены для подключения к задатчику кода частоты, выход управляемого де- лителя частоты соединен со счетными входами обоих реверсивных счетчиков и через второй счетчик с первыми входами первого и второго элементов И и входом первого Т-триггера, прямо выход которого подключен к второму входу первого элемента И и входу управления направлением счета первого реверсивного счетчика, инверсный выход соединен с вторым входом второго 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 которьж подключены к входу соответствующего формирователя импульсов управления, выход первого элемента И соединен с R-BXO- дом 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 S-входом первого 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,

Ills |j-ju

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 - расишре- ние 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 щи- ротно-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 по- моо1ью 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

Usiuti)

Фив. 2