Устройство для управления электрическим преобразователем с защитой от перенапряжений Советский патент 1993 года по МПК H02M7/515 H02H7/122 

генератора 1 с частотой ft начнут поступать нэ импульсный вход счетчика 5, установочный S-вход первого триггера 14 и импульсный вход блока 8 изменения состояния реверсивного счетчика. С приходом первого импульса на S-вход триггера 14 последний установится в Г - состояние и тем самым откроет второй элемент И 4. Выходные сигналы дополнительного генератора 2 с часто- той fa n . ft (n-число квантований длительности импульса, формируемого фа- зосдвигающим устройством) начнут поступать на импульсный вход суммирующего счетчика 6 импульсов. Композиция дополнительного генератора 2, второго элемента И 4, суммирующего счетчика импульсов б, блока 8 изменения состояния реверсивного счетчика, реверсивного счетчика 10. блока 11 сравнения и первого триггера 14 представляет собой цифровое фазосдвигающее устройство, невыходе которого формируются при включении нарастающие по длительности от периода к периоду импульсы с частотой fi/пока преобразователь не войдет в номинальный режим, и при выключении на выходе этого устройства формируются убывающи.е от периода к периоду импульсы с частотой f i, пока вообще непре оэтятся.

К , юменту включения устройства на суммирующем в ыходе блока 8, который в случае автоматического управления представляет собой набор всевозможных датчиков напряжения, датчиков тока и т.д., присутствует сигнал,который поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 10.

.Принцип работы фазосдвигающегоустройства состоит в следующем. Первый выходной импульс элемента И 3, следующий с частотой fi, проходя на импульсный вход блока 8, поступает на импульсный вход реверсивного счетчика 10 и устанавливает его в состояние 1. Затем на импульсный вход счетчика 6 через схему И 4 от генератора 2 пос-тупает первый импульс частотой fa nfi, где n-число квантований выходного сигнала фазосдвигающего устройства, и устанавливает счетчик 6 в 1 -состояние, т.е. состояние реверсивного счетчика 10 совпадает с состоянием счетчика 6. На выходе схемы 11 сравнения появится импульс, который сбросит триггер 14 в нулевое состояние, т.е. на выходе триггера 14 будет сформирован сигнал, длительность которого равна одному периоду частоты fa nfi.

С приходом второго импульса после включения от схемы И 3 триггер 14 установится в 1 -состояние, в реверсивный счетчик 10 будет записана 1. После

поступления уже двух импульсов на вход счетчика 6 схема 11 сравнения выработает сигнал, который сбросит триггер 14 в нулевое состояние, т.е. длительность импульса, 5 сформированного на триггере 14, будет равна двум периодам частоты fa - nfi.

С приходом третьего, четвертого и т.д. импульсов от элемента И 3 описанный процесс повторяется, при этом длительность

0 импульса, формируемого триггером 14, равна трем, четырем и т.д. периодам частоты fa- -nti.

При достижении номинального режима работы преобразователя блок 8 снимает

5 сигнал + и все последующие выходные импульсы триггера 14 по длительности будут соответствовать номинальному режиму работы преобразователя. Максимально возможная длительность выходных импульсов

0 триггера 14 определяется максимальным состоянием реверсивного счетчика 10.

При появлении вычитающего сигнала от блока 8 он поступает на вычитающий вход реверсивного счётчика 10. При этом все по5 ступающие на импульсный вход реверсивного счетчика 10 импульсы будут вычитаться.

,. При достижении номинального режима работы преобразователя блок 8 снимает сигнал

D - и все последующие выходные импульсы триггера 14 по длительности будут соответствовать номинальному режиму работы преобразователя. Минимально возможная длительность выходных импульсов триггера

5 14 определяется минимальным рабочим состоянием реверсивного счетчика, например 1 -состоянием.

При переводе Тумблера П в положение НУ блок 8 формирует только лишь один

0 вычитающий выходной сигнал, поступающий на соответствующий вход реверсивного счетчика 10. При этом все поступающие на его импульсный вход импульсы будут вычитаться. При достижении нулевого состоя5 ния реверсивным счетчиком 10 блок 8 снимает выходной вычитающий сигнал. Схема будет возвращена в исходное состояние.:

Выходом фазосдвигающего устройства

0 служит выход первого триггера 14. Сформированный на выходе триггера 14 импульс, длительностью которого определяет заданные выходные параметры электрического преобразователя в номинальном режиме

5 питающей сети (например, для автономного инвертора напряжения - выходное напряжение), поступает на первый вход третьего элемента И 18 и вход первого формирователя переднего фронта 12. Так как третий эле- мент И 18 по второму входу открыт (на

инверсном выходе второго триггера 23 установлена 1) данный импульс, проходя элемент ИЛИ 22, поступает на вход стробирования дешифратора 7, входящего в состав распределителя импульсов. Струк- тура распределителя импульсов, предназначенного для реализации заданного алгоритма переключения силовых вентилей электрического преобразователя, хорошо известна и состоит из счетчика 5 импульсов и дешифратора 7. С выхода дешифратора 7 импульсы управления попадают в блок 9 формирователей импульсов управления, не несущий никакой логической нагрузки и служащий для; согласования выходных импуль- сов дешифратора 7 с силовыми ключами преобразователя. Рассмотренный1 режим работы устройства для управления протекает при номинальном входном напряжении на входе электрического преобразователя.

При возникновении перенапряжения питающей сети электрического преобразователя на выходе датчика перенапряжения 15 (фиг.2 г) появляется импульс, который, проходя пятый элемент И 17 (по первому входу схема И 17 Открыта, т.к. на инверсном выходе триггера 23 в данный момент находится логическая 1), поступает на вход второго формирователя переднего фронта 21 (фиг.2е). Второй формирователь передне- со фронта 21 формирует выходной импульс, который, поступая на S-вход второго триггера 23, устанавливает его в 1 -состояние (фиг.2д). Кроме того, указанный импульс запускает второй одиовибратор 16 (фиг.2ж). Переключение второго триггера 23 в единичное, состояние приводит к закрытию третьей схемы И 18 и открытию четвертой схемы И 19.

При переключении первого триггера 14 в единичное состояние первый формироеательпереднего фронта 12 вырабатывает импульс, который запускает первый одновибратор 13 (фиг.2б,в), вырабатывающий импульс, длительность которого опре- деляет допустимое напряжение на силовых вентилях электрического преобразователя при возникновении перенапряжения в питающей сети электрического преобразователя. Сформированный первым одновибратором 13 импульс через четвертую схему И 19 и схему ИЛ И 22 поступает на стробирующий вход дешифратора 7 (фиг.2и) распределителя импульсов и определяет заданные выходные параметры электрическо- го преобразователя в режиме перенапряжения питающей сети.

Длительность импульса, формируемого вторым одновибратором 16, определяется продолжительностью перенапряжения пи-

тающей сети. Экспериментально установлено, что продолжительность перенапряжения питающей сети обычно не превышает, например, для автономных инверторов напряжения, нескольких периодов формируемого им выходного напряжения.

По заднему фронту импульса второго одновибратора 16 (фиг.2ж,з) формирователь заднего фронта 20 вырабатывает импульс, который, поступая на второй R-зход второго триггера 23, устанавливает его в исходное состояние. При этом вновь открывается третий элемент И 18 и закрывается четвертый элемент И 19, тем самым обеспечивая режим работы электрического преобразователя в номинальном режиме.

Устройство для управления электрическим преобразователем с защитой от перенапряжений может быть выполнено на основе применения цифровых микросхем, .например 155 серии.

Задающий и дополнительный генераторы 1, 2, элементы И 3,4,18,19,17, первый и второй формирователи 12, 21 переднего фронта, формирователь 20 заднего фронта, первый и второй одновибраторы 13, 16, элемент ИЛИ 22, блок 8 изменения состояния реверсивного счетчика реализуются по известным схемам на базе микросхемы 155ЛАЗ.

Первый и суммирующий счетчики 5 и 6 импульсов строятся с использованием микросхемы 55ИЕ5, в основе, реверсивного счетчика «.; лежит микросхема 155ЕИ7,

. Дешифратор 7 строится путем применения микросхемы 155ИДЗ, а триггера 14 и 23

-155ТМ2.

В качестве датчика перенапряжения используется соединение делителя напряжения на резисторах, источника опорного напряжения и сравнивающего устройства, Источник опорного напряжения выполнен в виде параметрического стабилизатора с использованием стабилитрона Д818Е. Сравнивающее устройство реализовано компаратором на микросхеме 521 САЗА,

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для управления электрическим преобразователем с защитой от перенапряжений в составе электрического преобразователя для транспортных средств показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототипа) заявляемое устройство обеспечивает надежную защиту электрического преобразователя от перенапряжения питающей сети и позволяет за счет этого существенно упростить силовые устройства защиты собственно электрического преобразователя или даже исключить их и тем самым повысить КПД электрического преобразователя, понизить его вес и габариты. Например, при номинальном входном напряжении питающей сети 22-29 В возникающие перенапряжения до 70 В и длительностью до 3 мс не нарушали работу электрического преобразователя.

Формула изобретения Устройство для управления электрическим преобразователем с защитой от пере- напряжений. содержащее задающий генератор, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к шине управления Вкл, счетчик, импульсный вход которого подключен к выходу первого элемента И, а установочный вход - к шине начальной установки, дешифратор, информационные-. входы которого подключены к выходу счетчика, а выход присоединен к блоку формирователей импульсов управления силовых вентилей преобразователя, дополнительный генератор, выходом подключенный к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к импульсному входу суммирующего счетчика, выход которого подключен к первой группе входов блока сравнения, вторая группа аходов которого подключена к выходу реверсивного счетчика, импульсный, суммирующий и вычитаю- щмй входы кбторого подключены к соответствующим выходам блока изменения состояния реверсивного счетчика, установочный вход которого подключен к шине начальной установки соответственно, а управляющие входы - к датчикам выходных параметров электрического преобразователя, выход блока сравнения присоединен к первому R-входу первого RS-триггера, S- вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй R-вход подключен к шине начальной установки, отличающееся

тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности его в работе, оно снабжено первым и вторым формирователями переднего фрон5 та импульсов, формирователем заднего фронта импульсов, первым и вторым одно- вибраторами, датчиком перенапряжений, третьим, четвертым и пятым элементами И, элементом ИЛИ и вторым RS-триггером,

10 причем выход первого RS-триггера подключен к второму входу второго элемента И. первому входу третьего элемента И и входу первого формирователя переднего фронта импу/Тьсов, выход которого через первый

15 одновибратор подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого подv ключей к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого подключен х выходу третьего элемента И, а выход элемента ИЛИ

20 подключен к входу стробирования-дешифратора, при этом вход датчика перенапряжения подключен к питающей сети электрического преобразователя, а выход к первому входу пятого элемента И, выход

25 которого подключен к входу второго формирователя переднего фронта импульсов, выход которого подключен к S-входу второго RS-триггера, первый R-вход которого подключен к шине начальной установки, а вто30 рой R-вход - к выходу формирователя заднего фронта импульсов, вход которого подключен к выходу Еторого одновибрато- ра, вход которого подключен к выходу второго формирователя переднего фронта

35 импульсов, при этом прямой вуход второго RS-триггера подключен к второму входу четвертого элемента И, а инверсный выход RS- триггера подключен к вторым входам третьего и пятого элементов И, при этом

40 импульсный вход блока изменения состояния реверсивного счетчика подключен к выходу первого элемента И.

&U9.2.