"Ора 11. Выход первогоннтегратора подключен к входу второго порогового элемента 13 с гистерезисом. Выход генератора 30 постоянного тока соединен с входом второго интегратора 12, выход которого подключен к входу второго порогового элемента 15. Выход второго порогового элемента 13 с гистерезисом подключен к первому входу первого элемента И 16, к инверсным
S-входам первого 17 и в-орого 18 RSтриггеров, к первому входу второго элемента И 21. Выход второго порогового элемента 15 подключен к второму входу второго элемента И 21, выход которого соединен с R-входом второго
RS-триггера 18. Выход второго RS-триггера соединен с входом 23 сброса, выход которой через разделительные диоды 24 и 25 подключен к входам сброса первого 11 и второго 12 интеграторов.
К силовому входу регулируемого преобразователя 2 подключен вход датчи ка 22, выход которого соединен с входом первого порогового элемента 14.
Выход первого порогового элемента 14 соединен через первый вход второго элемента ИЛИ 31 с В.-входом первого
RS-vpIh гера 17, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 16 и к входу сброса узла 26 мягкого запуска.
Выход первого элеь-.ента И 16 подклю чен к входу усилителя 20 мощности, вы-:.Оп которого являет я выходом 33 сис5 15770 темы 10 управления и защиты и подключен к управляющему входу регулируемого однотактного преобразователя 2 через второй вход первого элемента
ИЛИ 9 и к входу блокировки блока 3
5 запуска, Преобразователь работает следующим образом.
При включении устройства напряжения сети, выпрямленное и сглаженное сетевым выпрямителем 1 с фильтром, подается на силовой вход регулируемого однотактного преобразователя 2 и на вход блока 3 запуска, который формирует последовательность запускающих коротких импульсов, следующих с частотой 100-300 Гц и поступающих через первый вход первого элемента ИЛИ 9 на управляющий вход регулируемого од- 20 нотактного преобразователя 2. Последовательностью коротких импульсов регулируемый однотактный преобразователь 2 через свой выход с прямым включением выпрямительного диода нака- 25 чивает энергию в дополнительный фильтр 6, отсоединенный коммутатором
7 от выхода 32 электропитания системы
10 управления и защиты. Напряжение на выходе дополнительного фильтра 6, 30 возрастая, достигает установленного порогового значения, по которому сработает первый пороговый элемент 8 с гистерезисом, выходной нулевой сигнал которого включит коммутатор 7, и напряжение с дополнительного фильтра 6 через коммутатор 7 поступит на выход
32 электропитания системы 10 управления и защиты. При этом регулируемый однотактный преобразователь 2 на своем выходе с обратным включением выпрямительного диода зашунтираван через выходной. фильтр 4 нагрузкой 5, напряжение на которой из-за этого прак-: тически нулевое. 45
Запасенной дополнительным фильтром
6 энергии достаточно, чтобы обеспечить первоначальное функционирование системы 10 управления и защиты, которая затем выводит стабилизированный преобразователь в номинальный установившийся режим с заданной нагрузкой 5.
Для того, чтобы выяести стабилизированньп преобразователь в номинальньп» режим, система 10 управления и за-. щиты вырабатывает последовательность импульсов фиксированной длительности, 17 6 но нарастающей частоты следования следующим образом.
При подаче электропитания на систему 10 управления и защиты нулевой сигнал с выхода второго порогового элемента 13 с гистерезисом установит по инверсным S-входам первый 17 и второй
18 RS-триггеры в единичное состояние.
При подаче электропитания на систему 10 управления и защиты генератор 30 постоянного тока вырабатывает фиксиро ванный ток I „„ (фиг. 3e), которьп», поступая на вход второго интегратора
12, задает на выходе последнего постоянную скорость нарастания линейного напряжения до уровня ограничения U o (фиг ° 2а). Напряжение с выхода второго интегратора 12 подается на вход второго порогового элемента 15 °
При достижении порогового значения напряжения 11„ „на входе второго Пор. ВЕрк порогового элемента 15 последний вьтрабатывает единичный импульс (фиг.2б), длительность которого определяется временем превышения напряжения на выходе второго интегратора 12 над пороговым напряжен»»еь» Б ц,,„второго порогового элемента 15 (фиг.2а).
В узле 29 суммирования управляющих сигналов алгебраически складываются токовые сигналы с выхоцав генераторов
19 опорного тока, датчика 27 напряжения, второго датчика ?8 тока и узла
26 мягкого запуска.
При подаче электропитания на систему 10 управления и защиты датчик 27 напряжения отрицательной обратной связи по напряжению вырабатывает токовый» сигнал I H, величина которого пряма пропорциональна с заданным коэффициентам К напряжению U н на нагрузке 5 (фиг. 3a), второй датчик 28 тока отрицательной обратной связи па таку вырабатывает токовый» сигнал I, величина которого прямо пропорциональна с заданным коэффициентом К„ току в нагрузке 5 (фиг.Зб), генератор
19 опорного тока вырабатывает опорный так Х (фиг. Зв),.который задает величину напряжения и тока в нагрузке 5 при установившемся режиме замкнутой статической системы регулирования стабилизирующего преобразователя, узел 26 мягкого запуска вырабатывает ток ХУМЪ, вел » Hà » характер 3 енения которого (фиг.Зг) устанавливается в период вывода стабилизпраяан1577017 ного преобразователя в установившийся режим с номинальной нагрузкой 5 таким обрабом, чтобы ток I > на выходе узла
29 суммирования управляющих сигналов (I2 I> -Е4у"Х y ) мог плавно возрастать (фиг. Зд) от начального Igg к оп . ущ3 нпч(4Н ннч 0; 14т ййч=О) до установившегося значения I < „
=Ion-абдт y .—.I4í уст ПРИ выходе ста- 10 билизированного преобразователя в установившийся режим. В номинальном
,установившемся режиме узел 26 мягкого, запуска тока не ответвляет (Х, нз уст
=О) и соответственно не влияет на про-= 5
" цесс регулирования установившегося режима работы стабилизированного преобразователя.
Узел 26 мягкого запуска может приводиться в исходное состояние по входу сброса нулевым сигналом, поступаю-щим с выхода первого RS-триггера 17.
Скорость нарастания напряжения аа выходах первого 11 и второго 12 ин.еграторов пряма пропорц,"-à.àëüíÿ т..— ку на их входах.
Скорость нарастания напряжения на выходе второго интегратора 12 и соответственно длительность нарастания напряжения до Бп„п на выходе второго интегратора 12 постоянна во всех режимах работы стабилизированного преобразователя, как при запуске (фиг. 2a), так и в номинальном режиме (фиг.2з) поскольку определяется тольР
35 ко величиной фиксированното тока
Х ц на выходе генератора 30 постоянного тока (фиг.3e).
Скорость и соответственно длительность нарастания напряжения на выходе „ первого интегратора 11 до величины напряжения ограничения Б пгп задается током I с выхода узла 29 суммирования управляющих сигналов (фиг.Зд).
Итак, при подаче электропитания на систему 10 управления и защиты ток на выходе узла 29 суммирования управляющих сигналов устанавливается намного меньше, чем ток на выходе генератора
30 постоянного тока (фиг.Зд и Зе), 29 н ч пп указ ко фкк °
ПервьФ интегратор 11 на своем выходе формирует медленно нарастающее напряжение (фиг.2в), крутизна которого соответственно намного меньше, че
55 крутизна напряжения на выходе второ-го интегратора 12 (фиг.2а). Напряжение с выхода первого интегратора 11 пост т ает на вход второго порогового элемента 13 с гистерезисом, единичный сигнал на выходе которого появится (фиг.2г) в момент достижения напряжения на выходе первого интегратора
11 величины верхнего порогового напряжения U п„ срабатывания второго по, верх порогового элемента 13 с гистерезисом (фиг.2в).
Единичный сигнал с выхоца второго порогового элемента 13 с гистерезисом поступает на инверсный S-вход первого RS-триггера 17, на инверсный S-вход второго RS-триггера 18, на первый вход первого элемента И 16 и на первый вход второго элемента
И 21. При поступлении единичного сигнала на инверсный S-вход первый RSтриггер 17 подтверждает единичное сос-тояние на своем выходе, и единичный сигнал с выхода первого RS-триггера 1 продолжает присутствовать на втором входе первого элемента И 16. При поступлении единичного сигнала на инве .;..ный S-вход втор- - РБ-триггера 1. . единичное состояние последнего также не изменяется. При поступлении единичного сигнала на первый вход первого элемента И 16 на выходе последнего начинается формирование переднего фронта единичного рабочего импульса управления, который, будучи усилен в усилителе 20 мощности, открывает регулируемый однотактньпй преобраэователь
2 и последний начинает эакачивать энергию через свой выход с прямым включением выпрямительного диода в дополнительньпй фильтр 6 и одновременно запасать энергию в самом регулируемом преобразователе 2, которая при отсеч-ке импульса управления системы 10 управления и защиты через выход с обратным включением выпрямительного диода регулируемого однстактного преобразователя 2 поступает в выходной фильтр 4. При поступлении единичного сигнала на первьпй вход второго элемента И 21, на втором входе которого единичный сигнал с выхода второго порогового элемента 15 уже присутствует к этому моменту (фиг, 2а), на выходе второго элемента И 21 появляется единичный сигнал, которьпй, воздействуя на R-вход второго RS-триггера 18, перебрасывает последний в нулевое состояние. Нулевой сигнал на выходе второго RS-триггера 18 обеспечивает через цепь 23 сброса и разделительные диоды 24 и 25 спад напряжения на
1577017 выходах первого 11 и второго 12 интеграторов. Крутизна спада напряжений на выходах первого 11 и второго 12 интеграторов задается примерно одинаковой и определяется подбором параметров цепи 23 разряда и внутренних параметров интеграторов 11 и 12. При снижении напряжения на выходе второго интегратора 12 ниже верхнего порогового напряжения U второй поропор,Верх говый элемент 15 на своем выходе сформирует нулевой сигнал (фиг,2б), который устанавливает через второй элемент И 21 нулевой сигнал íà R-входе второго RS-триггера 18.
При снижении напряжения на выходе ,первого интегратора 11 нике верхнего порогового напряжения Un е „ единичный сигнал на выходе второго порогового элемента 13 с гистерезисам сохраняется до того момента, когда напряжение на выходе первого интегратора 11 спадет до нижнего порога срабаTblBGHHH UAo ни„второго порогового 25 элемента 1 с гистерезисом и только в этот момент на выходе второго порогового элемента 13 с гистерезисом появится нулевой сигнал. Таким образом, устраняется нежелательная комбинация наличия одновременно нулевого сигнала на инверсном S-входе и единичного сигнала на S-входе второго RS-триггера 18..
Нулевой сигнал на выходе второго
35 порогового элемента 13 с гистерезисом (фиг. 2г) завершит формирование перного единичного рабочего импульса управления на выходе 33 системы 10 управления и защиты (поскольку импульсы на выходе 33 системы 10 управления и защиты полностью повторяют форму импульсов на выходе второго порогового элемента 13 с гистерезисом, перебросит второй RS-триггер в единичное .состояние, запирая цепь 23 разряда и прекращая соответственно спад напряжения на выходах первого 11 и второго 12 интеграторов. Минимальная длительность положительного импульса на выходе. второ50 го порогового элемента 13 с гистерезисом (фиг.2г), на выходе первого элемента И 16 и соответственно на выходе
33 системы 10 управления и защиты определяется временем спада напря"спад 55 жения на выходе первого интегратора
11 (фиг. 2в) от величины верхнего поI рогового напря>кения срабатывания
U qp pep второго порогового элемента
13 с гистерезисом до величины нижнего порога срабатывания iJn „„ второго порогового элемента 13 с гнстерезисом и зависит только от параметров цепи
23 разряда и внутренних параметров первого интегратора 11 и не зависит от частоты следования.импульсов.
Первый 11 и второй 12 интеграторы начнут формировать вторые и каждые последующие импульсы нарастающего напряжения на своих выходах, причем узел 26 мягкого запуска ответвляет меньший ток (фиг.3г) и, следовательно, ток на выходе узла 29 суммирования управляющих сигналов возрастет (фиг. Зд), скорость нарастания напряжения на выходе первого интегратора 11 возрастает, а длительность переднего фронта 1. импульса на выходе nep>»Of P. t ваго интегратора 11 уменьшается (фиг.2в), соответственно уменьшается период появления второго и каждого последующего -Т = с „ + С „ импульса управления фйксированной» длительности регулируемого аднотактного преобразователя 2 (фиг. 2г) °
Таким образом, в период вывода стабилизированного преобразователя в номинальный режим система 10 управления и защиты обеспечивает на начальном этапе работы частотно-импульсное модулиравание регулирования последовательности импульсов фиксированной длительности пс,д со скважностью и
"cnap
Ь
= — — — --- — — на выходе регулируе— чим;", + л нс<р.» спад мого однотактного преобразователя 2 и соответственна "мягкое вхождение регулируемого аднотактнага преобразователя 2 в процесс установившегося номинального режима, причем период следования импульсов регулируемого .однотактного преобразователя 2 на начальном этапе определяется длительностью переднего фронта н, импульсов на выходе первого интегратора ii (фиг ° 2в и 2r), В тат момент, когда длительность переднего фронта, » импульса на гынар.» ходе первого интегратора 11 (фиг.2и) станет меньше длительности переднего франта но, импульса на выходе второго интегратора 12 (фиг. 2з), единичный сигнал на выходе второго порогового элемента 13 с гистерезисом (фиг ° 2к) и соответственно импульс управления на выходе системы 10 управления и защиты появится также в мо: 1577017
12 мент достижения напряжения верхнего порога срабатывания U второго ядр. Верх порогового элемента 13 с гистерезисом на выходе первогоинтегратора 11(фиг.2и).
После того, как нарастающее напря5 жение на выходе второго интегратора
12 достигнет значения верхнего порога сРабатываниЯ Ц„,р Верх втоРого поРогового элемента 15 (фиг. 2з), на выходе 10 последнего появится единичный сигнал, который в совокупности с единичным, сигналом с выхода второго порогового элемента 13 с гистерезисом, воздейст.,вуя на входы второго элемента И 21, перебросит второй RS-триггер 18 в нулевое состояние и начнется через цепь
23 разряда и разделительные диоды 24 н 25 спад напряжения на выходах пер,вого 11 и второго 12 интеграторов.
При уменьшекии напряжения на выходе первого интегратор l 1 до значения U и „, (фиг. 2и) срабатывает второ. : ( пороговый элемент 13 с г;: :.ерезисом
-:. сформирует на своел-..,,,,::,, """..,,-- . .зада Ы 2Ь фронт единичного импульса (фиг.2и и 2к) и соответственно задний фронт импульса на выходе усилктег.ж 20 моь,;кости (импульса управления для регу,.лируемого однотактного преобразова:e- 30 ля 2). Период следования импульсов ка выходе второго порогового элемен::.а 13 с гистерезисом (импульсов управления регулируемого преобразователя 2) постоянный и равен Т (фиг. 2з и 2к), а длительность шк,й
+ n n (. иг. 2и), где а, ч - длительность нарастания напряжения на выходе второго интегратора 12 до верхнего порога срабатывания 0
U»p В р„ второго порогового элемента .1 5. Так как „=сопи, С с, д =
=const и уменьшается только до своего установившегося значения л и то ь шимбулет возРастать до своего установившегося значения
n„ и
"шкм яс,т "нар. е "сйод нар. Ус. и и Л п ш им м«+ сеи ив, скважность
Ф
7щкмт, +
50 будет возрастать до своего установившегося значения и
Уш жт
"харЯ+ en a ь карлъст и л ь ядр, e + е сяе д
Таким образом, при выводе в номи55 нальный режим стабилизированного преобразователя с заданной нагрузкой 5 происходит в начале плавное регулирование с помощью ЧИМ (фиг.2г), затем мягкий переход на ИИМ (фиг.2д, е, ж— эти диаграммы показывают формирование импульсов управления регулируемого преобразователя 2 в тот момент, когда сравняются длительности нарастания напряжений на выходах первого 11 и второго 12 интеграторов, в этом случае длительность импульса как при ЧИМ регулировании, а период следования импульсов как при ШИП), затем выход на НИМ регулирования стабилизированного преобразователя (фиг. 2з, 2и, 2к) в установившемся режиме.
В процессе работы стабилизированного преобразователя возможно такое изменение нагрузки 5, что может происходить плавный переход обратно от ШИН к П1М и наоборот. Момент такого лерехпда определяется только соотношением длительности нарастания напряжений н выходах первого t1 и второго 12 ик"еграторов ° не р. > с„ р. .
I торсй элемент И 2 t «ияхрокиз;1 работу первого 11 и второго 12 интеграторов, так как нулевой..сигнал на аго выходе„ перебрасывающий второи
RS"триггер 18 и включающий цепь разряда 23, проявляется только при одновременном появлении единичных сигналов ка выходах второго порогового элемента 15 и второго порогового элемента 13 с гистерезисом.
При наличии перегрузки на силовом
4 входе регулируемого однотакткого преобразователя 2, когда напряжение на выходе датчика 22 тока достигает порогового напряжения срабатывания первого порогового элемента 14, на выходе последнего появляется единичный импульс, который через первый вход второго элемента ИЛИ 31 перебрасывает первый RS-триггер 17 в нулевое состояние. Нулевой сигнал с выхода первого RS-триггера 17, воздействуя на второй вход первого элемента И 16, отсекает прохождение текущего импульса управления на усилитель 20 мощности, одновременно воздействуя ка вход сброса узла 26 мягкого запуска; начинает сброс последнего н промежуточное состояние, в котором ответнляемый узлом
26 мягкого запуска ток из узла 29 сумировдния управляющих сигналов уменьшает скважность импульсов управления системы 10 управления и защиты (зд счет возрастания дц„р, 1. По завершении формирования текущего импульса уп13
14
1577017 равления нулевой сигнал с выхода вто- рого порогового элемента 13 с гистерезисом перебросит по инверсному Я-входу первый RS-триггер 17 в единичное состояние, разрешая прохождение после5 дующего импульса управления, который также может быть отсечен при необходимости. Такой процесс будет повторяться периодически до тех пор, пока не будет снята перегрузка.
Кроме того, при пропадании сетевого напряжения или при других нарушениях в системе 10 управления и защиты
Э когда напряжение на дополнительном 15 фильтре бупадет ниже нижнего порога срабатывания первогопорогового элемента 8 с гистерезисом, на выходепоследнего появитсяединичный сигнал, который отключит через коммутатор 7 вывод 32 электроп»»тания системы 10 управления и защиты от дополнительного фильтра б и одновременно через второй вход второго элемента ИЛИ 31 перебросит первьп» RS-триггер 17 в нулевое состояние 2> надежно блокируя прохождение любых импульсов управления через первый элемент И 16 в момент аварийного отключения регулируемого однотактного преобразователя 2 при пропадании на- 30 нряжения питания в системе 10 управления и защиты. Блок 3 запуска, à ""атем система 10 управления и защиты начнут процесс плавного вывода стабилизированного преобразователя в номи- 3 нальный» режим работы как описано выше.
Импульсы управления, появляющиеся на выходе системы 10 управления и за- 40 щиты, блокируют по входу блокировки блок 3 запуска, и соответственно блок
3 запуска с момента начала функционирования системы 10 управления и защиты не оказывает воздействия на регулиру- 45 емый однотактный преобразователь 2.
Формула и з о б р е т е н и я
Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой, содержаший сетевой выпрямитель с фильтром, подключенный выходом к силовому входу регулируемого однотактного преобразователя, выходной фильтр, предназначенный для подключения к нагрузке, первый элемент ИЛИ и систему управления и защиты, включающую в себя первый датчик тока, входом подключенный к силовому входу регулируемого однотактного преобразователя, а выходом подключенный к входу первого порогового элемента, выходом подключенного к первому входу второго элемента ИЛИ, первый и второй RS-триггеры, первый элемент И и усилитель мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей стабилизированного преобразователя, в него введены коммутатор, первьп» пороговый элемент с гистерезисом, дополнительньп» выходной фильтр, два выпрямительных диода и блок запуска, t а система управления и защиты снабжера датчиком напряжения, вторым датчиком тока, узлом мягкого запуска, генератором опорного тока, узлом суммирования сигналов управления, генера-, тором постоянного тока, двумя интеграторами, двумя разделительными диодами, цепью сброса, вторым пороговым элементом с гистерезисом, вторым элементом И, причем блок запуска входом подключен к входу регулируемого однотактного преобразователя, а выходом через первьп вход первого элемента !
ПИ к управляющему входу регулируемого однотактного преобразователя, выход регулируемого однотактного преобразователя через один выпрямительнь»»» диод, включенный в обратном направлении, подключен к входу выходного фильтра, а через другой выпрямительный диод, включенный в прямом. направлении, подключен к входу дополн»»тельного выходного фильтра, выход которого подключен к входу коммутатора и к входу первого порогового элемента с гистерезисом, выход которого через второй вход второго элемента ИЛИ подключен к R-входу первого RS--триггера и к инверсному входу управления ком" мутатора, выход которого подсоединен к выводу электропитания системы управления и защиты, вход датчика напряжения и вход второго датчика тока предназначены для подключения к нагрузке, выходы генератора опорного тока, датчика напряжения, второго датчика тока и узла мягкого запуска подключены к входам узла суммирования управляющих сигналов, выход которого подключен к входу первсго интегратора, выход генератора постоянного тока подключен к входу второго интегратора, входы сброса первого и вто15
1527017
16 ого интеграторов подключены соответственно через первый и второй разде" . лительные диоды к выходу цепи сброса, вход которой подключен к выходу второго RS-триггера, выход первого интегратора подсоединен к входу второго порогового элемента с гистерезисом, выход второго интегратора подсоединен к входу второго порогового элемента, выход второго порогового элемента с гистерезисом подключен к первому входу первого элемента И, к инверсным ,S-входам первого и второго RS-тригге1 ров, к первому входу второго элемента И, выход второго порогового элемента соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к R-входу второго RS-триггера, выход первого RS-триггера подсоединен к входу сброса узла мягкого запуска и к второму входу первого элемента И, выход которого подключен к входу усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к входу блокировки блока запуска.
1577017
Составитель О.Мещерякова
Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар
Редактор В.Бугреыкова
Заказ 1853 Тираж 506 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
