Устройство для импульсно-фазового управления преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к системам управ- -ления вторичных источников питания. Цель изобретения - повышение надежности . Устройство содержит три канала преобразования сигнала управления. выполненных на cyNMaTopax 1, , . . релейных элементах 7, 8, 9, элементах 10, 11 ЗАПРЕТ , делителях частоты 12, 13, 14, пропорционально-дифференцируюпщх звеньях 15, 16, 17, демодуляторах 18, 19, 20, формирователях 21, 22, 23, нормально разомкнутых ключевых элементах 26, 27, 28. Введение блока 24 задержки времени на пропадание выходного сигнала не позволяет одновременное включение второго и третьего каналов при выходе - из строя первого канала. Резервные каналы преобразования функционируют в режиме частичного горячего резерва , когда они остаются подключенными к источнику напряжения питания системы управления, однако находятся в статическом режиме. Это повышает надежность устройства. 3 ил. 1C (Л Ко Ю 4 4ih sj Од 00 witl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„» 12447

А1 ду 4 Н 02 1 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) .3785647/24 — 07 (22) 03 .09.84 (46) 15.07.86.,Бюл. № 26 (7 1) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л.И.Цытович (53) 621.316.727(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

¹ 873374, кл. Н 02 М 7/04, 1981.

Авторское .свидетельство СССР

¹ 873354, кл . Н 02 M 7/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВО—

ГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управ.ления вторичных источников питания.

Цель изобретения — повышение надежности. Устройство содержит три канала преобразования сигнала управления, выполненных на сумматорах 1, 2 3, релейных элементах 7, 8, 9, элементах 10, 11 ЗАПРЕТ, делителях частоты 12, 13, 14, пропорционально-дифференцирующих звеньях 15, 16, 17, демодуляторах 18, 19, 20, формирователях

21, 22, 23, нормально разомкнутых ключевых элементах 26, 27, 28. Введение блока 24 задержки времени на пропадание выходного сигнала не поз-.. воляет одновременное включение второго и третьего каналов при выходеиз строя первого канала. Резервные каналы преобразования функционируют в режиме частичного "горячего" резерва, когда они остаются подключенными к источнику напряжения питания системы управления, однако находятся в статическом режиме. Это повышает надежность устройства. 3 ил.

1244768

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в системах управления технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 представлена функцио— нальная схема устройства; на фиг.2 и

3 — временные диаграммы ее сигналов.

В состав устройства (фиг.1) входят 10 сумматоры 1,2, 3, интеграторы 4, 5, 6, релейные элементы 7, 8, 9, элемен— ты ЗАПРЕТ 10,11, делители 12,13,14 частоты, пропорционально-дифференциI рующие звенья 15, 16, 17, демодуляторы 18, 19, 20, формирователи 21, 22, 23 управляюших импульсов, блок

24 задержки времени на пропадание выходного сигнала, элемент ? ИЛИ 25, .нормально разомкнутые ключевые элементы 26, 27, 28, клеммы 29, 30, 31 для подключения источников сигнала управления Хц, напряжения сети Х (t) и опорного напряжения X соответственно и выходная клемма 32. 25

Источник Хо служит для задания начального угла управления тиристорами силового блока (не показан).

С помощью сигнала Х () осуществляется синхронизация работы устройства с соответствующей фазой напряжения сети.

Сигнал Х осуществляет сдвиг управляющих импульсов тиристорами относительно напряжения X(t).

Интеграторы 4,5,6 имеют передаточную функцию Ы(Р)=1/Тр, где Т— постоянная времени °

Релейные элементы 7,8,9 имеют .нулевое значение порогов переключе—

40 ния (фиг.2,ж) а их выходной сигнал может меняться в пределах +A.

Выходной сигнал элементов ЗАПРЕТ

10,11 повторяет форму импульсов на выходе релейных элементов 8,9 при

45 отсутствии сигнала на втором входе и равен нулю, если сигнал на втором входе элементов 10, 11 соответствует уровню логической "1".

Формирователи 21, 22, 23 формируют импульсы заданной длительности и мощчости, необходимой для перевода тиристоров силового блока в открытое состояние. ,Делители 12, 13, 14 частоты (триггеры) имеют коэффициент деления, рав- -> ный2,0, а их выходной сигнал типа меандр характеризуется нулевым значением постоянной составляющей.

Пропорционально-дифференцирующие звенья 15,16,17 выполнены с передаточной функцИей т„р

W(P)

T2p q а постоянная времени Т выбираетJ ся с гаким расчетом:, чтобы передать переменную составляющую выходного сигнала целителя частоты без искажений.

Статическая характеристика демодуляторов 18,, 19, 20 показана на фиг.2,3.

Сигнал на выходе блока 24 достигает уровня логической "1" синхронно с появлением логической "1" на его входе и. уменьшается до нулевого уровс ня с задержкой 1- по отношению к моменту времени формирования логического "0".на выходе демодулятора 18.

Принцип работы устройства следующий.

Первый канал, образованный блоками

1,4,7,,21, является основным каналом преобразования сигнала. управления Х и преднахначен для формирования управляющих импульсов тиристоров силового блока, фазовый сдвиг которых

no X(t) является функцией сигнала Х>.

При отсутствии сигнала Х„(г.) блоки 1,4,7 в совокупности образуют автоколебательную систему с частотноширотно-импульсной модуляцией.

Наличие сигнала X(t) на входе 30 устройства приводит к синхронизации моментов переключения блока 7. с частотой напряжения сети устройства.

Для этого амплитуда напряжения Х (t) выбирается намного больше допустимого входного сигнала +Х (фиг.2,a), on— ределяемого линейным участком статической характеристики блоков 1,4,7.

Напряжение X (t) приводит к формированию на входе интегратора 4 синусоидального сигнала У ()(фиг.2,б), сдвинутого по отношению к синхронизирующему воздействию (фиг.2,a) на угол порядка (30-90) эл.град (в зависимости от параметров блоков 4,7 и характеристик синхронизирующего воз"действия — амплитуды и частоты).

Переключение релейного элемента 7 происходит в моменты времени выполнения условия У(й) = 0 (фиг.2,б).

Синхронно. с моментом времени изменения знака импульсов на выходе блока 7 формирования переднего или

1244768 4 заднего фронта сигнала Y> (t) на выхо— де формирователя 21 формируется импульс Y „(t) стабильной длительности и мощности, достаточных для надежного включения тиристоров силового 5 блока (фиг.2,в).

С помощью опорного напряжения Хо устанавливается начальный угол включения .силовых тиристоров, Под действием результирующего сиг-10 нала Х вЂ” Уу + Х (фиг. 2, г) сигнал на выходе интегратора 4 (фиг. 2,д) смещается "вертикально относительно нулевого уровня, что вызывает изменение скважности импульсов У7(t) на вы- 15 ходе релейного элемента 7. Это влечет за собой фазовый сдвиг импульсов

У,(t) (фиг.2,е) по отношению к напряжению сети (фиг.2,а). В результате изменяется продолжительность2О включенного состояния тиристоров силового блока.

Второй и третий каналы, образованные блоками 2,5,8,10 и 3,6,9,11, являются резервными по отношению к 25 первому каналу.

Диагностирование работоспособности каналов преобразования сигнала управления СИФУ производится с помощью блоков диагностирования, в сос тав которых входят блоки (12, 15, 18), (13,16,19) и (14,17,20). Принцип их действия идентичен. Рассмотрим тракт 12., 15, 18.

Переключение делителя 12 частоты

35 происходит синхронно с моментом времени формирования импульсов на выходе формирователя 21 (фиг.Ç,а).

При этом на выходе делителя 12 частоты формируется сигнал y (t) типа меандр" со средним нулевым значением (фиг.З,б).

В демодуляторе 18 выходные импульсы пропорционально-дифференцирующего звена 15 (фиг.З,в) выпрямляются и

/ 45 при необходимости фильтруются (фиг. 3, г) .

Таким образом формируется сигнал, .логической "1", свидетельствующий

t о нормальной работоспособности канала 1,4,7,21. Под действием сигнала

У„ (t) ключевой элемент 26 (фиг.1) замыкается и выход 32 устройства подключается к выходу формирователя 21 управляющих импульсов (фиг.З,г). 55

Наличие сигнала логической. "1" на выходе блока 18 приводит к формированию сигнала логического "0" на выходе э.пемента ЗА11РЕТ 10, пс— этому сигнал У ; () на вых;де формирователя 22 равен нулю.

Под действием постоянной. составляющей управляющего Х и опорного Х сигналов выходной сигнал интегратора

5 достигает уровня зоны "насыщения статической характеристики операционного усилителя, на основе которого выполнены блоки 4,5,6, В результате напряжение на выходе релейного элемента 8 фиксируется в одном из состояний +А (фиг.2,ж), например в положительном +А (фиг.Ç,д).

Отсутствие импульсов на выходе формирователя 22 приводит к появлению. на выходе демодулятора 19 сигналов У о (t) логического 0, поэтому ключевой элемент 27 находится в ра» зомкнутом состоянии.

Напряжение логической "1" на выходе блока 24 формируется синхронно

«с сигналом логической "1" на выходе демодулятора 18, что приводит к появлению сигнала .логической "1" на выходе элемента 25. В результате напря— жение на выходе блоков 11, 23 равно. нулю и ключ 28 находится в исходном разомкнутом состоянии. Напряжение

УЗ(t) так же, как и сигналы У (t), .

У„ (t), У (С), фиксируется в одном из состояний +А(фиг.1 и Зд) .

Предположим, что первый канал в момент времени С„(фиг.Ç,е) оказался неработоспособным, что приводит в диапазоне t ) t к отсутствию управляющих импульсов У (t) на входе делителя 12 частоты и фиксации напряжения Y4< (t), например, в отрицательном" состоянии (фиг.З,ж). Учитывая, что пропорционально-дифференцирующее звено 15 не пропускает постоянной составляющей напряжения, сигнал Ущ (t) на выходе блока 18 уменьшается .до нуля (фиг.З,в) ..

В момент времени t (фиг.З,з) когда У 8(t) = О, ключевой элемент

26 размыкается, а на выходе элемента

ЗАПРЕТ 10 появляется сигнал У, (t), повторяющий знак и уровень напряжения на выходе релейного элемента 8.

Это влечет за собой синхронизацию сигналом X (t) второго канала, и на его выходе появляется сигнал, (фиг.З,и) YÄ (t), аналогичный напря-. жению (фиг.2,б,д) Ут(t)при работоспособности первого канала.

Наличие импульсов на выходе элемспта 10 приводит к формированию

13447б8

Предположим, что в процессе ра40 боты сначала оказался неработоспособ-, ным второй канал, а затем вышел из строя первый.

Тогда наличие сигнала Y g (t) логического "0" не приводит к возникновению во втором канале режимов внеш45 ней синхронизации, и по истечении времени. (блок 24) на выходе элемента

25 появляепся сигнал логического

"0". В результате устройство сразу

"переходит" на третий работоспособный канал преобразования сигнала управления.

В предлагаемом устройстве резервные каналы преобразования функционируют в режиме частичного "горячего" резерва, когда они остаются подключенными к источнику напряжения питания СИФУ, однако вследствие "на.управляющих импульсов »а выходе формирователя 22 (фиг.3,к) и появлению сигнала У {с) логической "1" на управляющем входе ключевого элемента

27 (фиг,1) . В результате выходная клемма 32 подключается к выходу работоспособного второго канала.

Блок 24 служит для исключения возможности одновременного включения второго и третьего каналов при вьгходе из строя первого канала.

При формировании сигнала У (с) логического "0" (фиг.З,з) сигнал на выходе. блока 24 уменьшается до нулевого уровня с задержкой ь, величина которой соответствует врейени формирования напряжения 7

Когда сигнал на выходе блока 24 становится равным нулю, напряжение на выходе демодулятора 19 достигает единичного уровня, что обеспечивает йеизменность сигнала логической "1" на втором входе элемента 11, в результате чего У (t) = У р (с) = О.

Если нерабоспособным оказывается второй канал, то сигнал на выходе демодулятора 19 уменьшается до нуля, 30 обеспечивая тем самым нулевой уровень напряжения на выходе элемента 2ИЛИ

25. При этом третий канал "охватыва . ется" внешней обратной связью и входит в режим синхронизации с напряжением сети. Напряжение Y (t) на выходе демодулятора 20 (фиг.1) увеличивается до логической "1, и ключевой элемент 28 замыкается. сьпщения" интеграторов 5,6 находятся в статическом режиме.

Слецоватепьно, надежность предлагаемой СИФУ выше по сравнению с известным устройством.

Применение изобретения позволяет повысить надежность работы устройс:òâà, так как резервые блоки находятся в ждущем режиме под питанием, но без переключений.

Формула из обретения

Устройство для импульсно-фазового управления преобразователем, включающее три канала преобразования сигнала управления, каждый из которых содержит последовательно включенные сумматср., интегратор и релейный элемент, последовательно включенные формирсватель угравляющих импульсов и замыкающий ключевой элемент, выход которого предназначен для подключения к входу преобразователя, последова-! тельно включенные делитель частоты,.пропорционально дифференцирующее звено и демодулятор, выход которого подключен к управляющему входу замыкающего ключевого элемента, вход делителя частоты соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, в опорном канале выход релейного элемента подключен к входу формирователя управляющих импульсов и первому входу сумматора, во втором и третьем каналах вход формирователя импульсов соединен с первым входом соответствующего сумма— тора, второй, третий и четвертый входы сумматоров всех каналов предназначены для подключения к источнику сигнала управления, напряжения сети и источнику опорного напряжения соответственно, первый и второй элементы ЗАПРЕТ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено элементом

2ИЛИ и блоком задержки на пропадание выходного сигнала, причем выход ре-. лейного элемента второго и третьего каналов подключен к первому входу первого и второго элементов ЗАПРЕТ соответственно, выход которых соединен с входом соответствующего формирователя управляющих импульсов, выход демодулятора первого канала подключен ко второму входу элемента ЗАПРЕТ второго канала и входу блока задержки на пропадание выходного сигнала, выход

1244768 которого подключен к первому входу элемента 2ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу демодулятора вто- рого канала, выход элемента 2ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента 3АПР ЕТ .

12447бЯ

6 g 8®=gg(t) i й) "y () = ccrnsf

212 (t) ж0

Фиг. 5

Редактор Н,Швыдкая

Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 392б/57 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4