Пояснительная записка (1230251), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 1.2 - Схема канала фазораспределения

Чтобы обеспечить стабильную работу схемы синхронизации, на вход кассеты БСИ подают второе опорное синхронизиру­ющее напряжение U_ф (точки Х11, ХЗ). Оно представляет собой первую гармонику напряжения вторичной обмотки трансфор­матора, выделенную фильтром R5—СЗ блока питания БП-090. Его форма — синусоидальная и не имеет коммутационных про­валов напряжения.

Вместе с тем фильтр осуществляет фазовый сдвиг этого на­пряжения, т.е. выходное напряжение фильтра сдвинуто по фазе на некоторый угол φ по отношению к напряжению на входе. При этом первая гармоника питающего напряжения U_ф, которую выделяет фильтр, в зависимости от глубины и продолжительности комму­тации может сдвигаться на значительную величину—до 20 эл. град.

С помощью синхронизирующих напряжений U_BX и U_ф автома­тически регулируется фаза синхроимпульсов, при которой импульс формируется только в моменты перехода напряжения сети через нуль. Регулирование фазы импульсов осуществляется каналом фа­зовой автоподстройки, представляющим собой замкнутую систему автоматического регулирования.

Входные синхронизирующие напряжения U_BX и U_ф, поступаю­щие на вход кассеты БСИ, ограничены по амплитуде диодами V1, V2 и стабилитронами V3, V4. С помощью компараторов А1 и А2 U_BX и U_ф преобразуются в напряжение прямоугольной формы. Фронты импульсов, поступающие на входы 2 компараторов, совпадают с моментами перехода входных синхронизирующих напряжений через нуль.

При этом за счет изменения фазы, вносимого фильтром R5—СЗ в напряжение U_ф, напряжение U_А1(2) на входе 2 первого компара­тора отстает по фазе от напряжения U_А2(2) на некоторый угол φ рисунок 1.3. Резистор R3 и конденсатор С1, подключенные к входу компара­тора А2, образуют фильтр низкой частоты. Он предназначен для подавления высших гармонических составляющих в кривой входного напряжения U_BX (Х4), связанных с процессами коммутации преоб­разователя. Из диаграммы входного напряжения компараторов на рисунке 1.3 видно, что кривая входного напряжения компаратора U_А2(2) не имеет коммутационных провалов напряжения.

С помощью транзисторов V7 и V8 согла­суются уровни входных сигналов компарато­ров и входного напряжения логических эле­ментов D1. Напряжение с выхода транзис­торов поступает в схему формирования им­пульсов фазового сдвига φ рисунок 1.1, со­стоящую из логических элементов D1.1 — D1.4 и D2.1. Логические элементы D1.1 и D2.1 включены по схеме инвертора. Поэто­му напряжение на выходе элементов D1.1 (3) и D1.2 (6) инверсно по отношению к выход­ному напряжению транзисторов U_V7, U_V8.

Рисунок 1.3 - Диаграммы работы схемы формирования импульсов фазового

сдвига φ

Диаграммы работы формирователя им­пульсов фазового сдвига рисунок 1.3 пока­зывают, что длительность импульсов напря­жения на выходе элемента D2.1 равна углу фазового сдвига φ между напряжениями U_А2(2). U_А1(2) и, соответственно, между напряжениями U_BX, U_ф на выходе кассеты БСИ.

С помощью элементов D3.1, D3.2, D2.3, D2.4, D5.1 и R20, R22, Сб. С7 формируются короткие импульсы в моменты перехода входно­го синхронизирующего напряжения U_ф (Х11) через нулевое значе­ние. Эти импульсы запускают генератор пилообразного напряже­ния, состоящий из транзистора V9 и элементов цепи С14, R34, R37, R39. На рис. 4 представлены диаграммы работы этой части схемы.

Входное напряжение U_ф преобразуется компаратором А1 в двуполярные импульсы напряжения U_А1(16) прямоугольной формы. Как отмечалось выше, транзистор V7 преобразует выходное напряже­ние компаратора к уровню входного напряжения логических схем. Выходное напряжение U_V7 транзистора поступает на вход двух оди­наковых частей схемы, состоящих из D3.1 (D3.2), D2.4 (D2.3), R20 (R22) и С7 (С6), причем на вход элемента D3.1 это напряжение подается непосредственно, а на вход D3.2 —через инвертор D1.1.

Цепи R20—С7 и R22—С6 являются времязадающими. Постоян­ная времени τ цепи определяет ширину формируемого импуль­са. На рисунке 1.4 стрелками показан момент формирования фронтов импульсов напряжения U2.4₍₁₃₎ и U_2.3(10) определяемый уровнем напряжения на выходе элементов D2.3 и D2.4. Короткие импуль­сы напряжения, образованные на выходе этих элементов, сдвину­ты относительно друг друга на полпериода напряжения U_x11 С по­мощью элемента D5.1 происходит их суммирование, в результате чего импульсы напряжения на выходе D5.1 в каждый полупериод совпадают с моментами перехода напряжения U_x11 через нуль.

Рисунок 1.4 - Диаграммы работы схемы формирования пилообразного

напряжения

Пилообразное напряжение U_x8 формируется во время заряда конденсатора С14 через резистор R39 постоянным напряжением +5 В. При этом в отсутствие сигнала, поступающего на базу тран­зистора V9 с выхода 1 элемента D5.1 рисунок 1.1, транзистор зак­рыт отрицательным напряжением -12 В, подаваемым на его базу через резистор R37. Поступающий на вход генератора пилообразного напряжения положительный импульс напряжения U_d5.1(1) переводит транзистор в открытое состояние. Вследствие этого во время разряда конденсатора С14 через пе­реход «коллектор—эмиттер» транзистора V9 образуется срез в выходном пилообразном напряжении.

Канал фазовой автоподстройки пред­ставляет собой систему автоматического регулирования и состоит из дифференци­ального усилителя A3, интегратора А4 и компаратора А5. Его выходной сигнал через петлю обратной связи, образованную тран­зистором v11 и элементами D5.4, D2.2. по­ступает на инвертирующий вход дифферен­циального усилителя A3. Входным сигналом канала фазовой автоподстройки является выходной сигнал схемы формирования импульсов фазового сдвига, поступающий с выхода 1 элемента D2.1 на инвертирующий вход A3.

Генератор пилообразного напряжения V9. С14, R34, R39 и ком­паратор А5 представляют собой фазосдвигающее устройство, формирующее на выходе 6 компаратора прямоугольные импуль­сы в случаях, когда пилообразное напряжение Uxs, подаваемое на вход 2 компаратора, превышает выходное напряжение интеграто­ра 11д4(б), поступающего на другой вход А5.

Транзистор V11 согласует уровень выходного напряжения А5 с уровнями входных сигналов логических элементов D5.4 и D2.2, Элементы D5.4, D2.2, включенные по схеме инверторов, произво­дят двукратное инвертирование входного сигнала. В результате сформированные импульсы напряжения Un2.2(4). поступающие на вход 2 дифференциального усилителя A3, совпадают с интерва­лами превышения пилообразным напряжением выходного напря­жения интегратора А4 рисунок 1.5. Если пилообразное напряжение меньше напряжения 11д4(б), то на выходе 4 D2.2 образуется сиг­нал нулевого уровня.

Рисунок 1.5 - Диаграмма работы фазовой автоподстройки

Напряжение с выхода компаратора А5 через транзистор V11 поступает в схему формирования синхроимпульсов, состоящую из D4, D5.2, R29 и С10. На выходе Х9 этой схемы формируются им­пульсы напряжения U_си длительностью 200 мкс, которые синхро­низируют работу всех блоков БУВИП. На рисунке 1.5 видно, что синх­роимпульсы совпадают с моментами переключения компаратора А5, когда пилообразное напряжение U_Х8 сравнивается с выходным напряжением U_a4(6) интегратора.

Левая диаграмма на рисунке 1.5 характеризует установившийся режим работы канала, при котором напряжение с выхода канала фазовой автоподстройки поступает на вход 2 A3 и уравновеши­вает выходное напряжение схемы формирования импульсов фа­зового сдвига U_D2.1(1) . При этом синхронизирующие импульсы (Х9) формируются в моменты перехода напряжения U_x4 через ну­левое значение.

Средняя и правая диаграммы иллюстрируют процесс автопод­стройки фазы синхроимпульсов соответственно при начальном запоздании и опережении формирования импульсов синхрониза­ции относительно начала полупериодов синхронизирующего на­пряжения U_x4.

Рассмотрим на примере средней диаграммы работу канала фазовой автоподстройки, регулирующего фазу синхроимпульсов, показанных штриховой линией (они приближаются по направлению стрелки к точкам прохождения напряжения Ux4 через нуль).

Как видно, в начале полупериода 0 — π напряжение интеграто­ра U_A4(б) превышает величину пилообразного напряжения U_X8. Поэтому на вход канала автоподстройки (инвертирующий вход A3) поступает напряжение низкого уровня с выхода 4 элемента D2.2. В это время на неинвертирующий вход 3 дифференциального усилителя A3 подается сигнал высокого уровня U_D2.1(1) с выхода формирователя фазового сдвига.

Дифференциальный усилитель A3 увеличивает разность сиг­налов, поступающих на его входы. Поскольку на неинвертирующем входе усилителя напряжение больше, то на его выходе 6 (X6) фор­мируется напряжение высокого уровня. Это напряжение, поступа­ющее на инвертирующий вход интегратора, способствует умень­шению его выходного напряжения U_A4(6), показанного тонкой ли­нией на рисунке 1.5.

После уменьшения U_A4(6)до уровня пилообразного напряжения компаратор А5 переключается, и на выходе элемента D5.3 форми­руется синхронизирующий импульс. Переключение компаратора А5 сопровождается появлением на входе канала положительного им­пульса напряжения U_2.2(4), поступающего через цепь обратной связи. В этом случае на обоих входах дифференциального усилителя при­сутствует напряжение высокого уровня U_2.1(1) и U_2.2(4).

Разность напряжений на входе A3 равна нулю, поэтому на его выходе 6 (Х6) напряжение также равно нулю. Это напряжение, поданное на вход интегратора А4, не приводит до конца полупе­риода к изменению его выходного напряжения U_A4(6), показанного на рисунке 1.5 тонкой горизонтальной линией. В последующих ин­тервалах (π — 2π и т.д.) канал фазовой автоподстройки работает в последовательности, описанной выше. При этом с каждым но­вым полупериодом момент формирования синхронизирующего импульса приближается к полупериодам напряжения U_x4

После завершения процесса регулирования кривая напряже­ния U_A4(6) преобразуется в прямую линию, пересекающую кривую пилообразного напряжения в точках, совпадающих с моментами перехода напряжения U_x4 через нуль.

Процесс регулирования фазы синхроимпульсов, показанный на рисунке 1.5, принципиально не отличается от рассмотренного процесса фазовой автоподстройки. Отличие состоит в том, что при регулировании возрастает напряжение U_A4(б) интегратора. Соот­ветственно смещается вправо момент формирования импульсов синхронизации, приближаясь в конце регулирования к точкам ну­левого значения напряжения U_x4.

В кассету БСИ входит также канал фазораспределения, состо­ящий из логических элементов D1.1, D6.1 — D6.4, D7.1 — D7.4, D8.1 — D8.4 и D9.1 — D9.4. На выходе канала формируются прямые и инверсные сигналы фазораспределения для режимов тяги и ре­куперации. Выходные сигналы образуются в зависимости от уров­ня управляющего напряжения на входе D7.2 (12, 13) формирова­теля сигналов «Тяга» и «Рекуперация».

В режиме тяги на вход формирователя через резистор R44 подается напряжение высокого уровня. На выходах элементов D9.3 (8) и D9.2 (6) формируются соответственно прямые и инвер­сные сигналы фазораспределения. В режиме рекуперации входы 12, 13 D7.2 замыкаются на «землю» через контакты реле, распо­ложенные в кассете БПК. В этом случае на выходе схемы форми­руются прямые и инверсные сигналы фазораспределения, которые образуются соответственно на выходах элементов D8.3 (8) и D8.2 (6). Диаграммы работы канала приведены на рисунке 1.6.

Выходное напряжение U_V7 поступает на вход 12 элемента D6.4 и через инвертор D1.1 — на вход 9 элемента D6.3, где происходит их логическое умножение с импульсами синхронизации (Х9), по­ступающими на входы 10 и 13 этих элементов. В результате на выходе D6.3 (8) и D6.4 (11) в каждый полупериод напряжения сети формируются короткие импульсы, переключающие RS-триггер, собранный на элементах D6.1 и D6.2.

Напряжение высокого уровня, поступающее на входы 12, 13D7.2 в режиме тяги, после инвертирования последовательно соединен­ными элементами D7.1 — D7.4 поступает в виде логической еди­ницы на входы 1 и 12 элементов D9.1 и D9.4. При этом на входе 2 D7.3 «Запрет» должно быть напряжение высокого уровня, разре­шающее работу этого элемента. С помощью элементов D9.4, D9.3 и D9.1, D9.2 (умножением логической единицы и выходного напря­жения RS-триггера D6.1, D6.2) образуются прямые и инверсные сигналы фазораспределения в режиме тяги.

В данном режиме на входы элементов D8.1 и D8.2 подается напряжение низкого уровня с выхода 11 элементов D7.2, что при­водит к переводу этих элементов в единичное состояние вне за­висимости от уровня сигнала на соседних входах 2 и 12. После ин­вертирования напряжения элементами D8.2 и D8.3 на выходах 6 и 8 формируется нулевое напряжение.

Характеристики

Список файлов ВКР