Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем

 

Щ1ФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ , содержащее датчик уровня напряжения , первый вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, пару двухвходовых элементов И, к первым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, а выходы соединены с входами реверсивного счетчика , выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, счетный вход которого предназначен для подключения к генератору счетных импульсов, установочный вход соединен с выходом синхронизатора кроме того, выход элемента сравнения предназначен для соединения через распределительный блок и выходной блок к управляющему входу тиристорного преобразователя , отличающееся тем, .что, с целью расширения функционал ьнь{х возможностей, повышения технологичности и точности регулирования , оно снабжено формирователем ступенчато возрастающего напряжения , блоком задания уровня, формирователем нижнего уровня зоны нечувствительности , формирователем верхнего уровня зоны нечувствительности, четырьмя RS -триггерами, второй парой элементов И, выходы ftS -триггеров, соединенных попа.рно, через элемент И соединены с вторым входом первой § пары двухвходовых элементов И, выход датчика уровня подключен к (Л входу первого CS. -триггера первой пары и S -входу первого RS -триггера второй пары, S -вход второго QS-триггера первой . пары и и.-вход второго RS -триггера второй пары соединены соответственно с выходами формирователя верхнего уровня и формирователя нижнего уровня, к входам которых подключены соответственно выход задания верхнего уровня и выход задания нижнего уровня, блока задания уровня, остальные входы РЗ-триггеров соединены с выходом синхронизатора , к одному из входов блока зада ния уровня подключен сигнал задания уровня, к другому - выход двоичного счетчика, вход формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с выходом синхронизатора, а выхор формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с вторым ,входом датчика уровня напряжения.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(А) Н 02 P 13/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л i e у, . д,, ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3446918/07-24 (22) 28.05.82 (46) 30.08.84. Бюл. -32 (72) И.А.Курило, И.Н.Намацалюк, Н.Г.Приходько и В.П.Татарин (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.3 16.727.10(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Np748783, кл. Н 02 P 13/16, 1980.

2. Чиженко И.M.>Òàòàðèí В.П.

Проходько Н.Г. Цифровые системы управления на интегральных микросхемах, "Вестник Киевского политехнического института. Сер.электроэнергетики> 1976, Р13,! 976 (54) (57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее датчик уровня напряжения, первый вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, первую пару двухвходовых элементов И, к первым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, а выходы соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, счетный вход

3 которого предназначен для подключения к генератору счетных импульсов, установочный вход соединен с выходом синхронизатора кроме того, выход элемента сравнения предназначен для соединения через распределительный блок и выходной блок к управляющему входу тиристорного преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения технологичности и точности регулирования, оно снабжено формирователем ступенчато возрастающего напряжения, блоком задания уровня, формирователем нижнего уровня зоны нечувствительности, формирователем верхнего уровня зоны нечувствительности, четырьмя RS -триггерами, второй парой элементов И, выходы RS -триггеров, соединенных попарно, через элемент

И соединены с вторым входом первой пары двухвходовых элементов И, вы- Е

С2 ход датчика уровня подключен к R —и входу первого tS. -триггера первой пары и 3 -входу первого к$ -триггера второй пары, 3 -вход второго

QS-триггера первой .. пары и -вход Я второго RS -триггера второй пары соединены соответственно с выходами формирователя верхнего уровня и формирователя нижнего уровня, к входам которых подключены соответственно выход задания верхнего уровня и выход задания нижнего уровня, блока задания уровня, остальные входы РЯ -триг" геров соединены с выходом синхрони-, затора, к одному из входов блока зада ния уровня подключен сигнал задания уровня, к другому — выход двоичного счетчика, вход формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с выходом синхронизатора, а выхор формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с вторым ,входом датчика уровня напряжения.

11112

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления тиристорными преоораэователями, и может быть использовано для управления практически любым преобра- 5 зователем, где требуется высокая точность регулирования и стабильность выходных параметров.

Известно цифровое устройство для управления гиристорным преобразовате- 10 лем, содержащее синхронизатор, генератор счетных. импульсов, реверсивный и двоичный счетчики, элемент срав" .кения, распределительное и выходные устройства (13. 15

Недостатком устройства является низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровое устройство для управления 20 тиристорным преобразователем, содер- жащее датчик уровня напряжения, к одному входу которого подключен источник задающего напряжения, к второму входу — выход преобразователя, 25 оба выхода датчика уровня соединены с одним из входов двух двухвходовых элементов И, к вторым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с одним входом элемента сравнения, на второй вход которого подключен двоичный счетчик, счетный вход которого соединен с генератором счетйых импульсов, а установочный вход — с выходом синхронизатора, выход элемента сравнения через последовательно соединенные распределительный и выходной бло-4 ки соединен с управляющим входом преобразователя f2J.

Недостатком данного устройства является то, что .уставка стабилизируемого напряжения, также как и срав . 45 нение этого напряжения с опорным, производится в аналоговой форме.

Информация о результате сравнения выдается также в аналоговой форме, что плохо согласуется с цифровым 50 методом ее последующей обработки и дискретным характером работы тиристоров преобразователя, в результате чего снижаются функциональные возможности устройства. 55

Кроме того, точность стабилизации зависит от точности подбора параметров (настройки) элементов аналоговой

47 2 части. Необходимость такой настройки снижает технологичность изготовления и наладки устройства, усложняет его эксплуатацию.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей цифрового усгройства для управления тиристорным преобразователем, повышение технологичности и точности регулирования.

Цель достигается тем, что цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем, содержащее датчик уровня напряжения, первый вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, первую пару двухвходовых элементов И, к первым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, а выходы соединены с входамй реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, счетный вход которого предназначен для подключения к генератору счетных импульсов, установочный вход соединен с выходом синхронизатора, кроме того, вЫход элемента сравнения предназначен для соединения через распределительный блок и выходной блок к .управляющему входу тиристорного преобразователя, снабжено формирователем ступенчато возрастаю" щего напряжения, блоком задания уровня, формирователем нижнего уровня. зоны нечувствительности, формирователем верхнего уровня зоны нечувствительности, четырьмя 13 -триггерами, второй парой элементов И, выходы

kS-триггеров, соединенных попарно, через элемент И соединены с вторым входом первой пары двух входовых элементов И, выход датчика уровня напряжения подключен к Q, .-входу первого ЙЗ,-триггера первой пары и ф— входу первого RS -триггера второй пары, 3 -вход второго QS -триггера первой пары и Р -вход второго Q8— триггера второй пары соединены соответственно с выходами формирователя верхнего уровня, и формирователя нижнего уровня к входам которых подключены соответственно выход задания верхнего уровня и выход задания нижнего уровня блока задания уровня,. остальные входы QS -триггеров соединены с выходом синхронизатора, 247 4

Один выход блока 12 задания уровня соединен с формирователем 13 нижнего уровня зоны нечувствительности, второй — с формирователем 14 верхнего уровня зоны нечувствительности. 4> .Вход формирователя 15 ступенчато возрастающего напряжения соединен с выходом синхронизатора 9. Выход формирователя 15 ступенчато возрастающего напряжения подключен к второму входу датчика 1 уровня, причем выходы

, -триггеров 16-19 соединены через .вторую пару элементов с первыми входами элементов И 2 и 3 первой лары, выход датчика 1 уровня соединен 55 с .;,.-входом первого ф, -триггера

16 первой парй и ф -входом первого 1;-триггера 1.8 второй лаРы, 4 -вход, 3 1111 к одному из входов блока задания уровня, подключен сигнал задания уровня, к другому — выход двоичного счет-.. чика, вход формирователя ступенчатого возрастающего напряжения соединены с выходом синхронизатора а выход формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с вторым входом датчика уровня напряжения.

На фиг. 1 изображена блок-схема 1р предлагаемого цифрового устройства для управления тиристорным преобразователе, на фиг.2 — его временные диаграммы.

Датчик 1 уровня одним входом соединен с выходом преобразователя.

К вторым входам первой пары элементов

И 2 и 3 подключен гегэратор 4 тактовых импульсов. Выходы элементов И

2 и 3 соединены соответственно с вхо- 2О дами прямого и обратного счета реверсивного счетчика 5 .

Выход реверсивного счетчика подключен к первому входу элемента 6 сравнения. К второму входу, элемента р5 сравнения подключен выход двоичного. счетчика 7, счетный вход которого соединен с генератором 8 счетнык импульсов а к установочному входу двоичного счетчика 7 подключен син-хронизатор 9, выход элемента сравнения 6 соединен с распределительным блоком 10, который через выходной блок 11 соединен с управляющим входом преобразователя. Выход двоичного счетчика 8 соединен также с одним из входов блока 12 задания уровня,. второй вход которого предназначен .для подключения сигнала задания уровня (УУ)..

40 второго

Ck-триггеров соединены с выходом синхронизатора 9.

На фиг.2 представлены выходные сигналы: 2а — с. выхода синхронизатора 26 — с выхода формироват я ступенчато возрастающего напряжения 2в — с выхода датчика уровня, 2 г — с вьмода формирователя нижнего уровня 2д — с вьмода формирователя верхнего уровня 2 (e-к1- соответственно с выходов kg-триггеров 16-19, 2 г — с выхода элемента И 2, 2 л— с выхода элемента И 3. !

Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем работает следующим образом.

В исходном состоянии в реверсивном счетчике 6 записано определенное число К. Импульс сбора (фиг.2а) с синхронизатора 9 поступает на установочный вход двоичного счетчика

7 соответствующие входы kS -триггеров 16-19 и на формирователь 15 ступенчато возрастающего напряжения. При этом в формирователе 15 начинает формироваться с нулевого значения ступенчато возрастающее напряжение (фиг.26), Я -триггеры 16 и 19 устанавливаются в состояние ™ 1" (фиг.2е, к), а триггеры 17 и 18 — в состояние

"0" (фиг.2 ж,и), в двоичный счетчик записывается "0". Импульсная последовательность с генератора 8 счетньм импульсов поступает на счетный вход двоичного счетчика 7, увеличивая в нем текущее значение числа от нуля до максимального значения, которое определяется количеством разрядов счетчика. Периодически при совпадении чисел в реверсивном 5 и двоичном

7 счетчиках элемент 6 сравнения формирует импульс, поступающий через распределительный блок 10 и выходной блок 11 на управляющий вход преобразователя. Число К, записанное в реверсивном счетчике 5, определяет текущее значение. задержки управляющего импульса относительно момента поступления импульса с синхронизатора,9.

С той же периодичностью, при достижении в двоичном счетчике числа, соответствующего сигналу задания уровня У, блоком 12 задания уровня по1111247 средством формирователя 13 нижнего уровня эоны нечувствительности форми- руется сигнал "0" (фиг.2г), устанавливающий KS -триггер 19 в "0" (фиг.2к).

Аналогично с формирователя 14 верхне- 5 го уровня получается соответствующий определенному числу двоичного счетчика 7 сигнал "0" (фиг.2д). Таким образом формирователи 13 и 14 выделяют из числовой последовательности двойч- \0 ! ного счетчика 7 в виде сигналов (фиг.2 гд) числа С „ и С, ограничивающие зону нечувствительности И .

+ -1с»- А

В датчике уровня, куда поступают 1 ступенчато возрастающее напряжение ! развертки и выходное напряжение преобразователя, в момент их равенства формируется сигнал "0" (фиг.2в), устанавливающий $ триггер 16 в сос- 20 тояние "0" (фиг.2е), à kS триггер

18 в состояние "1" (фиг.2и). Сигналы с выходов элементов И 20 и 21 появ ляются при совпадении единичных состояний,Яь -триггеров 16 и 17 или

18 и 19.

Поступление сигнала с датчика 1 уровня характеризуется тремя возможными случаями.

Сигнал с датчика уровня поступает раньше, чем сигнал с формирователя

13 нижнего уровня эоны нечувствительности, что соответствует выходному напряжению преобразователя ниже нор5 мы (требуется уменьшение задержки управляющих импульсов преобразователя)

В этом случае сигнал с датчика уровня переводит КЗ. -триггер 18 в состояние "1" (фиг.2и) kS — триггер 19 на11 0 ходится в исходном состоянии 1 (фиг. 2к) . Совпадение единичных состояний Я3-триггеров t8 и 19 определяет- . ся элементом И, который выдает сигнал

"1" на один вход элемента И 3, что соответствует разрешению поступления импульсной последовательности (фиг.2л) с генератора 4 тактовых импульсов на вход обратного счета реверсивного счетчика 5. При этом происходит уменьшение числа К, а. следовательно, и

50 уменьшение задержки управляющего импульса. Поступление импульсов на вход обратного счета продолжается до прихода сигнала с формирователя нижнего уровня нечувствительности (фиг.2г), который устанавливает К -триггер 19 в состояние "0". (фиг.2к). Сигнал

,с формирователя 14 верхнего .уровня зоны нечувствительности (фиг.2д) переII !\ водит Я и -т ри г и е р 1 7 в состояние 1 но поскольку Я 3 -триггер 1 6 уж е перев еде и в состояние " 0 ", состояние выходов элементов И 2 0 и 2 1 н е изменяется .

Сигнал с датчика уровня (фи г . 2 в ) находится между сигналами с форми р ова т ел ей нижнего 1 3 и верхнего 1 4 уровней зоны нечувствительности, т . е . в зону нечувствительности, ч т о с о от:,::.тс тву е т норме выходного напр яжения преобразователя, и р е г ул ир о в а ни е выходного напряжения н е требуется .

При этом происходят указанные переключ е ния триггеров, однако совпадения единичных состояний Й $ - триггеров 1 б и 1 7, или 1 8 и 1 9 отсутствуют и, сл ед о в ат ел ь но, не происходит изменение числа в реверсивном счетчике .

Сигнал с датчика 1 уровня поступает позже, чем сигнал с формир о в а т еля 1 4 верх н е г о уровня зоны н ечув с твитель нос ти, чт о соответствует выходин ому напряжению преобразователя вьппе нормы (тр е б уется увеличение з ад ержки управляющих импульсов пр е об р аз оват еля ) . При этом Я ь -триггер

1 6 находится в исходном состоянии

Поступление сигнала с формирователя

1 4 верхнего уровня зоны нечув ст вит ел ь ност и (фи г . 2д ) переводит в с ост ояние " 1 " S триггер 1 7 (фи г . 2ж ) .

Пр и совпадении единичных состояний

Яъ- триггеров 1 6 и 1 7 элемент И 2 0 выдает сигнал н а элемент И 2 (фи г . 2 з ) для поступления импульсной последоват ель нос ти с генератора 4 тактовых импульсов на вход прямог о счета ревер сив ног о счетчика 5, чт о с оответ с твует увеличению числа в реверсивном счетчике, а следовательно и увеличе нию задержки управляющих импульсов, преобразователя . Поступление импульсной последовательности с г енер атора 4 на вход прямого счета пр екраща ет ся с приходом сигнала с датчика 1 уровня (фи г . 2 в ), устанавливающего kS-триггер 16 в состояние "0" (фиг.2е).

Точность стабилизации выходного напряжения определяется шириной зоны нечувствительности, минимальное значение которой равно периоду следования импульсов с генератора 4 счет ных импульсов . Уменьшение зоны нечувствительности достигается увеличе1 кием разрядности счетчиков 5 и 7 и

1111247.<" 4

Уира8ляящий Вхсд ареобразодамеля

Фиа. 1 элемента 6 сравнения, а также повышением частоты ф ц генератора счетных импульсов 4, которая связана с частотой преобразователя Х р колиt чеством условных фаз преобразователя Мп и разрядностью счетчиков соотношением

Следовательно, степень стабилизации выходного напряжения преобразователя может быть установлена с наперед заданной точностью без применения подстроечных элементов. При

/=8 точность стабилизации выходного напряжения преобразователя при изменении нагрузки в полном диапазоне

1 составляет менее +0,5ХВведение в цифровое устройство для управления тиристорным преобра5 эователем блока логического управ,ления, блока задания уровня, фор.мирователей нижнего и верхнего уров- ней зоны нечувствительности и формирователя ступенчато возрастающего

10 напряжения, в которых используется обработка инфорМации в цнфровой форме, позволяет реализовать устройства на интегральных микросхемах либо на базе микропроцессора, что упрощает ycT-, 15 ройство и повышает его технологичность °

1111247

c) Вьи. У

E) 8ых. 15

Ю) Вых.1 й) .8, 13

Ю) Вих. !Ф

e) 8ых. f6

Ж) AN 11

З) 8ых.2

Фиг.2

Заказ 6324/43 Тираж ббб

ВНИИПИ Государственного ко ятета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, 3-35,.Раушская нао», д. 4/5

Подписное

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

Составитель Н. Савинова

Редактор Л. Веселовская Техред А. Кикемезей Корректор 0. Тнгор