Устройство для управления вентильным преобразователем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее в каждой фазе последовательно включенные релейный элемент, первый вход сумматора, интегратор, усилитель выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к источнику управляющего и опорного напряжений, формирователь импульсов управления, предназначенный для подключения к управляющему электроду соответствующего вентиля, / датчики тока и напряжения нагрузки, кнопочный замыкающий контакт, вход которого соединён с первым источником эталонного напряжения, отличающееся тем. Ч.о, с целью повышения надежности работы вентильного преобразователя, оно в каждой фазе снабжено дифференцирующим элементом, демодулятором, ключевым элементом с зоной нечувствительности и элементом НЕ, первым элементом ИЛИ, ключевым элементом, элементом РАВНОЗНАЧНОСТЬ, общими для всех фаз, вторым источником эталонного напряжения, RS-триггером и вторым элементом ИЛИ, причем вход дифференцирующего элемента подключен к выходу релейного элемента, а его выход через демодулятор, ключевой элемент и элемент НЕ - к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу RS-триггера, первый вход кото- 8 рого соединен с выходом кнопочного контакта, а второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика то§ ка и напряжения, выход усилителя соединен с первым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и с замыкающим контактом ключевого элемента, второй вход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ через размы;о 4i кающий контакт ключевого элемента соединен с вторым источником эталонного напряжения, а управляющий вход о ;о ключевого элемента соединен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к входу соответствующего формирователя импульсов управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1И

З(51) Н 02 Р 13/16 /У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ

К ASTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3546299/24-07 (22) 02.02.83 (46) 23.05.84. Бюл. Р 19 (72) Л.И. Цытович (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.314.27(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 873374, кл. H 02 F 13/16, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

HI 851729, кл. H 02 P 13/16, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ, содержащее в каждой фазе последовательно включенные релейный элемент, первый вход сумматора, интегратор, усилитель выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к источнику управляющего и опорного напряжений, формирователь импульсов управления, предназначенный для подключения к управляющему электроду соответствующего вентиля, датчики тока и напряжения нагрузки, кнопочный замыкающий контакт, вход которого соединен с первым источником эталонного напряжения, о т л и ч аю щ е е с я тем, ч о, с целью повышения надежности работы вентильного преобразователя, оно в каждой фазе снабжено дифференцирующим элементом, демодулятором, ключевым элементом с зоной нечувствительности и элементом

НЕ, первым элементом ИЛИ, ключевым элементом, элементом РАВНОЗНАЧНОСТЬ, общими для всех фаз, вторым источником эталонного напряжения, ЯЬ -триггером и вторым элементом ИЛИ, причем вход дифференцирующего элемента подключен к выходу релейного элемента,. а его выход через демодулятор, ключевой элемент и элемент НŠ— к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу Й О-триггера, первый вход которого соединен с выходом кнопочного 3 контакта, а второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика тока и напряжения, выход усилителя сое. Я динен с первым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и с замыкающим контактом ключевого элемента, второй вход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ через размыкающий контакт ключевого элемента соединен с вторым источником эталонI ного напряжения, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента

РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к входу соответствующего формирователя импуль.сов управления.

1094129

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в силовых тиристорных преобразователях систем автоматического, управления электроприводами технологических установок, например, прокатных станов.

Известна система импульсно-фазового управления преобразователем, содержащая в каждой фазе последовательно включенные сумматор, интегратор, усилитель и формирователь импульсов управления тиристорами силового блока, причем выход усилителя соединен с вторым входом сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к источнику управляющего сигнала Х„„ и эталонного напряжения Хц (1) .

Однако устройство имеет низкую надежность из-за воэможности ложного срабатывания формирователя импульсов управления тиристорами силового блока под действием внешних помех, поступающих, например, со стороны питающего напряжения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой фазе последовательно включенные релейный элемент, первый вход сумматора, интегратор, усилитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, третий и четвертый входы которого 35 подключены соответственно к источнику управляющего и опорного напряжений, формирователь импульсов управления, предназначенный для подключения к управляющему электроду соот- 40 ветствующего вентиля, датчики тока и напряжения нагрузки, кнопочный нормально разомкнутый контакт, вход которого соединен с первым источником эталонного напряжения (2) . 45

Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за возможности ложного срабатывания формирователя управляющих импульсов. Кроме того, в известных устройствах 50 при исчезновении синхронизирующего сйгнала (напряжения одной из фаз)

СИФУ соответствующей фазы входит в режим собственных автоколебаний, ког. да фронты ее выходного сигнала оказываются не фиксированы во времени по отношению к питающему напряжению.

При появлении напряжения соответствующей фазы на тиристор силового блока может быть подан случайный импульс управления, что вызовет ошибку процессов регулирования в системе, либо неработоспособность преобразователя.

Целью изобретения является повышение надежности работы вентильного преобразователя.

Поставленная цель достигается тем что устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой фазе последовательно включенные релейный элемент, первый вход сумматора, интегратор, усилитель, выход которого соединен со вторым входом сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к источнику управляющего и опорного напряжений, формирователь импульсов управления, предназначенный для подключения к управляющему электроду соответствующего вентиля, датчики тока и напряжения нагрузки, кнопочный замыкающий контакт, вход которого соединен с первым источником эталонного напряжения, в каждой фазе снабжено дифференцирующим элементом, демодулятором, ключевым элементом, с зоной нечувствительности и элементом

НЕ, первым элементом ИЛИ, ключевым элементом, элементом РАВНОЗНАЧНОСТЬ, общими для всех фаз, вторым источником эталонного напряжения, RS -триггером и вторым элементом ИЛИ, причем вход дифференцирующего элемента подключен к выходу релейного элемента, а его выход через демодулятор, ключевой элемент и элемент НЕ - к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу

RS-триггера, первый вход которого соединен с выходом кнопочного контакта, а второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчиков тока и напряжения, выход усилителя соединен с первым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и с замыкающим контактом клю чевого элемента, второй вход элемента

РАВНОЗНАЧНОСТЬ через размыкающий контакт ключевого элемента соединен с вторым источником эталонного напряжения, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом элемента

ИЛИ, выход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к входу соответствующего формирователя импульсов управления.

129 1

3 1094

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства на фиг. 2-4 временные диаграммы его сигналов.

Устройство содержит последовательно включенные релейные элементы 1 — 3 5 сумматоры 4 . — 6, интеграторы 7 — 9, усилители 10 — 12, элементы 13 — 15

РАВНОЗНАЧНОСТЬ, формирователи 16 — 18 импульсов управления, блок 19 венти.1ей, нагрузки 20, блоки 21 — 23, диф- 10 ференцирующий элемент 24,. демодулятор 25, ключевой элемент 26 с зоной нечувствительности и логический элемент НЕ 27, каждый из. блоков 21 — 23 включает в себя входные 28 - 30 и вы-15 . ходные 31 — 33 клеммы, ключевые элементы 34 — 36 первые элементы ИЛИ 31-

39, датчик 40 тока, датчик 41 напряжения, второй элемент ИЛИ 42, триггер

43, кнопочный контакт 44, клемма 45 для подключения сигнала управления

Х, клемма 46 для подключения,источника Хо опорного напряжения, клеммы

47 и 48 для подключения источников эталонного сигнала Х „, Х,, вход- 2 ные клеммы 49 и 50 датчиков тока и напряжения соответственно °

Устройство работает следующим образом.

Датчики 40 и 41 (фиг. 26,3) включают в себя непосредственно преобразователи 51 и 52 контролируемого параметра (тока, напряжения), в аналоговый сигнал например, каскады, выполненные по принципу "модулятор-деll

35 модулятор с разделительным трансформатором, (характеристика на фиг.26) и выходные пороговые элементы 53 и

54 с характеристикой, показанной на фиг; 32.

Порог срабатывания звеньев 53 и

54 соответствует максимально допустимому уровню тока и напряжения в цепи нагрузки вентильного преобразователя, Релейные элементы 1 — 3 (фиг. 1) 4> имеют нулевое значение порогов переключения и предназначены для преобра:зования напряжения соответствующей фазы питания (фиг. 2e) в сигнал типа

"меандр" со средним н:.-левым значени1ем (фиг. 2ж) .

10 — 12. Усилители 10 — 12 имеют неинвертирующую характеристику.

Под действием выходного сигнала релейного элемента 1 (фиг. 30) звенья

4, 7, 10 переходят иэ режима автоколе баний в режим принудительной синхронизации с частотой напряжения фазы С.

В интервале времени „ (фиг. 38) изменение выходного сигнала Y (t)vHтегратора 7 происходит под действием разности сигналов Yq(t) (фиг. Зп) и

Ую Я) (фиг. 36) .. В момент времени изменения знака сигнала на выходе релейного элемента 1(фиг. 1 и За) происходит смена знака производной выходного сигнала интегратора 7 ° Переключение усилителя 10 осуществляется в момент времени t перехода выходным сигналом интегратора 7 нулевого уровня. В интервалах 1, t4 формирование развертыФ вающей функции Y>(4) происходит аналогичным образом. В результате на выходе усилителя 10 формируется сигнал (фиг. 3Ц) с периодом То равным периоду сетевого напряжения (фиг. Зо1), но отстающеи от него по фазе на угол по рядка 60-80 эл.град., который зависит от амплитуды синхронизирующего сигнала на входе сумматора 4 ° Под действием сигнала управления (фиг.35) подаваемого на клемму 4$ (фиг. 1), выходной сигнал интегратора 7 смещается вертикально относительно нуля устройства, причем в сторону, противо. положную знаку управляющего воздействия (фиг. 32). При этом изменяется положение во времени фронтов выходного сигнала усилителя 10 по отношению к синхронизирующему воздействию (напряжению соответствующей фазы).

С помощью опорного напряжения Хо, подключаемого к клемме 46 (фиг. 1), производится начальная установка угла, при котором открывается соответствующий вентиль блока 19.

Принцип работы остальных фаз аналогичный рассмотренному.

Знак выходного сигнала элементов

13 — 15 соответствует произведению знаков сигналов на их входах. В исходном состоянии ключей 34 — 36, пока-. занном на фиг., на второй вход элеКаскады образованные сумматорами

4 — 6, интеграторами 7 — 9 и усилителями 10 — 12 представляют собой системы, которые в исходном состоянии работают в режиме автоколебаний, частота которых нормируется инерционностью интеграторов 7 — 9 и усилителей

Ментов 13 15 подключен источник эталонного сигнала Х „ (фиг. 1, клемма 47) положительной полярности.

Это обеспечивает формирование на выходе элементов 13 — 15 сигналов, ко" торые полностью повторяют форму выходных импульсов звеньев 10 — 12.

1094129

Формирователи 16 — 18 выполнены на основе одновибраторов, синхронизация которых может осуществляться как от переднего, так и от заднего фронтов выходных импульсов усилителей

10 — 12. Выходные сигналы формирователей 16 — 18 подаются на управляющие электроды соответствующих тиристоров блока 19 (на фиг. 1 с целью упрощения рисунка отсутствует линия связи блока 19 с сетевым напряжением — Обещ ).

Постоянная времени дифференцирующего элемента 24 выбирается таким образом, чтобы передать с минимальными искажениями на вход демодулятора 25 переменную составляющую выходного сигнала релейного элемента 1(фиг.46,Й

В демодуляторе 25 выходной сигнал дифференцирующего элемента 24 (фиг. 5 и 6) выпрямляется (фиг.46) 20 и усиливается таким образом, чтобы его амплитуда при нормальном режиме работы устройства превышала бы зону нечувствительности С ключевого элемента 26. В этом случае на выходе ключевого элемента 26 формируется сигнал, постоянного уровня (фиг. 42), который обеспечивает нулевое значение напряжения на выходе элемента НЕ 27 (фиг. 4g). Предположим, что в момент 30 времени 1 = 0 напряжение фазы С оказалось равным нулю. Тогда выходной сигнал релейного элемента 1 принимает фиксированное, например, положительное значение (фиг. 40). Это приводит 35 к уменьшению до нуля выходного сигнала дифференцирующего звена 24 и демодулятора 25 (фиг. 4m). При выполнении условия Y<; (t) » С ключевой элемент 26 закрывается (фиг. 4 ), а 4р на выходе элемента НЕ 27 появляется сигнал (фиг. 5u), под действием которого переключается ключевой элемент

34. В результате оба входа элемента

13 оказываются подключенными к выходу усилителя 10. При этом независимо от знаков импульсов на выходе блока

10 выходной сигнал элемента 13 принимает положительное значение, что исключает возможностЬ формирования импульсов управления вентилями на выходе блока 16.

При появлении напряжения фазы С ключевой элемент 34 переходит в исходное состояние после того, как заканчивается переходной процесс синхронизации в фазе управления. Это до. стигается путем соответствующего выбора постоянной времени блока 21.

Работа блоков 22 и 23 аналогична рассмотренной.

Таким образом, в устройстве исключается подача ложных импульсов управления тиристорами при исчезновении соответствующей фазы напряжения питания преобразователя.

Второй элемент ИЛИ 42 и RS-триггер

43 служит для отключения усилителей

10 — 12 от формирователей 16 — 18 в случае превышения выходными координатами преобразователя (ток, напряжение в цепи нагрузки) допустимых уровней. При этом на выходе второго элемента ИЛИ 42 формируется сигнал логической " 1", который переводит RG— триггер 43 в состояние, при котором на вход первых элементов ИЛИ 37 — 39 также подается логическая "1".

Это приводит к переключению ключевьгх элементов 34 — 36 и фиксации выходного напряжения элементов 13 — 15 на положительном уровне, когда исключается возможность запуска формиро вателей 16 — 18. Для перевода Ютриггера 43 в исходное состояние логического "0" служит кнопочный контакт 44 и источник эталонного сигнала Х (фиг. 1, клемма 48) . Выходной сигнал второго элемента ИЛИ 42 может подаваться также в схему отключения блока 19 от напряжения сети.

Таким образом, предлагаемое устрой. ство характеризуется более высокой надежностью при работе в системах управления технологическими процессами. Это достигается за счет устранения возможности формирования импульсов управления тиристорами при исчезновении напряжения какой-либо из фаз и отключение преобразователя от сети при одновременном снятии напряжения с управляющих электродов тиристоров силового блока ВП.

1094129

1094129

1094129

1094129

С и О

Тираж б67 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3454/44

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Пузанов

Редактор Анд. Шандор Техред М.Тепер Корректор А. Ференц