Устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЬМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее подключённый к сети блок синхронизации с тремя выходами, первый выход которого соединен с управляющш входом распределителя импульсов, преобразователь напряжение - частота, счетчик импульсов, вход установки в О которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, разрядные выходы соединены с входом первого числа блока сравнения, вход второго чис ла которого соединен С источником сигнала задания, a выход - с информационным входом распределителя импульсов , о.тличающееся тем, что, с целью повьшення точности управления преобразователем, оно снабжено выпрямителем, триггером и двумя элементами И причем входы триггера соединены соответственно с вторьо4 и третьим выходами блока синхронизации , инверсный выход триггера соединен с первым входом первого, элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, прямой выход триггера соединен со знаковым разрядом входа первого числа блока сравнения и первым вхо (Л дом второго элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика, вход выпрямителя подсоединен к сети, a его выход через преобразователь напряжение - частота соединен с вторьми входами элементов И.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Oc9 -(u);

3(д) i Н 02 P 13/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У1

Уг

Фие. 7

;21) 3466659/24-07

;22) 09.07.82 (46) 07.07.84. Бюл. У 25 (72) А.М.Водовозов н И.В.Смирнов (7 1) Вологодский политехнический институт (53) 621 ° 316.727(088.8) (56) 1. Авторское свзщетельство СССР

У 826551, кл. Н 02 Р 13/16, 1981 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 877788, кл. Н 02 P 13/16, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее подключенный к сети блок синхронизации с тремя выходами, первый выход которого соединен с управляющим входом распределителя импульсов, преобразователь напряжение " частота, счетчик импульсов, вход установки в "0" которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, разрядные выходы соединены с входом первого числа блока сравнения, вход второго числа которого соединен -С йсточником сигнала задания, а выход — с информационным входом распределителя импуль« сов, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления преобразователем, оно снабжено выпрямителем, триггером и двумя элементами И, причем входы триггера соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока синхронизации, инверсный выход триггера соединен с первым входом первого,,элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика .прямой выход триггера соединен со . знаковым разрядом входа первого числа блока сравнения и первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика, вход выпрямителя подсоединен к сети, а его выход через преобразователь напряжение — частота соединен с вторыми входами элементов И.

1102010

Однако наличие в цифровой схеме аналогового элемента (функционального преобразователя напряжения) ограничивает точностные характеристики устройства, существенно снижает его температурную и временную стабильность.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при построении цифровых систем управления тиристорными преобразователями.

Известно устройство импульснофазового управления тиристорным преобразователем, содержащее блок синхронизации, триггер, элемент И, гене- 10 ратор опорной частоты, генератор косинусоидальной функции, состоящий из временного распределителя, элемента ИЛИ и вычитающего счетчика, блок сравнения, элемент задержки и форми- 15 рователь импульсов. Устройство обеспечивает линейную зависимость между сигналом управления и выходным напряжением тиристорного преобразователя (1 j. 20

Недостатками устройства являются сложность, вызванная сложностью схемы и большим аппаратурным объемом генератора косинусоидальной функции, а также изменение коэффициента пере- 25 дачи системы устройство управления тиристорный преобразователь при коле» баниях напряжения сети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, содержащее подключенный к сети блок синхронизации с тремя выходами, первый выход которого соединен с управляющим входом распределителя импульсов, преобразователь напряжение — частота, счетчик импульсов, вход установки нуля которого соединен с третьим выходом блока синхро- 40 низации, разрядные выходы соединены с входом первого числа блока сравнения, вход второго числа которого соединен с источником сигнала задания, а выход — с информационным входом распределителя импульсов. Устройство обеспечивает стабильную линейную зависимость между сигналом управления и выходным напряжением преобразователя при колебаниях на50 пряжения сети (2 3.

Целью изобретения является повышение точности управления преобразователем.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено выпрямителем, триггером и двумя элементами И, причем входы триггера соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока синхронизации, инверсный выход триггера соединен с пе1 вым входом первого элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, прямой выход триггера соединен со знаковым разрядом входа первого числа блока сравнения и первым входом второго элемента И, выход которого соедйнен с вычитающим входом счетчика, вход выпрямителя подсоединен к сети, а его выход через преобразователь напряжение частота соединен с вторыми входами элементов И.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — структурная схема бЛока синхронизации: на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из блока 1 синхронизации с тремя выходами, выпрямителя 2, триггера 3, преобразователя напряжение — частота 4, элементов И 5 и 6, счетчика 7, блока 8 сравнения и распределителя 9 импульсов.

Блок синхронизации (фиг. 2) состоит из формирователей 10-12 импульсов и дифференцирующего блока 13.

Вход блока 1 синхронизации и вход выпрямителя 2 подключены к питающей сети U, первый и второй входы триггера 3 подключены к второму и третьему выходу блока 1 синхронизации, выход выпрямителя 2 через преобразователь напряжение — частота 4 соединен с вторыми входами элементов И 5 и 6, первые входы которых подключены соответствено к инверсному и прямому выходам триггера 3, выход первого элемента И 5 соединен с суммирующим входом счетчика 7 выход второго элемента И 6 соединен с вычитающим входом счетчика 7, разрядные выходы счетчика 7 соединены с входами первого числа блока 8 сравнения, знаковый разряд первого числа блока 8 сравнения подключен к прямому выходу триггера 3, вход второго числа блока 8 сравне11020 ния соединен с источником сигнала задания N ..,,выход блока 8 сравнения соединен с информационным входом распределителя 9 импульсов, управляющий вход которого подключен к 5 первому выходу блока 1 синхронизации, вход установки в 0 счетчи. ка 7 импульсов соединен с третьим выходом блока 1 синхронизации.

Входы формирователей 10 и 11 им- 1о ,пульсов и вход дифференцирующего блока 13 объединены и являются входом блока синхронизации. Вход формирователя 12 импульсов подсоединен к выходу дифференцирующего устройст 15 ва 13. Выходы формирователей 10-12 импульсов, являются соответственно первым, вторым и третьим выходом блока синхронизации.

Устройство работает следующим 2О образом.

Напряжение сети „U (фиг. 3) поступает на вход блока 1 синхронизации и выпрямителя 2. В блоке синхронизации формирователь 10 импульсов форми- 25 рует сигнал ol (фиг. 3), единичное значение которого соответствует положительной полуволне напряжения сети U, формирователь 11 импульсов формирует короткие импульсы Ъ в мо- ЗО менты равенства нулю сетевого напряжения U, формирователь 12 импульсов совместно с дифференцирующим блоком 13 формирует последовательность коротких импульсов с, сдвинутых относительно импульсов на угол Jl/2.

При этом дифференцирующий блок 13 осуществляет сдвиг по фазе синусоидального напряжения U на угол Л/2, а формирователь 12 импульсов форми- 4О рует короткие импульсы в моменты перехода через нуль выходного сигнала дифференцирующего блока 13. Триггер 3 управляется импульсами Ь и с, поступающими с блока синхронизации. 45

С приходом импульса устанавливается сигнал логической единицы на прямом выходе триггера: Q=1, в момент прихода импульса с триггер устанавливается в противоположное состояние:Q=i.

Сигнал V (t) с выхода выпрямите3 ля 2 поступает на вход преобразователя "напряжение — частота" ц . Часто та сигнала f(t) на выходе последнего пропорциональна напряжению U<(t)

f (t) =KU (t) =Кио /s inuit /, 10 4 где К вЂ” коэффициент передачи преобразователя напряжение — частота;

П ° — амплитуда напряжения сети; цУ вЂ” угловая частота напряжения сети.

Сигнал f(t) через логические элементы И 5 и Ь проходит на суммирующий или на вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Вход установки в "0" счетчика 7 связан с третьим выходом блока 1 синхронизации. В момент появления импульса с счетчик обнуляется. Одновременно на триггере 3 устанавливается сигнал Я=1, открывается элемент И 5, и сигнал f(t) поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 7. С течением времени в счетчике накапливается число с 1 ®a = "о (s,n tlae.

7/2ы Tt 2w

В формуле отсчет времени ведется от момента перехода сигнала U@ через. нуль, поэтому нижний предел интегрирования соответствует четверти периода сетевого напряжения, т.е. в каждом полупериоде с момента появления сигнала с до момента появления сигнала Ь имеем

КПо

N (t) = — — cosldt; — (t(—

С W

Uo

В конце полупериода Nо(С) = — —, импульс Ъ устанавливает триггер 3 в состояние "Q=1", логический элемент И 5 запирается, элемент И 6 открывается и пропускает импульсы сигнала f(t) на вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Число, записанное в счетчике, уменьшается

KU t . KUo

N (t) = — -KU /s in /dt= — -coswt ° с o LU

О

К моменту прихода следующего импульса с :С=я/2w, Nt(t) =О. Далее цикл повторяется.

В результате, в любой момент времени t с начала полупериода

N (t) =- — /созе/

КПр с м

В блоке 8 сравнения сравнивается код счетчика N (t) с кодом сигнала задания N . Код задания N имеет знаковый разряд и может принимать как положительные, так и отрицательные значения. На знаковый вход первого числа блока 8 сравнения поступает сигнал Q с прямого выхода триггера 3.

11020!О

Поэтомч при 0

N (t) =-"- cos t сравнение чисел происKU ходит с учетом знаков. В момент равенства N (t)N+ на выходе блока 8 сравнения формируется импульс g.

Распределитель 9 импульсов распределяет импульсы я по двум каналам управления тиристорами преобразователями в соответствии со значением сигнала 6,. поступающего с первого выхода блока синхронизации

В1а ЛОЧ 82 а л а

Угол управления преобразователем определяется выражением ,Q =аГссов (Кц )

ыЯз

Зависимость обеспечивает линейную характеристику тиристорного преобразователя и стабильность коэффициента передачи при изменении напряжения ети 1С

Импульсы с, поступающие с блока синхронизации на вход установки в "0" счетчика 7, защищают систему управления преобразователем от случайных сбоев и исключают погрешность от накопления ошибок интегрирования.

Таким образом, предлагаемое устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем работает аналогично известному устройству, однако в отличие от него не содержит функционального преобразователя напряжения, в результате чего повышается стабильность характеристик и точность управления преобразователем.

Составитель В.Бунаков

Редактор Т.Кугрьппева Техред M. Кузьма . Корректор О.Билак

Заказ 4780/42 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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