Устройство контроля параметров тиристорного преобразователя

 

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее п измерителей параметров,, пульт управления, блок печати, первый , второй и третий элементы ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля одновременно в нескольких каналах управления тиристорного преобразователя и элементов его силового блока, в него введены седьмой элемент И, третий элемент НЕ, четыре триггера, одновибратор,П ключей , п восьмых элементов И, первый дешифратор, задатчик адреса, блок, совпадения, второй блок памяти, генератор импульсов, блок команд, второй дешифратор и п пятых элементов ИЛИ, соединенных первыми входами с выходами соответствующих ключей, вторыми входами - с выходами соответствуюпияс. восыушх элементов И, a выходами - с первыми входами блока совпадения, подсоединенного вторыми входами к первым выходам второго блока памяти, а выходом - к входу первого элемента НЕ, соединенного выходом с первым входом первого дешифратора, соединенного вторыми входами с входами второго блока памяти и с первыми выходами блока команд, соединенного первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами пульта управления , третьим входом - с выходом генератора импульсов, четвертым входомс нулевым входом первого триггера, с первым входом второго элемента ИЛИ, с входом первого блока памяти и с (/} третьим выходом пульта управления, пятыми входами - с выходами задатчиС ка адреса, подключенного входом к выходу третьего элемента ИЛИ, соединенного первым входом с вторым выходом блока команд, a вторым входом с четвертым выходом пульта управления , подключенного выходом к э первому входу первого элемента И, первым входом - к выходу первого 3d блока памяти, вторым входом - к выходам второго и третьего элемента И, шестым выходом - к первому входу объекта контроля и первому входу генератора импульсов, соединенного вторым входом с вторым входом объекта контроля и выходом первого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первыми входами второго и третьего элементов И и с прямым выходом первого ; триггера, соединенного единичным входом с выходом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ag} 01}

3(59 G 05 В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕККЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3523057/18" 24 (22) 04. 11.82 (46) 30.06.84. Бюл. У 24 (72) Л.E.Ãàâðèèë, В.А.Машенцев, В.В.Вавилин, Л.А.Прыткова, С.Г.Обухов, Л.Л.Дудуляка, В.В.Маркин и В.Н.Миронов (71) Специализированное конструкторское бюро с опытным производством

Отдела теплофизики АН УЗССР (53) 621.396(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И- 382094, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

У 765812, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее ц измерителей параметров,, пульт управления, блок печати, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля одновременно в нескольких каналах управления тиристорного преобразователя и элементов

его силового блока, в него введены седьмой элемент И, третий элемент НЕ, четыре. триггера, одновибратор, и ключей, }1 восьмых элементов И, первый дешифратор, задатчик адреса, блок. совпадения, второй блок памяти, генератор импульсов, блок команд, второй дешифратор и q пятых элементов ИЛИ, соединенных первыми входами с выходами соответствующих ключей, вторыми входами — с выходами соответствующих восьмых элементов И, а выходами — с первыми входами блока совпадения, подсоединенного вторыми входами к первым выходам второго блока памяти, а выходом — к входу первого элемен, та НЕ, соединенного выходом с первым входом первого дешифратора, соединенного вторыми входами с входами второго блока памяти и с первыми выходами блока команд, соединенного первым н вторым входами соответственно с первым и вторым выходами пульта управления, третьим входом — с выходом генератора импульсов, четвертым входомс нулевым входом первого триггера, с первым входом второго элемента ИЛИ, с входом первого блока памяти и с третьим выходом пульта управления, пятыми входами - с выходами задатчика адреса, подключенного входом к выходу третьего элемента ИЛИ, соединенного первым входом с вторым выхо,дом блока команд, а вторым входом— с четвертым выходом пульта управления, подключенного пятым выходом к первому входу первого элемента И, первым входом — к выходу первогоблока памяти, вторым входом — к выходам второго и третьего элемента И, шестым выходом — к первому входу объ-екта контроля и первому входу генера- тора импульсов, соединенного вторым входом с вторым входом объекта контроля и выходом первого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первыми входами второго и третьего элементов И и с прямым выходом первого триггера, соединенного единичным входом с выходом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу

00610

11 одновибратора, а третьим входом - к выходу второго элемента НЕ, подключенного входом к выходу четвертого элемента И и к второму входу второго элемента ИЛИ, связанного выходом с нулевыми входами второго, третьего и четвертого триггеров, подключенных единичными входами соответственно к выходам пятого, шестого и седьмого элементов И, причем первый вход седьмого элемента И соединен с выходом . третьего элемента НЕ, а второй вход— с пврвым входом четвертого элемента И и,с,прямым выходом второго триггера, соединенного инверсным выходом с вторым входом второго элемента И, второй и третий входы четвертого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами второго и четвертого триггеров, связанных инверсчыми выходами соответственно с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, подключенного выходом к второму входу третьего элемента И, первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с первыми выходами объекта контроля, подключенного вторыми выходами к вторым входам пятого и шестого элементов И, а третьими выходами — к входам соответствующих измерителей параметров и к первым входам соответствующих восьмых элементов И, соединенных вторыми входами с первым выходом второго дешифратора, подключенного входами к вто" рым выходам второго блока памяти, а вторым выходом — к управляющим входам ключей, связанных информационными входами с выходами соответствующих измерителей параметров, вход одновибратора подключен к первому входу шестого элемента И, второй вход первого блока памяти соединен с блоком печати и выходом первого дешифратора, второй вход пятого элемента И соеди" нен с входом третьего элемента НЕ.

Изобретение относится к контролю устройств дискретной автоматики и может быть использовано для контроля и наладки систем управления и сило" вых блоков тиристорного преобразова- 5. теля, Известно устройство контроля. параметров, содержащее запоминающие блоки, блоки записи, регистры тестов 1ц и блоки сравнения, посредством которых в испытуемую схему вводятся контрольные сигналы и осуществляется анализ ее реакции (1j .

Недостатком известного устройства является сложность конструкции.

Наиболее близким к изобретению яв. ляется устройство для контроля параметров цифровых блоков, содержащее блок измерения параметров, пульт уп" равления, элемент ИЛИ и блок обработки данных, выход которого соединен с входом блока печати и вторым входом блока памяти (2) .

Однако данное устройство не позво- 25 ляет контролировать параметры (дли тельности импульсов разной полярности в широком диапазоне) одновременно в нескольких каналах системы управления тиристорного преобразователя.

Кроме того, это устройство не позволяет контролировать элементы силового блока при функциональном режиме тиристорного преобразователя.

Цель изобретения - расширение области применения и функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля одновременно в нескольких каналах управления тиристорного преобразователя и элементов его силового блока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее

Il измерителей параметров, пультр управления, блок печати, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, введены седьмой элемент

И, третий элемент НЕ, четыре тригге" ра, одновибратор, и ключей, и восьмых элементов И, первый дешифратор, задатчик адреса, блок совпадения, второй блок памяти, генератор импульсов, блок команд, второй дешифратор и й

11006 ройства.

3 пятых элементов ИЛИ, соединенных первыми входами с -выходами соответствующих ключей, вторыми входами †. с выходами соответствующих восьмых элементов И, а выходами — с первыми вхо- дами блока совпадения, подсоединенного вторыми входами к первым выходам второго блока памяти, а выходом— к входу первого элемента НЕ, соединенного выходом с первым входом пер- 10 вого дешифратора, соединенного вторыми входами с входами второго блока памяти и с первыми выходами блока ко" манд, соединенного первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами пульта управления, третьим входом — с выходом генератора импульсов, четвертым входом — с нулевым входом первого триггера, с первым входом второго элемента ИЛИ, 20 с входом первого блока памяти и с третьим выходом пульта управления, пятыми входами — с выходами задатчика адреса, подключенного входом к выходу третьего элемента ИЛИ, соединенного первым входом с вторым выходом блока команд, а вторым входом— с четвертым выходом пульта управления, подключенного пятым выходом к первому входу первого элемента И, первым входом — к выходу первого блока памяти, вторым входом — к выходам второго и третьего элемента И, шестым выходом — к первому входу объекта контроля и первому входу генератора импульсов, соединенного вторым входом с вторым входом объекта контроля и выходом первого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первыми входами второго и третьего элементов И и с прямым выходом перво40

ro триггера, соединенного единичным входом с выходом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу одновибратора, а третьим входом - к

45 выходу второго элемента НЕ, подключейного входом к выходу четвертого элемента И и к второму входу второго элемента ИЛИ, связанного выходом с нулевыми входами второго, третьего и четвертого триггеров, подключенных .50 единичными входами соответственно к выходам пятого, шестого и седьмого элементов И, причем первый вход седьмого элемента И соединен с выходом третьего элемента НЕ, а второй вход — с первым входом. четвертого элемента И и с прямым выходом второго триггера, г пиненного инверсным выходом с

10 4 вторым входом второго элемента И> второй и третий .входы четвертого эле" мента И соединены соответственно с прямыми выходами второго и четвертого триггеров, связанных инверсными выходами соответственно с первым и вторым входами четвертогб элемента ИЛИ, подключенного выходом к второму входу третьего элемента И, первые входы

I пятого и шестого элементов И соединены соответственно с первыми выходами объекта контроля, подключенного вторыми выходами к вторым входам пятого и шестого элементов И, а третьими выходами — к входам соответствующих измерителей параметров и к первым входам соответствующих восьмых элементов И, соединенных вторыми входами с первым выходом второго дешнфратора, подключенного входами к вторым выходам второго блока памяти, а вторым выходом — к управляющим входам ключей, связанных информационными входами с выходами соответствующих измерителей параметров, вход одновибратора подключен к первому входу шеотого элемента И1 второй вход первого блока памяти соединен с блоком печати и выходом первого дешифратора,втоI рой вход пятого элемента И соединен с входом третьего элемента НЕ.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства, на фиг.2 — схема, поясняющая работу контролируемого объекта (тиристорного преобразователя); на фиг.3— схема кольцевого счетчика, на фиг.4 и

5 — временные диаграммы работы устУстройство содержит блок 1 о6работки данных, состоящий из блока 2 команд с входами 3,4,5,6,7 и выходами 8 и 9, генератора 10 импульсов, первого дешифратора 11, второго блока 12 памяти, первого элемента 13 НЕ и блока 14 совпадения, задатчик 15 адреса, третий элемент 16 ИЛИ, второй дешифратор 17, пятые элементы ИЛИ 18,. ключи 19, восьмые элементы 20 И, измерители 21 параметров, блоки 22 сравнения с входами 23, 24, 25 и 26, Каждый блок 22 сравнения состоит из элементов И 27 (пятого), 28 (шестого)

29 .(четвертого), 30 (первого), 31 (второго), 32 (третьего), 33 (седьмого), элементов ИЛИ 34 (четвертого), 35 (второго), элементов HE 36 (третьего), 37 (второго), одновибратора

38 и триггеров 39 (второго), 40

1100б10 (третьего), 41 (четвертого) и 42 (первого). Устройство содержит также первый элемент ИЛИ 43, пульт 44 управления, блок 45 печати, первый блок 46 памяти. 5

Объект 47 контроля (фиг.2) состоит из блока 48 управления с входами

49 и 50 и силового блока 51, содержащего тиристоры 52 и датчики 53 тока. Блок 48 управления состоит из формирователя 54 временных интервалов, распределителя 55 импульсов, эадатчи» ка 56 режима, задающего генератора

57, генератора 58 опорной частоты, таймера 59, счетчика 60.

f5

Блок 2 команд (фиг.3) состоит из девятых элементов И 61, 62, 63, пятых триггеров 64 и шестых триггеров 65.

Устройство работает следующим образом, 20

Принцип действия тиристорного преобразователя, в частности трехфазного автономного инвертора напряжения, следующий.

Блок 48 формирует последователь25 ность импульсов, в соответствии с

Ф которой происходят переключения силовых и коммутирующих тиристоров силового блока 51. На вход счетчика 60 и таймера 59 поступают импульсы тактовой частоты где 1 - частота первой гармоники выходного напряжения преобра" 35 зователя.

Импульсы тактовой частоты формируются блоком . 57. На вход блока 54 поступают импульсные сигналы с лока

56, кесущие информацию о начале и

40 окончании проводящего состояния ти. ристора. По началу н концу сигнала в блоке 54 формируются коммутирующие сигналы и временные интервалы, соответствующие времени восстановления

45 тиристора. Для формирования импульсов постоянной длительности в блоках

54 и 59 используется частота Io, поступающая на эти блоки от стабильного генератора 58, которая использует- ся и для формирования сигналов блоками 56 и 57, что ведет к общей синхронизации системы управления и повышению устойчивости ее работы.

На входы распределителя 55 импуль" сов поступают сигналы с блоков 54, 59 и 60 и формируются сигналы управления всеми тиристорами преобразова теля.

Сигналы управления подаются на управляющие входы тиристоров 52 (входы 23 и 24 соответственно для силового и коммутирующего тиристоров).

О состоянии тиристоров (включен или отключен) можно судить по реа*ции датчика 53 тока (сигнал "1" или "0" на входах 25 и 26 с датчиков, тока силового и коммутирующего тиристоров). Силовой блок 51 автономного инвертора напряжения состоит из шести пар (по две пары на каждую фазу), состоящих из силового и коммутирующего тиристоров. Количество выходных каналов системы управления соответствует количеству тиристоров в сило- вом блоке (для трехфазного автономного инвертора напряжения количество каналов равно двенадцати).

В различных тиристорных преобразователях может быть разное число пар тиристоров, поэтому в устройстве рассмотрено подключение блоков к и--й паре тиристоров.

Устройство предназначено для контроля состояния любого тиристорного преобразователя в двух режимах его работы. Первый режим — функциональный контроль параметров" (длительности импульсов) блока 48. Второй режим " функциональный контрочь всего контролируемого объекта 47, т.е. двух его блоков 48 и 51.

Работа устройства рассмотрена на примере контроля параметров тяговых вентильных преобразователей, в часткости трехфазного автономного инвертора по двенадцати каналам (шести каналам 23 — для силовых тиристоров, шести каналам 24 — для коммутирующих тиристоров), в соответствии с временной диаграммой, представленной на фиг.4. Реакция блока 51 (состоянн датчиков 53 тока) от воздействия уп1 равляющих импульсов блока 48 показана на фиг.5 на примере включения силового и коммутирующего тиристоров 52 при активной нагрузке преобразователя. На фиг.4 представлена диаграмма для одного такта из шести.

В каждый следукнщий такт последовательность импульсов сдвигается на

60 град.

При функциональном контроле блока 48 требуется контролировать длительности всех импульсов обеих ц

11006

7 лярностей, формируемых блоком 48 по всем двенадцати каналам. Особенность этих импульсов такова, что их длительность может быть от единиц микросекунд до сотен миллисекунд -5 (в зависимости от типа и.режима преобразователя).

При функциональном контроле параметров блока 48 устройство работает следующим образом. 10

С пульта 44 управления устройство устанавливается в исходное состояние либо включением питания (не показано), либо от сигнала сброса (вход 5) после устранения неисправности. Кроме того, с пульта 44 задается один из режимов: первый режим — контроль коротких импульсов выходом 6 или контроль длинных импульсов выходом 7, или второй режим, при котором выдается сигнал с блока 44 на блок 22 и сигнал по выходу 6 нли 7 в блок 2. С блока

44 запускаются одновременно (выход

50) генератор 10 импульсов устройства и генератор 58 контролируемого

Ьбъекта. При пуске генератор 10 импульсов запускает по вхрду 3, в зависимости от, того, по какому входу 6 или 7 поступает сигнал, счетчик, сос" тоящий из триггеров 64, или счетчик, ЗО состоящий из триггеров 65. Например, установлен сигнал по входу 6 (контроль коротких импульсов). На фиг.4 видно, что в единицу времени импульсы могут присутствовать одновременно З5 во всех каналах (в общем виде), причем длительность импульсов значительно меньше, чем время, необходимое для их последбвательного контроля устройством. Это вызывает необходч- 40 мость наличия блоков 21 по числу каналов блока 48. Блоки 21 программно опрашиваются блоком 1 при отсутствии сигнала по входу 49, т.е. блок 2 выходами 8 задает адрес ячейки в бло-,,45 ке 12, адресные выходы которого через блок 17 выбирают блок 21. Выбранный блок 21 выдает в цифровом виде значение параметра через ключи 19 и элементы ИЛИ 18 в блок 24. В блоке 50

14 значение параметра выбранного блока 21 сравнивается с программным значением, которое поступает с йнформационных выходов блока 12, В случае несоответствия блок 13 формирует сиг- 55 нал неисправности> при котором блок !

43 выходом 49 блокирует генераторы

10 и 58, а блок 11 формирует сигнал

10. 8 отображающий номер канала блока 48, в котором параметр не соответствуеъ норме. При этом информация с блока

11 выводится в блок 45 печати и блок

44. После устранения неисправности блок 44 устанавливает необходимые блоки в исходное состояние по выходу

5 и запускает устройство и контролируемый объект вновь по выходу 50.

При контроле длинных импульсов (порядка миллисекунд и более) устройство может работать, не используя блоки 21. При импульсах такой длительности устройства успевает проконтролировать все каналы, не пропустив ни один импульс. В этом случае с пульта 44 управления выдается сигнал по выходу 7 и сигнал на вход блока

16, который разрешает. блоку 15 задать код в блок 2 по выходам 4. Триггеры

65 кольцевого счетчика 2 устанавливаются в соответствии с кодом блока

15. При пуске блок 2 задает адрес в блок 12, начиная с установленного кода, после заполнения счетчика 2 (триггеры 65) выход 9 вновь разреша- ° ет блоку 15 установить исходный код.

Блок 12 в соответствии с кодом на входах 8 подключает блоком 17 элементы И 20 (количество элементов И равно количеству каналов блока 48), на которых уже установлен двенадцатиразрядный код, соответствующий состоянию импульсов в каналах. Этот код через блоки 18 поступает в блок 14, где он сравнивается с программным кодом заданной ячейки блока 12. При несоответствии блок 14 и блок 13 формируют на выходе сигнал. Далее аналогично описанному блокируются блоки

10 и 58 и информация о неисправности выводится в блоки 45 и 44.

При втором режиме контроля тиристорного преобразователя (функциональном контроле блоков 48 и 51) контролируются как параметры системы управления, так и реакции тиристорав 52 при воздействии на них .управляющих импульсов. Ответные реакции тиристо ров выдаются датчиками 53 тока и поступают на входы блока 22 сравнения (вход 25 с датчика, тока силового тиристора, вход 26 с коммутирующего тиристора). На другие входы блока 22 поступают управляющие воздействия с блока.48 (вход 23-24 - воздействие соответственно на управляющий вход силового и коммутирующего тирис оров) 9 1 100

Диаграмма,. поясняющая включение тиристоров блока 51 под воздействием сигналов блока 48, показана на фиг.5.

Блок 22 осуществляет контроль работы одной пары тиристоров (силового и коммутирующего) и работает следующим образом.

Триггеры 39, 40 и 41 фиксируют появление сигналов в соответствии с состоянием 1,2 3 диаграммы на фиг.5. По заднему фронту импульса на входе 24 (состояние 3 диаграммы) одновибратор 38 формирует синхроимпульс. Сигнал с выхода элемента ИЛИ

35 устанавливает триггеры 39, 40 и

41 в исходное состояние.

При неисправности какого-либо тиристора сигналы с соответствующих датчиков 53 тока отсутствуют. Соответствующий триггер 39, 40, 4 1 не перебрасывается. В этом. случае элемент ИЛИ 35 по синхроимпульсу с блока 38 и наличии сигнала с блока 44 (режим) перебрасывает триггер 42.

Появление сигнала с триггера 42 фиксирует общую неисправность в паре тиристоров блока 51. Выявление неисправного тиристора осуществляется эле" ментами И 31 и 32. Появление сигнала на выходе блока 31 соответствует неисправности коммутирующего тиристора, 610 10 на выходе блока 32 .— неисправности силового тиристора. Неисправность индицируется в блоке 44, а выход с блока 42 блокирует генераторы 10 и

58. После устранения неисправности контролируемый объект запускается вновь с блока 44 по входу 50.

Во втором режиме контроля одновременно с блоком 51 контролируется и блок 48. Контроль блока 48 осуществляется аналогично, как и в первом режиме.

При изменении типа тиристорного преобразователя нли режима его работы изменяется диаграмма. При этом надо изменить программу блока 12 в блоке 1 обработки данных. Схема блока 22 при этом. меняется.

Предлагаемое устройство позволяет контролировать параметры (длительность импульсов) при функционировании тиристорного преобразователя, когда управ" ляющие импульсы в системе управления тиристорного преобразователя могут быть сформированы в любой последовательности по всем каналам. Кроме того, это устройство позволяет контролировать элементы сипового блока при функциональном режиме тиристорного преобразователя.

1100610

11006i0

1100610

102. Х

Составитель Лишанский

Редактор M.Ïåòðoâà Техред М. Гергель Корректор И.Эрдейи

Заказ 4580/37 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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