Цифровое фазосдвигающее устройство Советский патент 1982 года по МПК H02M1/08 H02P13/16 

1

Изобретение относится к электротехнике и промышленной электронике и может быть использовано в тиристорных преобразователях.

Известны цифровые фазосдвигающие устройства, фаза которых регулируется путем изменения частоты ft и кода t21.

Недостатком этих фазосдвигающих устройств является зависимость формируемой фазы от частоты синхронизирующего напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровое фазосдвигающее устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов и синхронизатор с двумя выходами. В этом устройстве инвариантность формируемой фазы относительно частоты достигается за счет наличия двойного преобразования - сйачала части Периода синхронизирующего напряжения в код, а затем полученного . кода в интервал времени (фазу ) D3

2

Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности регулирования фазы с помощью цифрового кода от управляющей ЭВМ или управляющего цифрового устройства и сложность устройства. Формируемая устройством фаза пропорциональная отношению частот генераторов неизменной .частоты и управляемого напряжением генератора частоты, из-за чего при простых схемных решениях генераторов вследствие их нестабильности точность формируемой фазы низкая , а более сложные схемные решения генераторов, обеспечивающие требуемую точность, усложняет и удорожают фазосдвигающее устройство.

Применение для возможности регулирования фазы посредством кода цифро-аналогового преобразователя на входе управляемого напряжением генератора приводит к значительному усложнению и удорожанию фазосдвигающего устройства.

39

Цель изобретения - упрощение фазосдвигающего устройства и повышение его точности.

Указанная цель достигается тем, что в цифровом фазосдвигающем устройстве, содержащем генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов и синхронизатор с двумя выходами, счетчик импульсов выполнен реверсивным, на выход генератора тактовых импульсов подключены два введенных делителя частоты, выход первого из которых через введенный двухвходовойлогический элементИ-НЕ подключен к суммирующему входу счетчика, а выход второго через введенный трехвходовой логический элемент И-НЕ подключен к вычитающему входу счетчика, первый и второй выходы синхронизатора подсоединены соответственно на входы двухвходового и трехвходового логических элементов И-НЕ, выход обратного переноса счетчика соединен с S-входом введенного SR-триггера, второй выход синхронизатора соединен с R-входом SR-триггера, а выход триггера подсоединен на вход трехвходового логического элеме.нта И-НЕ.

Коэффициент деления второго делителя частоты регулируется кодём.

На -фиг.1 приведена схема цифровог фазосдвигающего устройства, состоящего из генератора такотовых импульсов 1, делителя частоты с постоянным коэффициентом деления 2, делителя частоты с коэффициентом деления упра ляемым кодом 3, двухвходового логического элемента 4, трехвходового логического элемента 5, реверсивного счетчик 6, синхронизатора 7 и SR-триггера 8.

На фиг.2 приведены временные диаграммы напряженной на элементах схемы фиг.1: по оси а - напряжение синхронизации и (- ; по осям 6 и в - напряжение соответственно на первом и втором выходе синхронизатора 1 по оси а- - числа в счетчике 6; по оси д - напряжение на выходе обратного переноса счет-)ика 6; по осям S и - напр)яжения соответственно на прямом и ииЕ)ерсном выходе триггера 8

Работает циФрогзое фазосдвигающее устройство следующим образом.

Поступающее на вход синхронизатора 7 синусоидальное напряжение 1) (фиг.2а) npi-образуется в прямоугольное на выходах 1 и 2 (фиг.2 б,в)

15884

и подается на входы элементов И-НЕ и S- Частота тактового генератора 1 FQ делится делителем 2 на число N, имеет на выходе 2 значение 5 f/I %/М и подается на вход элемента Л. За время, равное половине периода напряжения синхронизации

1с.

когда на вход поступает сига

из выхода 1 син- . хронизатора 7, импульсы с выхода 2 поступают на суммирующий вход реверсивного сметчика 6. Число импульсов, которое запишется в счетчике 6, равно количеству импульсов с периодом 1/fL, ,укладывающемся в интервале

Vo.

(t) aNi

.в момент Т/2 сигнал на выходе 1 синхронизатора 7 изменится на логический О, а на выходе 2 - на логическую 1. При этом поступление импулсов с элемента 4 на вход счетчика 6 прекращается,а через элемент 5 с делителя 3 на вычитающий вход счетчика 6 начинают поступать импульсы с частотой f fp/N, где число, соответствующее кОду управления, 1 N, N. Время 1(, за которое число в счетчике 6 изменится от значения N, до нуля, равно

S

N,

1.

L г

гг (J

;

N.

м.

в момент t достижения числом счетчика 6 значения нуля на выходе

обратного переноса 6 формируется импульс фиг. 25, перекидывающий SR-триггер 8, При этом снимается сигнал логической 1 со входа 5, поступающий с прямого выхода SR-три1

гера 8 фиг.2е и поступление импульсов от 3 на вычитающий вход 6 прекращается, препятствуя уменьшению числа ниже нуля. Это состояние продолжается до момента Т перехода напряжения синхронизации -через нулевое значение, после которого триггер 8 перекидывается сигналом с выхода 2 синхронизатора 7, на вход элемента с первого выхода синхронизатора 7 поступает сигнал логической 1, импульсы с делителя 2 поступают на вход суммирования счетчика 6 и описанный процесс повторяется. Передний фронт инверсного выхода триггера 8. (.фиг.2 ){или задний фрон неинверсного выхода) является инфор мативным. Фьрмируемая фаза f равна , N, .N cV--T- следует из (З) формируемая фаза Чне зависит от частоты сети и имеет линейную зависимость от управ ляющего кода Ыч, . Частота генерато ра тактовых импульсов 1 fp также отсутствует в функции преобразования (2), что делает ее инвари.антной относительно нестабильности частоты fp Последнее обстоятельство является дополнительным преимуществом фазосдвигающего устройства, повышая его точность. Предлагаемое частотнонезависимое фазосдвигающее устройство может работ.ать в таком же режиме, как и прототип, при котором сигнал синхрониза тора на заполнение счетчика короче половины периода Т(90 эл.град.) и имеется пауза 30 эл.град. между режимами заполнения и вычитания. Этот режим полностью определяется сигналами выходов 1 и 2 синхронизатора 7 ибо счетчик 6 при отсутствии импульсов на одном из его входов сохраняет записанное а нем число. Преимуществом предлагаемого цифр вого фазосдвигающего устройства является инвариантность формируемой фазы относительно частоты напряжения синхронизации, частоты генератора тактовых импульсов, простота его реализации и большая точность, величина которой может быть наперед задана погрешностью дискретности И, в конечном итоге, числом разрядов счетчика, делителя и кода. Формула изобретения Цифровое фазосдвигающее устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов и синхронизатор с двумя выходами, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, счетчик импульсов .выполнен реверсивным, на выход генератора тактовых импульсов подключены два введенных делителя частоты,, выходпервого из которых через введенный двухвходовой логический элемент И-НЕ подключен к суммирующему входу счетчика, а выход Btoporo через введенный трехвходовойI логический элемент И-НЕ подключен к вычитающему входу счетчика, первый и второй выходы синхронизатора подсоединены соответственно на входы двухвходового и трехвходового логических элементов И-НЕ, выход обратного переноса счетчика соединен с S-входом введенного ЗИ-триггера, второй выход синхронизатора соединен с R-BXOдом SR-триггера . а выход SR-триггера подсоединен на вход трехвходового логического элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1538135, кл. Н 02 М 1/08, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 629621,. кл. Н 02 Р 13/16, 1977. 3.E1ektrotechIsche Zeltschrift, Bd Э, 1973, H 1, с. 31-3.