Фазосдвигающее устройство

 

ФАЗОСДВИГАЮПЩЕ УСТРОЙСТВО, содержащее подключенный к сети функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выход преобразователя связан со счетным входом суммирующего счетчика, выход которого связан с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения предназначен для подклю- . чения к источнику сигнала задания, отличающееся тем, что, с целью увеличения линейности регулировочной характеристики при изменении характера нагрузки, оно снабжено вычитающим счетчиком, счетным триггером, коммутатором и элементом задержки, а функциональный преобразователь вьшолнен в виде выпрямителя , причем выход преобразователя напряжение-частота соединен с первым входом коммутатора и входом счетного триггера, выход которого соединен с вторым входом коммутатора и счетным входом суммирующего счетчика, вход установки нуля которого соединен с выходом элемента задержки, а разрядные выходы соединены с младшими разрядными входами вычитающего счетчика, старший разрядный вход которого соединен с общей шиной, вход записи соединен с входом элемента задержки и предназначен для соединения с источником сигнала синхронизации, разрядные выходы соединены с вторым входом блока сравнения , счетный вход - с выходом коммутатора , управляющий вход которого предназначен для соединения с источ00 НИКОМ сигнала режима работы преобо разователя. iUD 00

с ,SU„„11309 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

N0W

РЕСПУБЛИН

ВСЮ Н 02 М 1 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3607062/24-07 (22) 17.06.83 (46) 23.12.84. Бюл. ¹ 47 (72) А.М.Водовозов (71) Вологодский политехнический институт (53) 621 ° 316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 826551, кл. Н 02 P 13/16, 1981.

2 ° Авторское свидетельство СССР № 877778, кл. Н 02 P 13/16, 1981. (54)(57) ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее подключенный к сети функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выход преобразователя связан со счетным входом суммирующего счетчика, выход которого связан с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения предназначен для подклю- . чения к источнику сигнала задания, отличающееся тем, что, с целью увеличения линейности регулировочной характеристики при изменении характера нагрузки, оно снабжено вычитающим счетчиком, счетным триггером, коммутатором и элементом задержки, а функциональный преобразователь выполнен в виде выпрямителя, причем выход преобразователя напряжение-частота соединен с первым входом коммутатора и входом счетного триггера, выход которого соединен с вторым входом коммутатора и счетным входом суммирующего счетчика, вход установки нуля которого соеди-! нен с выходом элемента задержки, а разрядные выходы соединены с младшими разрядными входами вычитающего счетчика, старший разрядный вход которого соединен с общей шиной, вход записи соединен с входом элемента задержки и предназначен для соединения с источником сигнала синхронизации, разрядные выходы соецинены с вторым входом блока сравнения, счетный вход — с выходом коммутатора, управляющий вход которого предназначен для соединения с источ ником сигнала режима работы преобразователя.

1130981

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

Известно фазосдвигающее устройство, содержащее триггер, элемент И, генератор опорной частоты, генератор косинусоидальной функции, состоящий из временного распределителя, элемента ИЛИ и вычитающего счетчика, блок сравнения и элемент задержки.

Устройство обеспечивает линейную зависимость между сигналом управления и выходным напряжением тиристорного преобразователя с индуктивной нагрузкой (1).

Недостатками устройства являются

его сложность, вызванная сложностью 2п схемы и большим аппаратурным объемом генератора косинусоидальной функции, и изменение коэффициента передачи системы устройство управления — тиристорный преобразователь 25 при колебаниях напряжения сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

I фазосдвигающее устройство, содержащее подключенный к сети функциональ- ЗО ный преобразователь, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выход преобразователя связан со счетным входом суммирующего Счетчика, выход которого связан с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения предназначен для подключения к источнику сигнал". задания. Применение этого устройства в составе системы импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем обеспечивает стабильную линейную зависимость между выходным напряжением преобразователя и сигналом управления при индуктивной нагрузке преобразователя f2).

Недостатком известного устройства является то, что при активной нагрузке тиристорного преобразователя его регулировочная характеристика (зависимость выходного напряжения от сигнала управления) отлична от линейной.

Целью изобретения является увеличение линейности регулировочной характеристики при изменении характера нагрузки.

Цель достигается тем, что фазосдвигающее устройство, содержащее подключенный к сети функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выход преобразователя связан со счетным входом суммирующего счетчика, выход которого связан с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения предназначен для подключения к источнику сигнала задания, снабжено вычитающим счетчиком, счетным триггером, коммутатором и элементом задержки, а функциональный преобразователь выполнен .в виде выпрямителя; причем выход преобразователя .напряжение-частота соединен с первым входом коммутатора и входом счетного триггера, выход которого соединен с вторым входом коммутатора и счетным входом суммирующего счетчика, вход установки нуля которого соединен с выходом элемента задержки, а разрядные выходы соединены с младшими разрядными входами вычитающего счетчика, старший разрядный вход которого соединен с общей шиной, вход записи соединен с входом элемента задержки и предназначен дпя соединения с источником сигнала синхронизации, разрядные выходы соединены с вторым входом блока сравнения, счетный вход — с выходом коммутатора, управляющий вход которого предназначен для соединения с источником сигнала режима работы преобразователя °

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Фазосдвигающее устройство состоит из выпрямителя 1, преобразователя напряжение-частота 2, счетного триггера 3, коммутатора 4, суммирующего счетчика 5, вычитающего счетчика 6, блока 7 сравнения и элемента 8 задержки, Вход выпрямителя 1 подсоединен к сети, выход выпрямителя 1 соединен с входом преобразователя напряжение-частота 2, выход которого соединен с входом счетного триггера

3 и первым входом коммутатора 4. Выход счетного триггера 3 соединен со счетным входом суммирующего счетчика 5 и с вторым входом коммутатора 11ЗО

981 частота сигнала на выходе счетного триггера 3.

В конце полупериода к моменту прихода следующего импульса синхро5 низации с 1 = —; }ЧС, = — Ч . Каждый импульс С, воздействуя на вход записи вычитающего счетчика 6, записыва}с

10 ет в него конечное значение NC

rtlf в старший разряд счетчика 6 записы1 вается значение О. С задержкой происходит сброс суммирующего счетчика

5 в нулевое состояние. Далее процесс повторяется. В результате в начале каждого полупериода в вычитающем

} счетчике 6 э апис ано число МС = — Ч

yt

Изменение во времени кода ЙС

20 счетчика 6 зависит от режима работы тиристорного преобразователя.

При работе на индуктивную нагрузку значение сигнала режима работы преобразователя о, поступающего на управляющий вход коммутатора 4 и устанавливаемого вручную в зависимос-. ти от режима, равно 1. Коммутатор 4 пропускает на счетный вход вычитающего счетчика 6 сигнал с выхода пре: з0 образователя напряжение-частота 2.

Код МС2(1) вычитающего счетчика 6 изменяется по закону

Сигнал U (4.) с выхода выпрямителя 1 поступает на вход преобразователя напряжение-,частота 2. Частота сигнала „(1) на выходе последнего пропорциональна напряжению И (6)

S „(й=} (},(t) =}v /.». где k — коэффициент передачи преобразователя напряжение-частота. 40

Сигнал fÄ (<) через счетный триггер 3 поступает на счетный вход суммирующего счетчика 5, на вход установки нуля которого через элемент 8 задеРжки поступает импульс сНнхро- 45 низации. Моменты появления импульсов с соответствуют моментам перехода через нуль напряжения сети u (t) (фиг. 2,. В каждый полупериод напря) с жения сети uс,(C), начиная с момента появления импульса с, код счетчика 5 изменяется по закону

1Ч

35 } (,}= + — f (<)d4- casual о

Угловое положение импульса 6 относительно начала полупериода определяется решением уравнения (1)

ФМ

Ы lit = aiññîs ° (2}

Ъ.Ч

В рассматриваемом режиме непрерыв ного тока регулировочная характеристика тиристорного преобразователя имеет вид

М, =1<„М cos d, 4. Разрядные выходы суммирующего счетчика 5 соединены с входами младших разрядов вычитающего счетчика

6, вход старшего разряда которого подсоединен к общей шине устройства, а счетный вход — к выходу коммутатора 4, многоразрядный выход вычитающего счетчика 6 соединен с вторым входом блока 7 сравнения, первый вход которого соединен с источником сигнала задания Мз, вход записи вычитающего счетчика 6 и вход элемента 8 задержки подсоединены к источнику сигнала синхронизации С, а выход элемента 8 задержки соединен с. входом установки нуля суммирующего счетчика 5.

Устройство работает следующим образом.

На вход выпрямителя 1 поступает синусоидальное напряжение сети

0с(О=Чщs1nч/6 1 где Vù — амплитудное значение напряжения, а — угловая частота.

Напряжение US(6) на выходе выпрямителя 1 изменяется по закону.

Us И}= Ч rsineltf . кЧ и (О= Ю,(Е} И= (1-cess

0 гДе f 2() = — Е„(1) =. — 4(Sin9Ч1)

1 k

Сигнал г}С (a) поступает на вход блока 7 сравнения. В блоке 7 значение ЙС2 (+) сравнивается с заданным значением. Импульс управления Я формируется в момент равенства k\/}Чс (<} = cos t . (1 }

1130981!

% Ф/

И 1 Мэ (91

М =1< Ч

d Ч m 2

ВН КИПИ

Тираж 666

Заказ 9623/41

Подписное

2ш . и где %, = : sin — ù — коэффициент вып и рямления схемы, — 1 — число без преобразователя.

Значение о, соответствующее уравнению (2), обеспечивает линейную зависимость выходного напряжения ти- . ристорного преобразователя Ч от значения сигнала задания

При этом выходное напряжение не зависит от напряжения сети Ч„> ° 15

Равенство (3) справедливо как при положительных (выпрямительный режим работы тиристорного преобразователя), так и при отрицательных (инверторный режим) значениях выходного напряжения Ч . При этом отрицательные значения сигнала и представляются в дополнительном коде и старший разряд числа. N является знаковым.

Роль знакового разряда числа Нс играет его старший разряд, в который в началекаждого полупериода записывается О. При 9 4 > — старший разряд

7I

2 числа Йс равен 1 т,е число с является отрицательным и также, как. 30 число Йэ, представляется в дополнительном коде.

При работе транспортного преобразователя на активчую нагрузку значе-. ние р= О. На счетный вход вычитающего счетчика 6 проходит сигнал с частотой (Т.) = — Х (4) с выхода

2 счетного триггера 3. Код счетчика 6 язменяется по закону.

1 (Ц- 1 Ч g () 1 в 1i COS Oft

kЧ

С W ю 2 щ о

Импульс управления 6 формируется блоком 7 сравнения в момент равенства

kv 1Ф з Nc ()- ° (4) ЧЧ г

Угловое положение импульса & определяется решением уравнения (4)

2Mз в

Ы =arccos — q . (gj

%Ч

Регулировочная характеристика однофазного тиристорного преобразователя с активной нагрузкой имеет вид

Значение с(, соответствующее уравнению (S), обеспечивает линейную зависимость выходного напряжения

Ч от сигнала М

Ч ч,1

d з

Последнее уравнение полностью

;совпадает с выражением (3), полученным ранее для преобразователя с индуктивной нагрузкой.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает стабильную линейную характеристику системы устройство управления — однофазный тиристорный преобразователь индуктивной и активной нагрузке.

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