Устройство для управления широтно-иМпульСНыМ пРЕОбРАзОВАТЕлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШИРОТНО-ИМПУЛБСНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях частоты, напряжения и тока.

Известно устройство для управления преобразователем, содержащее источник опорного напряжения и источник управляющего напряжения, выходы которых через сумматор связаны со входом компаратора, на второй вход которого подается напряжение обратной связи, представляющее собой гладкую составляющую выходного напряжения, вьщеляемую с помощью фильтра низких частот 1.

Недостатком данного устройства является невысокая надежность.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее источник опорного напряжения, источник управляющего напряжения, два сумматора, компаратор, датчик выходного напряжения, интегратор со входом обнуления. Это устройство позволяет регулировать среднее значение выходного напряжения вентильного преобразователя в функции управляющего сигнала инвариантно к изменениям величины питающего напряжения и величины

падения напряжения на самом преобразователе, т. е. позволяет стабилизировать среднее значение выходного напряжения. Наличие цепи безынерционной обратной связи по выходному напряжению преобразователя, состоящей из датчика выходного напряжения преобразователя, второго сумматора и интегратора, позволяет увеличить быстродействие, улучщить регулировочные характеристики и устойчивость работы преобразователя 2.

Недостатком устройства является невысокая точность стабилизации выходного напряжения, обусловленная больщим диапазоном изменения -управляющего напряжения и напряжения на входе интегратора и невысокая надежность.

Целью изобретения является повыщение точности регулирования и повыщение надежности работы устройства для управления щиротно-импульсным преобразователем. Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления щиротно-импульсным преобразователем, содержащее источник опорного пилообразного напряжения и источник управляющего напряжения, выходы которых через первый сумматор подключены к первому входу компаратора, датчик выходного напряжения,- второй сумматор, подключенный вторым входом к выходу датчика выходного напряжения, и интегратор, введены дополнительно второй источник опорного напряжения, два нуль-органа, две оптронные пары и управляемый переключатель каналов с двумя входами и одним выходом, управляющий вход которого через последовательно соединенные первую оптронную пару и первый нуль-орган подключен к выходу первого сумматора, первый вход через второй сумматор - к дополнительному источнику опорного напряжения, а второй вход - к выходу датчика выходного напряжения, подключенному ко второму входу второго сумматора и ко входу обнуления интегратора, вход которого подключен к в 1ходу переключателя каналов, а выход через последовательно соединенные второй нуль-орган и вторую оптронную пару подключен ко второму входу компаратора.

На фиг. 1 представлена .структурная схема устройства на фиг. 2 - временная диаграмма состояния основных элементов устройства.

Устройство для управления широтно-импульсным преобразователем содержит первый источник опорного напряжения 1, первый сумматор 2, компаратор 3, источник управляющего напряжения 4, первый нульорган 5, первую оптронную пару 6, второй источник опорного напряжения 7, второй сумматор 8, переключатель каналов 9, интегратор 10, второй нуль-орган 11, вторую оптронную пару 12 и датчик выходного напряжения 13.

На фиг. 2 использованы следующие обозначения: 14 - напряжение на входе первого сумматора, полученное из управляющего напряжения Uy (t) на выходе источника 4 и первого опорного напряжения Uon-i (t) Пилообразной формы источника 1; 15 - напряжение на выходе сумматора 2; 16 - напряжение на выходе нуль-органа 5; 17 - напряжение на входах второго сумматора; 18 - разность второго опорного напряжения ) и напряжения 0, (t) на выходе датчика выходного напряжения 13; 19 - напряжение на выходе интегратора 10; 20 напряжение на выходе нуль-органа 11; 21 - напряжение на выходе компаратора; 22 - выходной каскад; 23 - напряжение питания выходного каскада.

Выход первого источника опорного напряжения 1 подключен к первому входу первого сумматора 2, второй вход которого подключен к источнику управляющего напряжения 4, а выход первого сумматора - к первому входу компаратора 3 и ко входу первого нуль-органа 5. Выход нуль-органа 5 подключен ко входу первой оптронной пары 6, выход которой подключен к управляющему входу переключателя каналов 9. Выход второго источника опорного напряжения 7 подключен к первому входу (каналу) переключателя каналов 9, подключенному выходом ко входу интегратора 10, Выход датчика 13 выходного напряжения подключен ко второму входу второго сумматора 8, ко второму входу (канал) переключателя каналов 9 и ко входу обнуления интегратора 10. Выход датчика 13 подсоединен ко второму входу второго сумматора 8, ко второму входу (канал) переключателя каналов 9

° и ко входу обнуления интегратора 10. Вход второго нуль-органа 11 подключен к выходу интегратора 10, а выход - к входу второй, оптронной пары 12, выход которой подключен ко второму входу компаратора 3.

Устройство работает следующим образом Первый источник опорного напряжения 1 вырабатыв ает импульсы напряжения ) пилообразной формы, поступающие с постоянным периодом следования Т на вход первого сумматора 2, на второй вход которого подается управляющее напряжение и f (t). В результате суммирования напряжений 14 первым сумматором 2 получаем на его выходе напряжение 15, под действием которого в момент to на выходе

5 компаратора 3 формируется импульс 21 напряжения на нагрузке, соответствующий началу подключения нагрузки к питающему напряжению. Одновременно с импульсом . 21 на выходе датчика напряжения 13 (появляется) формируется напряжение 17 )

0 которое поступает на второй вход второго сумматора 8, второй вход переключателя каналов 9 и на вход обнуления интеграто ра 10. С приходом импульса напряжения 17 ииял() датчика 13 выходного напряжения на интегратор 10 обнуление интегратора отключается и он готов к интегрированию.

В .этот же момент времени to на выходе первого нуль-органа. 5 формируется импульс напряжения 16, который через оптронQ ную пару 6 поступает на управляющий вход переключателя каналов 9 и подключает выход второго сумматора 8 ко входу интегратора 10. На первый вход второго сумматора 8 подается постоянное напряжение Uotvi coust с выхода второго источника

5 опорного напряжения 7. Если выходное напряжение преобразователя не равно опорному напряжению, то их разность 18 с выхода сумматора 8 через переключатель каналов 9 подается на вход интегратора 10 и интегратор начинает интегрировать. Как только на выходе интегратора 10 появится напряжение 19, срабатывает второй нульорган 11 и на его выходе формируется импульс напряжения 20, который через вторую оптронную пару 12 подается на второй

5 вход компаратора 3 и удерживает его в этом состоянии до окончания действия импульса независимо от величины напряжения на его первом входе.

В момент времени t-r пилообразное напряжение Uom(t) становится равным управляющему напряжению Uy (t). При этом нуль-орган 5 возвращается в свое первоначальное состояние 16, а переключатель каналов 9 отключает по первому входу (каналу) выход второго сумматора 8 и подключает по второму входу датчик 13 выходного напряжения. При этом ко входу интегратора 10 прикладывается с обратным знаком (позиция 18) выходное напряжение преобразователя Овыл (t), что соответствует обратному интегрированию интегратора 10. В момент ii напряжение 19 на выходе интегратора 10 становится равным нулю, второй нуль-орган 11 возвращается в исходное состояние. Импульс напряжения на втором входе компаратора 3 становится равным нулю и на выходе компаратора 3 закачивается формирование выходного импульса 21. При нуле выходного сигнала компаратора 3 напряжение на выходе преобразователя и на выходе датчика 13 выходного напряжения становится равным нулю, интегратор 10 обнуляется и удерживается в таком состоянии до начала ij следующего цикла работы.

На интервале tj-te (фиг. 2) показана работа устройства с большим чем на интервале to-ta, напряжением ошибки Uoru.(t) Uw,x(t).,

В случае, если опорное напряжение Uofti(t) равно выходному напряжению Ubbix(t), то напряжение на-входе и выходе интегратора 19 равно нулю.

При этом состояние компаратора 3 целиком определяется выходным напряжением первого сумматора 2. Компаратор 3 возвращается в первоначальное состояние в момент времени , который соответствует равенству пилообразного напряжения Uon,(t) и управляющего напряжения U (t) (позиция 14, фиг. 2).

Из описания работы устройства для управления широтно-импульсным преобразователем следует, что при отключении выходного напряжения (t) от опорного напряжения UOH I (t) время, в течение которого нагрузка подключена к источнику питания, изменяется таким образом, что среднее значение выходного напряжения преобразователя остается равным заданному и не зависит от величины питающего напряжения и падения напряжения на самом преобразователе, обуслоьл кного токами нагрузки.

Таким образом, изобретение позволяет

повысить точность поддержания выходного напряжения и надежность работы устройства для управления широтно-импульсным пре образователем и всего преобразовательного устройства в целом.

Формула изобретения

Устройство для управления шйротно-импульсным преобразователем, содержащее источник опорного пилообразного напряжения и источник управляющего напряжения, выходы которых через первый сумматор подключены к первому входу компаратора, датчик выходного напряжения, подключенный

ко входу второго сумматора, и интегратор со входом обнуления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и надежности работы, оно снабжено дополнительным источником опорного напряжения, двумя нуль-органами, двумя оптронными парами и управляемым переключателем каналов с двумя входами и одним выходом, управляющий вход которого через последовательно соединенные первую оптронную пару и первый нуль-орган подключей к выходу первого сумматора, первый вход через второй сумматор - к дополнительному источнику опорного напряжения, а второй, вход - к выходу датчика выходного напряжения, подключенному ко входу обнуления интегратора, вход которого подключен к выходу переключателя каналов, а выход через последовательно соединенные второй нуль-орган и вторую оптронную пару подключен ко второму входу ком-паратора.

.Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

/ fS

23

п

22 h I

Фиг. I