Способ фазового управления вентильным преобразователем

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в системах управления вентильными преобразователями . Целью изобретения является повышение точности и симметрии отпирающих импульсов. На выходе первого счетчика 3 выделяется код фазы анодного напряУпр . жения первого вентиля. Блок 8 двухпортовой памяти работает в режиме одновременной записи и считывания информации. В момент естественного отпирания любого вентиля блок 8 двухпортовой памяти осуществляет запись кода по адресу, соответствующему номеру текущего интервала. Когда этот вентиль становится очередным, значение этого кода выделяется на его выходе и вычитается блоком 12 вычитания кодов из значения кода на выходе первого счетчика и на его выходе формируется опорный код, который сравнивается с управляющим в блоке 4 сравнения. В момент их равенства сформированный импульс поступает на вход блока 6 формирования и распределения отпирающих импульсов, а его задний фронт вызывает изменение значения кода на выходе второго счетчика 5. При уменьщении угла регулирования до определенного значения в блоке 8 двухпортовой памяти имеет место режим прямого прохождения опорного кода из одного порта в другой. Использование метода тактирования процессов, каждый из которых синхронизируется с одним из четырех сдвинутых фронтов, позволяет исключить ощибки неоднозначности при переходных процессах в блоках устройства. 14 ил. с (Л to сд 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 Н 02 М 7/12, 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3853086/24-07 (22) 08.02.85 (46) 15.09.86. Бюл. № 34 (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт по комплексной электрификации промышленных объектов «Тяжпромэлектропроект» им. Ф. Б. Якубовского (72) В. Л. Горнштейн, А. К. Красовский, И. Н. Пушнов, А. С. Ратников и Я. Ю. Солодухо (53) 621.316.727 (088.8) (56) Бизиков В. А., Обухов С. Г. и Чаплыгин Е. Е. Классификация цифровых систем управления вентильными преобразователями.— Электричество № 4, 1981, с. 41 — 46.

Авторское свидетельство СССР № 1156212, кл. Н 02 P 13/16, 1983. (54) СПОСОБ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в системах управления вентильными преобразователями. Целью изобретения является повышение точности и симметрии отпирающих импульсов. На выходе первого счетчика 3 выделяется код фазы анодного напря„„SU„„1257784 А1 жения первого вентиля. Блок 8 двухпортовой памяти работает в режиме одновременной записи и считывания информации. В момент естественного отпирания любого вентиля блок 8 двухпортовой памяти осуществляет запись кода по адресу, соответствующему номеру текущего интервала. Когда этот вентиль становится очередным, значение этого кода выделяется на его выходе и вычитается блоком 12 вычитания кодов из значения кода на выходе первого счетчика и на его выходе формируется опорный код, который сравнивается с управляющим в блоке 4 сравнения. В момент их равенства сформированный импульс поступает на вход блока 6 формирования и распределения отпирающих импульсов, а его задний фронт вызывает изменение значения кода на выходе второго счетчика 5. При уменьшении угла регулирования до определенного значения в блоке 8 двухпортовой памяти имеет место режим прямого прохождения опорного кода из одного порта в другой. Использование метода тактирования процессов, каждый из которых синхронизируется с одним из четырех сдвинутых фронтов, позволяет исключить ошибки неоднозначности при переходных процессах в блоках устройства. 14 ил.

1257784

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в системах управления вентильным преобв системах управления BE. íòèëüíûìè преобразоезателями и в вентильном электроприводе.

Цель изобретения — — повышение точности и симметрии отгирающих импульсов.

На фиг. 1 представлены диаграммы„поясняео1ецие способ фазового управления, на фиг. 2 — — то же; на фиг. 3 — схема устроиства фазового упрагления; на фиг. 4-— схема блока синхронизации; на фиг. 5 диаграммы, поясняющие формирование циклического кода в блоке синхронизации; на фиг. 6 — - схема второго счетчика; на фиг. 7 — диаграммы, поясняюецие- формирование циклического кода во втором счетчике; на фиг. 8 — диаграммы, поясняющие работу устройства фазового управления; на фиг. 9- — 12 — схемы различных модификаций б ; на фиг. 13 -- схема блока формирования и распределения отпирающих импульсов; на фиг. 14 — диаграммы, пояснякзгцие работу элемента временной задержки.

На фиг. 1 приведены диаграммы анодных напряжений первого вентиля Uq, и i-ого вентиля Ц ;. В данном случае Ц; отстает по фазе от Ь ь Текущая фаза анодного напряжения i-ого вентиля еой определяется из тскуецей фазы анодного напряжения первого вентиля следующим образом (OlC = — ()ti — у i, (1)

Где $ l. — Значение фязь! rrHo prior o ееапряжения первого вентиля, имевшего место в момент естествешюго отпирания i-ого вентиля, На фиг. 2 приведены диаграммы L r и (4; для случая, когда и ; опережает по фазе

Upi. Очевидно, что в этом случае справедливы соотношения i + Qi =-- 2л„ (2) ф =ы гг — мГ (3)

Следовательно

col! =- (0tr - $ i+-2л. (:")

В общем случае ;.ïðàâåäëèâî соотношение

0 при;0ti)E

0 при util r

0)fL=0)r l — г+2л, где К = — (5)

1 rlpvi 4) .":г

Прн этом необходимо уточнить., что фаза анодного напряжения каждого вентиля отсчитывается от последнего момента его естественного отпирания.

Данный способ фазового управления основывается на том, что формируется первый опорный код К1, пропорциональный фазе r»kl анодного напряжения первсго вентиля. В момент естественного отпирания

r-ого вентиля запоминается значение К!, пропорциональное величине gi. Второй опорный код К2 вычисляется путем вычитания этого значения из текущего значения К1, когда i-ый вентиль становится очередным.

Из второго опорного кода формируется развертывающий код, или сигнал, пропорциональный фазе анодного напряжения сои очередного вентиля или некоторой ее функ— ции, например cos !i, который сравнивается с управляющим кодом или сигналом, и в момент изменения знака из разности отпирается очередной вентиль, а из текущего значения кода К! начинает вычитаться значение этого кода, зарегистрированное в момент естественного отпирания следующего вентиля.

Устройство фазового управления, реализующее предлагаемый способ, содержит блок 1 синхронизации, умножитель 2 частоты, первый счетчик 3, блок 4 сравнения, второй счетчик 5, блок 6 формирования и распределения отпирающих импульсов, элемент 7 И, блок 8 двухпортовой памяти, элемент 9 временной задержки, одновибратор 10, регистр 11 памяти, блок 12 вычитания кодов и инвертор 13.

Первый вход блока 4 сравнения является управляющим выходом, а входы блока 1 синхронизации — синхронизирующими входами устройства. Выходами устройства являются выходы блока 6 формирования и распределения отпирающих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 синхронизации выполнен по многоканальной схеме. На его выходе выделяется циклический код текущего номера интервала протяженностью 2л/р, отсчитанного от момента естественного отпирания первого вентиля. Принцип формирования этого циклического кода поясняется на фиг. 4 и 5 и подробно описан. Второй счетчик 5 на р состояний осуществляет подсчет отпирающих импульсов и на его выходе присутствует циклический код номера последнего отпертого вентиля. Принцип формирования этого циклического кода поясняется на фиг. 6 и 7 и подробно описан. Умножитель частоты 2 осуществляет умножение частоты импульсов блока синхронизации на 2", где n — разрядность первого счетчика. Первый счетчик 3 осуществляет подсчет импульсов умножителя частоты 2 и сбрасывается импульсом одновибратора 10 в момент естественного отпирания первого вентиля. Таким образом, па выходе первого счетчика 3 выделяется код К1 фазы анодного напряжения первого вентиля.

Блок 8 двухпортовой памяти работает в режиме одновременной записи информации по адресу А и считывания информации

I1o адресу В. В момент естественного отпирания любого вентиля блок осуществляет запись кода К1 по адресу, соответствующему номеру текущего интервала шириной 2л/р

1257784

3 в циклическом коде. Когда этот вентиль становится очередным, значение К1, записанное в момент его естественного отпирания выделяется на выходе порта В блока 8 двухпортовой памяти.

На фиг. 8 приведены временные диаграммы, поясняющие работу схемы в случае, когда р=6. Диаграмма (фиг. 8) представляет собой осциллограмму трехфазного напряжения на выходе блока 1 синхронизации.

Диаграмма на фиг. 86 представляет собой зависимость от времени кода К1 в первом счетчике 3. Диаграммы на фиг. 8г, д, е, ж, з, и представляют собой зависимости от времени содержимого ячеек блока 8 двухпортовой памяти с адресами 101, 100, 110, 010, 011 и 001 соответственно. Диаграмма на фиг. 8л представляет собой зависимость от времени кода на выходе порта В блока 8 двухпортовой памяти. Этот. код вычитается блоком 12 вычитания кодов из кода К1 и на выходе блока 12 формируется второй опорный код К2. В общем случае разность двух и-разрядных чисел имеет и+1 разряд, где и+1-ый разряд — знаковый. Изменение на единицу содержимого этого разряда соответствует добавлению к коду К2 числа 2", т. е. добавление к разности кодов фаз ой и (i кода угла 2 Ä причем содержимое остальных и разрядов при этом не меняется. Поскольку знаковый разряд отбрасывается, и-разрядный код К2 является кодом фазы анодного напряжения очередного вентиля, вычисленной в соответствии с приведенным соотношением (5) .

Если в и-ом разряде кода К2 присутствует логическая единица, то л(юй(2л.

Поэтому и-ый разряд кода К2 используется для запрета срабатывания элемента 7 И и выдачи отпирающего импульса очередного вентиля, когда его анодное напряжение отрицательно. Если же 0(ай(л, и-ый разряд кода К2 содержит логический ноль, а содержимое остальных разрядов кода К2 является кодом фазы (ptE. В простейшем случае содержимое младших и — 1 разрядов кода К2 непосредственно используется в качестве развертывающего кода и сравнивается блоком 4 сравнения с величиной, заданной на управляющем входе устройства. На диаграмме на фиг. 8б показаны зависимости от времени величин, сравниваемых блоком 4.

Принципы построения блока 4 сравнения поясняются на фиг. 9 в 12 и подробно описаны. Когда развертывающий код (или развертывающий сигнал) достигает заданной величины, блок 4 сравнения срабатывает и очередной импульс, поступающий с выхода элемента 9 временной задержки выделяется на первом входе блока 6 формирования и распределения отпирающих импульсов и счетном входе второго счетчика 5 (фиг. 8 к).

Этот импульс вызывает отпирание блоком 6 очередного вентиля, а его задний фронт вызывает изменение значения циклического

55 кода на выходе второго счетчика 5. Необходимо уточнить, что изменение кодов во времени показано на фиг. 8 непрерывным, в то время, как оно носит дискретный, ступенчатый характер, который не может быть отражен на диаграммах в данном масштабе.

На фиг. 8 показано, что в момент времени заданный угол регулирования скачкообразно уменьшается с 150 до 43 эл. град.

Это приводит к немедленному отпиранию шестого вентиля, а также к отпиранию первого вентиля, происходящему через один тактовый интервал длительностью 2л/2" после скачка задания. Если заданный угол регулирования меньше, чем 2Л/р в момент отпирания очередного вентиля код К2 скачкообразно уменьшается до нулевого значения и остается нулевым вплоть до наступления момента естественного отпирания следующего вентиля. При этом в блоке 8 двухпортовой памяти имеет место режим прямого прохождения первого опорного кода К1 из порта А в порт В. Это, например, происходит в интервале между моментами времени и 4 (фиг. 8), когда произошло отпирание первого вентиля, а момент естественного отпирания второго вентиля еще не наступил.

Режим прямого прохождения информации в блоке 8 возникает потому, что адреса на двух его адресных входах совпадают.

На фиг. 4 приведена одна из возможных схем блока 2 синхронизации, а на фиг. 5— диаграммы, поясняющие ее работу. Схема содержит синхронизующий трансформатор 14, фильтры 15 и нуль-орган 16. На входе схемы действует трехфазное синхронизирующее напряжение (фиг. 5, а). На выходах нуль-органов выделяются напряжения прямоугольной формы (фиг. 5, б, в, г), совокупность которых представляет собой циклический код номера текущего интервала шириной 2л/р, отсчитанного от момента естественного отпирания первого вентиля.

Одна из возможных схем второго счетчика 5 на р состояний, собранного для случая р=6 по схеме «пересчетного кольца», приведена на фиг. 6. На рис. 7 приведены диаграммы, поясняющие работу схемы. Счетчик содержит три 0-триггера 17, инвертор 18 и элемент 19 ИЛИ-НЕ. На фиг. 7 диаграмма а представляет собой осциллограмму импульсов на счетном входе счетчика. Задний фронт каждого импульса вызывает продвижение информации в «пересчетном кольце».

Диаграммы на фиг. 7 б, в, г представляют собой осциллограммы импульсов на прямых выходах D-триггеров. Диаграммы на фиг. 7 б, г, д являются диаграммами напряжений на выходах схемы счетчика, причем совокупность этих напряжений представляет собой циклический код числа импульсов. поступивших на вход схемы от 1 до 6.

В зависимости от того, каким образом выполнен блок 4 сравнения, предлагаемое устройство фазового управления может быть

1257784

5 0

Формула изобретения как цифровым, так и аналоговым, иметь как пилообразную, так и косинусоидальную развертку. На фиг. 9 показана схема блока 4 сравнения, в качестве которого применен и — 1-разрядный цифровой компаратор 20.

При таком построении блока 4 устройство фазового управления управляется и†1разрядным двоичным управляющим кодом, причем первый вход цифрового компаратора поразрядно подключен к входной управляющей шине.

Блок 4, выполненный по схеме, приведенной на фиг. 10, помимо цифрового компаратора 20 содержит преобразователь кодов 21 с косинусоидальным характером зависимости выходного кода от входного. Развертывающий код в этом случае на участках между соседними отпираниями вентилей изменяется по косинусоидальному закону, что обеспечивает линейный характер зависимости между действующим значением наппряжения на выходе преобразователя и управляющим кодом на входе устройства фазового управления.

Блок 4, выполненный по схеме, приведенной на фиг. 11, содержит преобразователь кодов 21 с косинусоидальной зависимостью выходного кода от входного, преобразователь 22 код-аналог и компаратор 23.

При таком построении блока 4 сравнения устройство управляется задающим напряжением, подаваемым на первый вход компаратора. Развертывающее напряжение в этом случае на участках между соседними отпираниямл вентилей изменяется по косинусоидальному закону, а зависимость выходного напряжения преобразователя от управляющего напряжения линейна.

Блок 4 может быть выполнен с двухсторонним ограничением угла регулирования.

На фиг. 12 приведена схема блока сравнения, содержагцая преобразователь 12 код-аналог, три компаратора 23, два логических элемента 24 И-НЕ и узел 25 задания максимального и минимального угла регулирования. Развертывающее напряжение в таком блоке сравнения пилообразно.

На фиг. 13 приведена одна из возможных схем блока 6 формирования и распределения отпирающих импульсов. Блок 6 содержит стробируемый дешифратор 26, блок 27 канальных формирователей и блок 28 потенциальных развязок, каждый выход которого предназначен для подключения к управляющему электроду одного из вентилей. Импульс элемента 7 И поступает на стробирующий вход дешифратора и выделяется на том его выходе, номер которого установлен на информационном входе дешифратора. На соответствующем выходе блока 27 формируется отпирающий импульс нужной длительности, который передается посредством одного из каналов блока 28 на управляющий электрод очередного вентиля.

На фиг. 14 приведены диаграммы, поясняющие работу элемента 9 временной задержки. На выходе умножителя частоты 2 выделяются импульсы, показанные на диаграмме а (рис. 14). Элемент 9 временной задержки формирует на своем выходе импульсы (фиг. 14, диаграмма б), сдвинутые

oTHосителbHо импульсов умножителя частоты на время задержки At. Один из этих импульсов, поступающий после срабатывания блока 4 сравнения, выделяется на выходе элемента 7 И (фиг. 14, диаграммы в).

На фиг. 14 моменты времени ti, 4, 4, t4 являются соответственно моментами наращивания на единицу кода К1 в первом счетчике, записи информации в регистр 11 памяти, начала отпйрающего импульса одного из вентилей, изменения состояния второго счетчика 5. При этом предполагается, что длительность переходных процессов в счетчиках, регистре памяти, блоке двухпортовой памяти, блоке вычитания кодов и блоке сравнения пренебрежительно малы по сравнению с длительностью импульсов и временем At.

Таким образом, использованный в устройстве метод тактирования процессов, каждый из которых синхронизируется с одним из четырех сдвинутых друг относительно друга фронтов, позволяет исключить ошибки неоднозначности при переходных процессах в цифровых узлах устройства фазового управления.

Способ фазового управления вентильным преобразователем, заключающийся в том, что формируют первый линейно изменяющийся во времени опорный код, синхронизированный с моментом естественного отпирания одного из вентилей, формируют второй опорный код путем уменьшения текущего значения первого опорного кода, из второго опорного кода получают развертывающий сигнал, который сравнивают с управляющим сигналом и в момент изменения знака разности сравниваемых величин отпирают очередной вентиль и одновременно изменяют значение второго опорного кода на величину, соответствующую фазовому сдвигу между анодными напряжениями вентилей, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения точности и симметрии отпирающих импульсов, запоминают значения первого опорного кода в моменты естественного отпирания каждого из вентилей, а второй опорный код формируют путем вычитания из текущего значения первого опорного кода значение этого же кода, запомненного в момент естественного отпирания очередного вентиля, причем изменение второго опорного кода в момент отпирания любого из вентилей осуществляют путем изменения вычитаемого значения на значение, соответствующее углу естественного отпирания следующего вентиля.

1257784

Фиг 2

Фиг й

1257784

1257784

1257784 фиГ. Ф

Составитель О. Парфенова

Реда кто р И. Сегл я ни к Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 5037/55 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4