Устройство для одноканального фазового управления вентильным преобразователем

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКА ..НАЛЬНОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее генератор синхронизирующих импульсов, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, первый и второй генераторы опорного напряжения, первый и второй ключи сброса генераторов опорного напряжения, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов опорного напряжения, а вторые входы - с источником напряжения управления , первый и второй RS-триггеры , инверсный выход первого RSтриггера соединен с управляющим входом второго ключа сброса, распределитель импульсов управления, о т ли чающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снаб-; жено первым элементом И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого RS-триггера, а выход - с fг-вxoдoм второго RS-триггера, вторым элементом И, первый вход которого соединен с прямым выходом второго RS-триггера, а выход - с S-входом первого Р5-триггера и вторым входом первого элемента И, двухвходовым элементом ИЛИ второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с вторым входом второго элемента И, двумя формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, прямой вход формирователя импульсов по переднему фронту и инверсньш вход формирователя импульсов по заднему фронту, а также управляюСО щий вход первого ключа сброса соединены с выходом генератора синхронизирующих импульсов, выход формирователя импульсов по переднему фронту соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов по заднему фронту соеди00 нен с 5-входом второго рэ-триггера, со трехвходовым элементом ИЛИ, входы 00 которого соединены с выходами распрею делителя импульсов, а выход - с О Р-входом первогоffe-триггера, первый вход распределителя импульсов соединен с выходом второго компаратора, блоком ограничения углов открырания, вход которого соединен с выходом первого генератора опорного напряжения, а выход - с вторым входом распределителя импульсов. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что генератор синхронизирующих импульсов содержит ;формирователь логических сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1083325

З(51) Н 02 P 13 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Б«БИ!еууИК с (21) 3490726/24-07 (22) 17.09.82 (46) 30 ° 03.84. Ьюл. 9 12 (72) Н.Н.Михеев, В.К.Агафонов .и А.Н.Андриянчик (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 653719, кл. Н 02 P 13/16, 1971.

2 ° Авторское свидетельство СССР

У 693527, кл. Н 02 Р 13/16, 1972.

3. Анхимюк В.О. и др. Одноканальная система управления с широким диапазоном изменения угла зажигания.

"Электротехника", 1970, и 11, с.8-10. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКА.НАЛЬНОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЬМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее ге" нератор синхронизирующих импульсов, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, первый и второй генераторы опорного напряжения, первый и второй ключи сброса генераторов .опорного напряжения, первый и второй компараторы, первые- входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго генерато. ров опорного напряжения, а вторые входа — с источником напряжения управления, первый и второй R5-триггеры, инверсный выход первого R9триггера соединен с управляющим входом второго ключа сброса, распределитель импульсов управления, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено первым элементом И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого Рб-триггера, а выход — с

К-входом второго AS-триггера, вторым элементом И, первый вход которого соединен с прямым выходом второго

RS-триггера, а выход — с 5-входом первого R5-триггера и вторым входом первого .элемента И, двухвходовым элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход — с вторым входом второго элемента И, двумя формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, прямой вход формирователя импульсов по переднему фронту и инверсный вход формирователя импульсов ф по заднему фронту, а также управляющий вход первого ключа сброса соединены с выходом генератора синхрони- зирующих импульсов, выход формирователя импульсов по переднему фронту соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов по заднему фронту соеди- (1О нен с 5-входом второго К -триггера, трехвходовым элементом ИЛИ, входы е„ которого соединены с выходами распределителя импульсов, а выход — с р-входом первого Й -триггера, первый вход распределителя импульсов соединен с выходом второго компаратора, блоком ограничения углов открывания, вход которого соединен с выходом первого генератора опорного напряжения, а выход — с вторым входом распределителя импульсов.

2. Устройство по п. 1, о т л и « ...ч а ю щ е е с я тем, что генератор синхронизирующих импульсов содержит

:формирователь логических сигналов

1083325 анодных напряжений, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, входы первого из которых соединены с первым и третьим выходами формирователя логических сигналов анодных напряжений, входы второго — с первым

Изобретение относится к управлению вентильными преобразователями злектроприводов постоянного тока с числом фаз более двух и широким диапазоном изменения угла регулирования.

Известно устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее генератор синхронизирующего напряжения, интегратор с ключом сброса, компаратор, Р5-триггер, первый вход которого соединен с выходом генератора синхронизирующего напряже-. ния, второй вход — с выходом компаратора, выход - с формирователем вы- ходных импульсов и управляющим входом ключа сброса, а выход интегратора соединен с входом компаратора.

Устройство обеспечивает управление двумя противофазными вентилями 51 g.

Недостатком устройства является возможность неполного сброса интегратора при предельных углах сдвига импульса управления, что приводит к неправильному отсчету угла открывания вентиля. Известно устройство для фазового управления вентильным преобразователем, содержащее синхронизатор, выход которого подключен к одному из входов PS-триггера, выход Я5-триггера подключен к управляющему входу ключа сброса интегратора, выход интегратора подключен к одному из входов компаратора, на другой вход которого подключен источник управляющего сигнала, выход компаратора подключен к формирователю управляющих импульсов,. дополнительный компаратор и источник постоянного напряжения, подключенный к одному из входов дополни" тельного компаратора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход — к второму входу и вторым выходами указанного формирователя, входы третьего — с вторым и третьим выходами указанного формирователя, элементом ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход является выходом гене-. ратора синхронизирующих импульсов.

gS-триггера. Устройство обеспечивает управление двумя противофазными вентилями (23.

Недостаток устройства — возмож5 ность неполного сброса интегратора, из-за изменения частоты питающей сети, так как время сброса устанавливается от момента равенства опорного напряжения постоянному напряжению до момента поступления очередного синхронизирующего импульса.

Для исключения указанного недостатка необходимо устанавливать заранее больший интервал сброса, чем

1з необходимо при постоянной частоте питающей сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок синхро20 низации, первую и вторую фазосдвигающие ячейки, каждая из которых состоит из формирователя опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и устройства сравнения опор2 ного напряжения с напряжением управления, первый триггер управления, первый вход которого соединен с вы ходом блока синхронизации, а выход— с управляющим входом первого ключа

ЗО сброса, второй триггер управления, первый вход. которого соединен с вто. Рым входом первого триггера и через дифференцирующее устройство — C вы:ходом первой фазосдвигающей ячейки, З а первый выход соединен с вторым ключом сброса, второй вход второго триггера и вход распределителя импульсов соединены через дифференцирующее устройство с выходом второго

@> компаратора. Устройство обеспечивает одноканальное формирование импульсов управления вентилями трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при широ3 1 083 ком диапазоне изменения угла регулирования Г 3 3.

Недостаток известных устройств— необходимость выполнения нескольких дифференцирующих устройств для пере5 дачи сигнала от первой ячейки к второй и от второй ячейки к распределителю импульсов. Кроме того, они неудобны с точки зрения технологии при выполнении схемы на интегральных эле- 10 ментах, обладают разбросом парамет ° ров и не обеспечивают стабильной длительности импульсов, что приводит к возможности более быстрого сброса первой ячейки, чем происходит запуск второй ячейки.

Для исключения этого недостатка необходимо увеличение импульса на выходе дифференцирующего устройства, что несколько уменьшает диапазон изменения угла сдвига импульса в ячейке, а также приводит к сбою триггеров управления при малых углах сдвига, т.е. появляется возможность одновременного наличия сигналов на обоих входах триггера. При кратковременных увеличениях напряжения управления возможен сбой в работе первой ячейки, так как она не может выдать импульс на вторую ячейку к моменту прихода очередного синхронизирующего импульса.

Цель изобретения — упрощения и повышение надежности системы управ-ления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для одноканального фазового управления вентильным преобразователем, содержащее генератор синхронизирующих импульсов, входы которого соединены с клеммами сете40 його напряжения, первый и второй генераторы опорного напряжения, первый и второй ключи сброса генераторов опорного напряжения, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов опорного напряжения, а вторые входы — с источником напряжения управления, первый и второй RS триггеры, инверсный выход первого RS -триггера соеди нен с управляющим входом второго ключа сброса, распределитель импульсов управления, снабжено первым элементом И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого RS -триггера, а выход - с R-входом второго

R5-триггера,. вторым элементом И, 325 4 первый вход которого соединен с прямым выходом второго RS-òðèããåðà, а выход — с б -входом первого RS -триггера и вторым входом первого элемента И, двухвходовым элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход— с вторым входом второго элемента И, двумя формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, прямой вход формирователя импульсов по переднему фронту и инверсный вход формирователя импульсов по заднему фронту, а также управляющий вход первого ключа сброса соединены с выходом генератора синхронизирующих импульсов, выход формирователя импульсов по переднему фронту соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов по заднему фронту соединен с

5-входом второго RS-триггера, трехвходовым элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами распределителя импульсов, а выход — с S-входом первого RS -триггера, первый вход распределителя импульсов соединен с выходом второго компаратора, блоком ограничения углов открывания, вход которого соединен с выходом первого генератора опорного напряжения, а выход — с вторым входом распределителя импульсов.

Кроме того, генератор сннхронизирующих импульсов содержит формирователь логических сигналов анодных напряжений, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, входы первого из которых соединены с первым и третьим выходами формирователя логических сигналов анодных напряжений, входы второго - с первым и вторым выходами указанного формирователя, входы третьего — с вторым и третьим вьгходами,указанного формирователя, элементом ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходами элемен» тов И, а выход является выходом генератора синхронизирующих импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления; на фиг. 2 — линейные диаграммы, поясняющие работу устройства управления при кратковременных повышениях напряжения управления.

Устройство управления (фиг. 1) содержит генератор 1 синхронизирующих импульсов, первый RS -триггер 2, ходам второго RS - триггера 7. 5-вход второго Рб -триггера 7 соединен с выходом формирователя 16 импульсов по заднему фронту. S -вход триггера 7 соединен с выходом первого элемента И 5, первый вход которого соединен с прямым выходом первого RS -Tðèãrepa 2, а второй вход элемента И 5 соединен с выходом второго элемента И 10 и 5 -входом первого R5-триггера 2. Инверсный выход первого

$5-триггера 2 соединен с управляющим входом второго ключа 8 сброса, выходы которого соединены с дополнительными входами второго генератора 9 опорного напряжения 9. Выход последнего соединен с первым входом второго компаратора 11, второй вход кото-. рого соединен с источником напряжения управленияU . Выход второго компаратора 11 соединен с первым входом распределителя 12 импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока 17 ограничения углов открывания. Вход последнего соединен с выходом первого генератора 4 опорного напряжения. Выходы распределителя 12 соединены с входами трехвходового элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с вторым входом первого RS триггера 2.

Входы формирователя 18 сигналов анодных напряжений соединены с зажимами источника анодных напряжений.

Первый выход формирователя 18 сигналов анодных напряжений соединен с первыми входами первого 19 и второго 29 элементов И, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И 20 и первым входом третьего элемента И 21, третий выход соединен с вторыми входами первого 19 и третьего 21 элементов И. Выходы элементов И 19-21 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 22. Выход последнего соединен с выходом генератора 1 синхронизирующих импульсов.

На выходе генератора 1 синхронизирующих импульсов (фиг. 1) в исход11 И ном состоянии имеется сигнал 1 первый 3 и второй 8 ключи сброса замкнуты, на прямых выходах второго 7 и первого 2 Р5 -триггеров имеются сигналы "0". При поступлении с выхода генератора 1 синхронизнрующих импульсов сигнала "0" второй формирователь 16 импульсов по заднему фронту с инверсным входом формирует на своем выходе короткий импульс, кото5 1083325 первый ключ 3 сброса, первый генератор 4 опорного напряжения, первый элемент И 5, первый компаратор 6, второй Р -триггер 7, второй ключ 8 сброса, второй генератор 9 опорного напряжения, второй элемент И 10, второй компаратор 11, распределитель 12 импульсов,,трехвходовый элемент ИЛИ 13, двухвходовый элемент ИЛИ 14, формирователь 15 импуль- 1Î сов по переднему фронту, формирователь 16 импульсов по заднему фронту, блок 17 ограничения углов открывания, формирователь 18 сигналов анодных напряжений генератора 1 синхро- 15 низирующих импульсов, первый, второй и третий элементы И 19-21 генератора 1 синхронизирующих импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 22 генератора 1 синхронизирующих импульсов. 20

На диаграмме (фиг. 2) обозначены

Ч,„, Vb, Чс — анодные напряжения вентилей выпрямителя; а, в, с — логические сигналы анодных напряженья; 25

U — синхронизирующие импульсм сы; — первое опорное напряжеО ние;

Оос — второе опорное напряже- 30 ние;

U — напряжение управления;

0 — сигнал на первом выходе.

1 первого R5-триггера;

Цм,0 Ос — импульсы на abmoAe pac 35 пределителя импульсов.

Генератор 1 синхронизирующих импульсов (фиг. 1) подключен своими входами к клеммам сетевого напряжения, а его выход соединен с управляю-40 щим входом первого ключа 3, с прямым входам формирователя 15 импульсов по переднему фронту и инверсным входом формирователя 16 импульсов по заднему фРонтУ. Выходы ключа 3 сое- 45 динены с дополнительными входами первого генератора 4 опорного напряжения. Выход последнего соединен с первым входом первого компаратаФ а 6, второи вход которого соединен с ис 50 точником напряжения управления U .

Выход первого компаратора 6 соединен с вторым входом двухвходового элемента ИЛИ 14, первый вход которого соединен с выходом формирователя 15

55 импульсов по переднему фронту. Выход элемента ИЛИ 14 соединен с вторым входом второго элемента И 10, первый вход которого соединен с прямым вырый замыкает ключ 8 и производит сброс интегратора 9. При превышении напряжения управления допустимой величины импульс управленьл формируется блоком 17 ограничения углов открывания. При этом сброс интегратора 9 осуществляется аналогично и устройство управления переходит в описанное состояние. Так как ограничение углов формируется от опорного напряжения первого генератора 4 опорного напряжения, то второй генератор 9 всегда будет сброшен и подготовлен к повторному запуску раньше, чем поступит импульс на запуск второго генератора с первого компаратора 6.

Если равенство первого опорного напряжения напряжению управления не поступило к моменту прихода сигнала

"1" с выхода генератора 1 синхронизирующих импульсов, то, в момент появления сигнала "1" на выходе генератора 1 формирователь 15 импульсов по переднему фронту формирует узкий, импульс, который через элемент ИЛИ 14 и элемент И 10 поступает íà S -вход первого RS -триггера 2, переключает его и осуществляет запуск второго генератора 9 опорного напряжения.

После переключения первого RS-триггера 2 тот же импульс через элемент И 5 осуществляет сброс второго

RS-триггера 7.

Таким образом, предлагаемое устройство управления формирует узкие импульсы для запуска последующей фазосдвигающей ячейки и сброса предыдущей без операции дифференцирования, а длительность этих импульсов ограничивается самими же переключаемыми элементами. Как только происходит необходимое переключение RS- mrrepos сразу же снимается импульс, вызвавший это переключение. Причем отключение первого RS -триггера 2 происходит только после включения второго (последующего) Й -триггера 7, Тем самым исключается потеря (пропуск) информации в устройстве управления и отпадает необходимость в подборе оптимальных параметров дифференцирукицих устройств. Включение же формирователя 15 импульсов по переднему фронту на вход элемента ИЛИ 14 позволяет исключить нарушение отсчета угла открывания при кратковременном превышении напряжением управления допустимого уровня.

7 1083325 рый ноступает на вход второго RSтриггера 7 и переключает его. На прямом выходе Ю -триггера 7 появляется сигнал "1", Одновременно сигнал "0" с выхода. генератора 1 размыкает 5 ключ 3 сброса и первый генератор 4 начинает формировать опорное напряжение, которое поступает на первый вход первого компаратора 6. Если до момента появления на выходе гене- !О ратора 1 .логической "1" произошло. сравнение (наступило равенство) опорного напряжения с напряжением управления, поступающим на второй вход первого компаратора 6, то на выходе. 15 компаратора 6 появляется сигнал "1", который через элемент ИЛИ 14 поступает на второй вход второго элемента И 10. Так как на первом входе элемента И. 10 имеется сигнал "1" с пря- 20 мого выхода второго триггера 7, то на выходе элемента И 10 появляется сигнал "1" который поступает на вход первого Р8-триггера 2 и переключает его, При этом на инверсном вы- 25 ходе первого RS -триггера 2 появляет" ся сигнал."0", который размыкает ..второй ключ 8 сброса и начинается формирование опорного напряжения на выходе второго генератора 9 опорно-. го напряжения. Одновременно на прямом выходе первого Ю -триггера 2 появляется сигнал "1", который поступает на первый вход первого элемен-, та И 5. На выходе последнего появляется сигнал "1", так как на второй его вход также поступает сигнал "1" с выхода второго элемента И 10. Сиг- . нал "1" с выхода первого элемента И 5 поступает на 5 -вход второго 40

RS-триггера 7 и переключает его..

При этом на прямом выходе первого

fS-триггера 7 появляется сигнал "0", поступающий на первый вход второго элемента И 10. На выходе элеиен- 45 та.И 10 появляется сигнал "0". Соответственно. на S -входах первого 2 и второго 7RS -триггеров появляются сигналы "0". При равенстве опорного напряжения второго генератора напря-, 50 жения управления на выходе компаратора 11 появляется сигнал "1", который поступает на первый вход распре делителя 12 импульсов. Импульс с вы" хода распределителя 12 через элемент ИЛИ 13 поступает на 5 -вход пер- 55 вого RS "триггера 2, переключает его и формирует на инверснои выходе первого RS-триггера 2 сигнал "1", кото10833

На фиг. 2 показано, что. синхронизирующие импульсы формируются длительностью 60 в середине диапазона о изменения угла открывания вентиля, т.е. от 50 до 120 для каждого венти- 5 ля катодной группы. Импульсы формируются из логических сигналов анодных напряжений ot Ь, с. В промежутках между синхронизирующими импульсами длительностью 60 формируется опорное напряжение первой фазосдвигающей ячейки, которое используется одновременно для формирования ограничений минимального и максимального углов открывания. Длительность первого опорного напряжения 0 1 всего да составляет 60о. Сброс первого опорного напряжения осуществляется синхронизирующим-импульсом. Сигнал на первом выходе первого Р5-триггера Ur существует с момента начала

Т1 формирования первого опорного напряжения U и до момента равенства

1 первого опорного напряжения Ц„напряжению управления U (или, что то же самое, до момента включения второго триггера, т.е. начало формирования второго опорного напряжения Оо ).

Второе опорное напряжение Ug формй2 руется с момента выдачи сигнала с. 30 первого компаратора и до момента равенства второго опорного напряжения напряжению управления U . В момент сравнения осуществляется сброс второго опорного напряжения и выдача 35 импульсов управления 0, Ug и 0

Опорное напряжение второй фазосдвигающей ячейки может иметь дли25 10 тельность до 120 и имеет крутизну в два раза меньше первого опорного напряжения. Второе опорное напряжение Ц сдвинуто относительно первого опорного напряжения U на угол

1 фазового сдвига импульса управления в первой фазосдвигающей ячейке. Если происходит кратковременное превышение напряжением управления допустимого максимального уровня, то, как видно из линейных диаграмм, может не произойти сравнения первого опорного напряжения 00 с напряжением управле ния U, так как первое опорное напряжение сбрасывается через 60а.

При этом не выдается импульс с первой фазосдвигающей ячейки на вторую, второй опорное напряжение не формируется, и импульс управления не формируется. Если второе опорное напряжение формируется, то импульс управления на выходе устройства управления формируется с углом сдвига, определяемым сдвигом импульса в первой и второй ячейках.

Таким образом, надежность предлагаемого устройства управления повышается путем обеспечения сброса предьщушей ячейки только после включения последующей ячейки за счет обеспечения гарантированного минимального интервала сброса интеграторов, а также исключения сбоев в формировании угла открывания при кратковременном повьппении напряжения управления.

1083325

1083325

1 цып

Составитель Н.Савинова.Редактор А.Курах Техред М.Надь Корректор А.Дзятко

Заказ 1772/50 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 а

С СИ

Vol

0 71

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4