Устройство для контроля и настройки систем импульсно- фазового управления вентильными электроприводами

 

Изобретение относится к электрическим испытаниям и контролю систем имйульсно-фазового управления вентильными электроприводами и предназначено для настройки и исследойания параметров систем управления тиристЬрными преобразователями в процессе пусконаладочных работ и эксплуатационных испытаний. Целью изобретения является повьппение точности, сокращение длительности настройки и повышение ее качества. Поставленная цель достигается введением в устройство новых узлов и блоков, повышающих точность путем исключения неоднозначности начала положительного полупериода линейного напряжения сети из-за многократного пересечения нулевого уровня , измеряются амплитуды синфазной и квадратурной составляющих первой гармоники линейного напряжения на вьщеленном с произвольной фазой (относительно переходов через нуль) интервале анализа и по измеренным амплитудам этих составляющих вычисляется фазовое положение первой гармоники сетевого напряжения относительно начала сформированного интервала анализа . 3 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л с со 00 со ел о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН..,SU„„ 19501 А1 (51)4 С 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3997890/24-24 (22) 30.12.85 (46) 23.09.87. Бюл. N- 35 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна (72) В.П.Горбиль, А.Л.Демко и В.А.Степанов (53) 62-50(088.8) . (56) Справочник по наладке электроустановок. /Под ред. А.С.Дорофеюка и А.П.Хечумяна. M.: Энергия, 1976, с. 509.

Сочинский В.С., Капустин .А.Ц. Устройство для исследования и настройки системы импульсно-фазового управления вентильными электроприводами.—

В кн.: Вопросы теории и расчета электромеханических систем, Хабаровск, 1980, с. 21-24.

Авторское свидетельство СССР

9 949530, кл. G Оl R 23/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И НА-.

СТРОЙКИ СИСТЕМ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО

УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ (57) Изобретение относится к электрическим испытаниям и контролю систем имйульсно-фазового управления вен" тильными электроприводами и предназначено для настройки и исследоВания параметров систем управления тиристорными преобразователями в процессе пусконаладочных работ и эксплуатационных испытаний. Целью изобретения является повышение точности, сокращение длительности настройки и повышение ее качества. Поставленная цель достигается введением в устройство новых узлов и блоков, повышающих точность путем исключения неоднозначности начала положительного полупериода линейного напряжения сети из-за многократного пересечения нулевого уровня, измеряются амплитуды синфазной и квадратурной составляющих первой гармоники линейного напряжения на выделенном с произвольной фазой (относительно переходов через нуль) интервале анализа и по измеренным амплитудам этих составляющих вычисляется фазовое положение первой гармоники сетевого напряжения относительно начала сформированного интервала анализа. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 133950

Изобретение относится к электрическим испытаниям и контролю систем импульсно-фазового управления (СИФУ) Вычислительный блок 8 служит для оперативной обработки данных, поступающих через канал 7 обмена информацией, в соответствии с алгоритмом вычисления фазового положения импульсного сигнала управления или переменного напряжения фильтра относительно начала положительного полупериода первой гармоники линейного напряжения. Канал 7 обмена информацией, вычислительный блок 8 и блок 10 синхронизации и управления могут быть иск .ользованы от стандартной быстродействующей микроЭВМ.

Измеритель 9 фазы формирует временной промежуток от начала интервала анализа T. до момента появления очередного импульса управления СИФУ или вентильными электропринодами и предназначено для исследования и настрой- ки параметров систем управления тиристорными преобразователями в процессе пусконаладочных работ и эксплу-атационных испытаний и проверок.

Цель изобретения — повьш1ение точности, сокращение длительности настройки и повышение ее качества.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — схема формиро- 15 вателя интервала анализа; на фиг.3 схема блока измерения амплитуды; на фиг.4 — блок-схема блока измерения длительности.

Устройство (фиг.1) содержит первый 0 коммутатор 1, блок 2 согласования, формирователь 3 импульсов, формиро:ватель 4 интервала анализа, анализатор

5 гармоник, преобразователь 6 напряжение — частота, канал 7 обмена ин- 25 формацией, вычислительный блок 8, измеритель 9 фазы, блок lO синхронизации и управления, первый индикатор

11, второй 12 и третий .13 коммутаторы, блок 14 измерения амплитуды, блок

15 измерения длительности, блок 16 автоматического запуска, второй блок

17 согласования, второй индикатор 18, блок 19 преобразования информации.

Первый коммутатор 1 предназначен

35 для подключения линейного напряжения (ЦА8 06с vzH Ucs) к блоку 2 согласования (трансформатору) с помощью, . например, переключателя. Блок 2 согласования (трансформатор) понижает соответствующее линейное напряжение до более низкого уровня (например, 5...10 В) для согласования с входами формирователя 3 импульсов и преобразователя 6 напряжение — частота и осуществляет гальваническую развязку между входными клеммами и измерительной частью и корпусом устройства.

Формирователь 3 импульсов формиру" ет из выходного напряжения блока 2

50 согласования последовательность коротких импульсов (длительностью порядка О, 1...1,0 мкс) с частотой, равной частоте основной гармоники питающей сети.

Формирователь 4 интервала анализа (фиг.2) содержит фаэоный детектор 20,. фильтр 21, управляемый генератор 22 и делитель 23 частоты и предназначен для автоматического слежения за частотой напряжения пи гающей сети по схеме фазоной автоподстройки частоты, обеспечивающей высокую точность такого слежения. Формиронатель 4 интервала анализа вьщеляет по первому своему выходу промежутки времени, равные заданному числу периоцон (например, одному) напряжения питающей сети для управления работой блока 10 синхронизации и управления, анализатором 5 гармоник и измерителем 9 фазы. С второго выхода формирователя 4 интервала анализа поступают импульсы с частотой, кратной частоте напряжения питающей сети и во много (1000...10000) раз превышающей ее.

Анализатор 5 гармоник на сформированном интервале анализа Т вьщеляет амплитуды синфазной U и квад,с

1m ратурной U составляющих первой гармоники линейного напряжения питающей сети, поступающего с выхода преобразователя 6 напряжение — частота.

Преобразователь 6 напряжение — частота преобразует пониженное блоком

2 согласования (трансформатором) ли". нейное напряжение питающей сети в импульсные сигналы, частота следования которых пропорциональна мгновенному значению преобразуемого напряжения.

Частотный диапазон преобразователя выбирается из условия получения требуемой точности.

Канал 7 обмена информацией предказначен для ввода данных, поступающих иэ анализатора 5 гармоник и измерителя 9 фазы, в нычислительный блок 8 и вывода результата вычисления на первый индикатор 11.

39501 4

3 13 начала положительного полупериода выходного напряжения фильтра (в зави— симости от режима измерения), преоб— разуется этот промежуток в код ц пу2 тем заполнения его импульсами, поступающими с второго выхода формирователя 4 интервала анализа.

Блок 10 синхронизации и управления в конце каждого сформированного интервала анализа вырабатывает последовательность сигналов, определяющих работу канала 7 обмена информацией.

Первый индикатор 11 преобразует результат вычисления в цифровую форму, удобную для визуального отсчета, и сохраняет этот результат до окончания следующего цикла вычислений.

Коммутатор 12 предназначен для подключения выхода импульсного сигнала управления или выхода переменного напряжения фильтра через блок 17 к входам измерителя 9 фазы и блоков 14 и 15 измерения амплитуды и длительности соответственно.

Блок 17 согласования осуществляет гальваническую развязку по постоянно му току между входными клеммами ком-. мутатора 12 и измерительной частью, а также корпусом устройства (например, с помощью разделительных конденсаторов), преобразует уровни входных сигналов и восстанавливает их постоянные составляющие для согласования с диапазонами входных напряжений измерителя 9 фазы и блоков 14 и 15 измерения амплитуды и длительности соответственно °

Блок 14 измерения амплитуды содержит (фиг.3) преобразователь 24 амплитуды в длительность, селектор 25, ключ 26, счетчик 27 и генератор 28 заполняющей частоты, формирует прямоугольные импульсы, длительности которых пропорциональны амплитудам измеряемых импульсов управления СИФУ, выделяет заданное число сформированных импульсов (например, один) и преобразует их (его) суммарную длительность в код, путем заполнения счетчика стабильной частотой генератора.

Блок 15 измерения длительности содержит (фиг.4) формирователь 29 уровня, формирователь 30 сигнала, .селектор 31, ключ 32, счетчик 33 и генератор 34 заполняющей частоты и осуществляет автоматическое формирование по-. стоянного напряжения заданного уровня по отношению к амплитуде измеряе5

55 мьrx импульсов (например, уровень, равный половине амплитуды), суммирование сформированного постоянного напряжения и измеряемого импульсного сигнала и формирование, таким образом, прямоугольного импульса, длительность которого равна длительности измеряемого импульса на заданном уровне от его амплитуды. Выделение заданного числа сформированных импульсов и преобразование их в код осуществляется так же, как в блоке 14 измерения амплитуды.

Блок 16 автоматического запуска вырабатывает сигналы для управления работой блоков 14 и 15 измерения амплитуды и длительности соответственно, запуска и возвращения в исходное состояние селекторов и обнуления счетчиков в этих блоках и представляет собой делитель частоты, использующий сформированные из сетевого на1 пряження импульсы.

Коммутатор 13 предназначен для подключения выходов блока 14 или 15 к второму индикатору 18.

Второй индикатор 18 преобразует коды измеренных параметров в цифровую десятичную форму, индицирует их и сохраняет результат до окончания следующего цикла измерений.

Фазовый детектор 20 формирует прямоугольные импульсы, скважность которых изменяется пропорционально фазовому сдвигу импульсов двух входных частотных последовательностей. Фильтр

21 преобразует выходные импульсы фа зового детектора 20 в управляющее напряжение генератора 22. Управляемый генератор 22 вырабатывает импульсы с частотой, в 1000...10000 раз превышающей входную частоту фазового детектора и изменяющейся обратно пропорционально входному напряжению генератора ° Делитель 23 частоты понижает выходную частоту генератора 22 до уровня входной частоты фазового детектора 20.

Преобразователь 24 амплитуды в длительность формирует прямоугольные импульсы, длительности которых пропорциональны амплитудам .измеряемых импульсов управления (например, путем линейного разряда емкости, заряженной до амплитудного значения импульса). Селекторы 25 и 31 выделяют за" данное число сформированных импульcos (например, один импульс). Ключи

5 13395

26 и 32 пропускают импульсы заполняющей частоты на соответствующие счетчики. Счетчики 27 и 33 формируют коды пропорциональные измеряемым амЭ

5 плитуде и длительности импульсов. Генераторы 28 и 34 заполняющей частоты вырабатывают высокочастотные и стабильные последовательности импульсов и представляют собой, например, квар- 10 цевые генераторы.

Формирователь 29 уровня осуществляет автоматическое формирование напряжения заданной по отношению к амплитуде измеряемых сигналов величины (например, уровень, равный половине .их амплитуды) и представляет собой активный делитель напряжения и аналоговое запоминающее устройство.

Формирователь 30 сигнала — операционный усилитель, суммирующий с противоположными знаками сформированное постоянное напряжение и измеряемые импульсные сигналы и работающий в режиме насыщения по выходу. 25

Устройство работает следующим образом.

На входы первого коммутатора 1 подключаются фазные напряжения П и Бсд питаюЩей сети. Линейное на- 3Р пряжение, например, Ugg с выхода пер-. вого коммутатора 1 через блок 2 согласования (трансформатор) и формирователь 3 импульсов поступает на формирователь 4 интервала анализа. На

35 выходе формирователя 4 образуется сигнал, по длительности равный периоду питающей сети Т, который поступает на первый вход анализатора 5 гармоник. Кроме этого, сигнал с выхода 40 формирователя 4 интервала анализа поступает на измеритель 9 фазы для запуска его по началу периода, а также на вход блока 10 синхронизации и уп-равления, который начинает свою рабо- л5 ту в конце интервала анализа.

Анализатор 5 гармоник на сформированном интервале анализа Т выделяет синфаэную Б „ и квадратурную Б„,„

S C составляющие первой гармоники линейного напряжения питающей сети, которое поступает на первый вход анализатора 5 с блока 2 согласования через преобразователь 6 напряжение — частота, Одновременно с выделением синфаз- 55

S с нби U„ и квадратурной U, составляющих происходит измерение фазового, положения сигнала управления измери. телем 9 фазы. Это измерение начинает01 б ся с момента начала интервала анализа Т путем подсчета числа счетных импульсов от генератора (не показан) и заканчивается в момент прихода импульса управления. В измерителе 9 фазы образуется код фазы у импульса

2 управления СИФУ (ипи начала положительного периода выходного напряжения фильтра) относительно начала интервала анализа Т, формирование которого производится схемой (фиг.2), содержащей фазовый детектор 20, фильтр

21, управляемый генератор 22 и делитель 23 частоты.

В конце интервала анализа Т на выходах анализатора 5 гармоник имеются сигналы синфазной П„ и квадратурS с ной U< составляющих первой гармоники линейного напряжения, а на выходе лзмерителя 9 фазы образован сигнал фазы . В момент окончания интерва2 ла анализа Т происходит запуск блока 10 синхронизации и. управления, который вырабатывает заданную последовательность сигналов, определяющих работу канала 7 обмена информацией.

По этим сигналам происходит ввод дан5 с ных о величинах, U, и Uq„в выг числительный блок 8, где производится вычисление фазы сигнала управления

U„„ относительно начала положительного полупериода первой гармоники лилинейного напряжения сети

-- arctg(U,„ /U„ + q . По окончании расчета. величины Ч выводится через канал 7 обмена информацией на первый индикатор 11.

Одновременно с измерением фазы производится измерение амплитуды U „ и длительности е„„ импульса управления СИФУ, который через коммутатор 12 и блок 17 поступает на блоки 1 измерения амплитуды 14 и длительности 15.

Измерение амплитуды и длительности производится циклически. Длительность цикла задается с выхода блока 16 автоматического запуска, который синхронизируется выходным сигналом формирователя 3 импульсов.

При измерении амплитуды в блоке 14 производится преобразование амплитуды в длительность импульса преобразователем 24. Первый селектор 25 выделяет один сформированный блоком 24 импульс, длительность которого измеряется путем счета числа импульсов, поступающих через ключ 26 от генератора 28 на вход счетчика 27. Код ам7 133 плитуды с выхода счетчика 27, который является выходом блока 14 измерения амплитуды (фиг.1), поступает через коммутатор 13 на второй индикатор 18.

При измерении длительности в блоке

15 измерения длительности в формирователе 29 производится формирование уровня напряжения, равного U /2, поступающего на формирователь 30 сигнала, на выходе которого образуется прямоугольный импульс, длительность которого равна длительности импульса управления на уровне половины амплитуды. Импульс с выхода формирователя

30 сигнала через селектор 31 поступает на ключ 32, который открывается на время длительности одного импульса и пропускает на счетчик 33 имИм пульсы с генератора 34. По .окончании длительности одного импульса Р„ на выходе счетчика, который является выходом блока 15 измерения длительности (фиг.1), образуется код длительности импульса, который через коммутатор 13 поступает на второй индикатор 18.

Описанные операции формирования сигналов в каналах измерения амплитуды и длительности производятся по циклам. Длительность циклов задается выходным сигналом блока 16 автоматического запуска, который сбрасывает предыдущее показание счетчиков 27 и

33 (в блоках 14 и 15) и запускает селекторы 25 и 31 в блоках 14 и 15 для выделения очередного измеряемого импульса.

Вывод на индикацию амплитуды или длительности производится путем пес реключения коммутатора 13 оператором. . Технико-экономическая эффектив1 ность от использования изобретения состоит в увеличении точности измере. ния параметров сигнала управления, сокращении длительности процесса настройки СИФУ, повышении качества наладки технологических систем, содержащих управляемый выпрямитель как элемент системы.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля и настройки систем импульсно-фазового унравления вентильными электропривода-: ми, содержащее формирователь импульсов, первый индикатор и последова- . тельно соединенные коммутатор и блок

9501

55 согласования, к соответствующим входам коммутатора подключены фазные провода сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, сокращения длительности настройки и повышения ее качества, в устройство дополнительно введены два коммутатора, второй блок согласования, измеритель фазы, преобразователь напряжение — частота, формирователь интервала анализа, блок преобразования информации, анализатор гармоник, блок автоматического запуска, блок измерения длительности и второй индикатор, причем выход первого блока согласования соединен с входом формирователя импульсов и входом преобразователя напряжение — частота, подключенного выходом к первому входу анализатора гармоник, выход второго блока согласования связан с первым входом измерителя фазы, первым входом блока измерения длительности и первым входом блока измерения .амплитуды, выход формирователя импульсов связан с входом формирователя интервала анализа и входом блока автоматического запуска, выход которого подключен к вторым входам блока измерения длительности и блока измерения амплитуды, выход формирователя интервала анализа соединен с входом синхронизации блока преобразования информации, с вторым входом анализатора гармоник и вторым входом измерителя фазы, третий вход которого подключен к второму входу формирователя интервала анализа, выходы блока измерения амплитуды и блока измерения длительности соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора, выход которого подключен к входу второго индикатора, первый и второй выходы анализатора гармоник соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока преобразования информации, третий информационный вход которого подключен к выходу измерителя фазы, выход блока преобразования информации связан с входом первого индикатора, вход второго блока согласования соединен с выходом третьего коммутатора, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами устройства для контроля и настройки систем импульсно-фазового управления.

9 13395

2. Устройство по п.i, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователь интервала анализа содержит последовательно соединенные фазовый детек5 тор, фильтр, управляемый генератор и делитель частоты, причем выход делителя частоты соединен с первым входом фазового детектора и первым выходом формирователя интервала анализа, вто- ip

- рой вход фазового детектора подключен к входу формирователя интервала анализа, выход управляемого генератора подсоединен к второму выходу формирователя интервала анализа. 15

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок измерения амплитуды содержит преобразователь амплитуды в длительность, селектор, генератор заполняющей частоты, ключ и счетчик, первый вход блока измерения амплитуды соединен с входом преобразователя амплитуды в длительность, 01 выход которого связан с первым входом селектора, второй вход блока измерения амплитуды подключен к второму входу селектора и первому входу счетчика, выход селектора соединен с управляющим входом ключа, другой вход которого связан с выходом генератора заполняющей частоты, выход ключа подсоединен к второму входу счетчика, выход которого связан с выходом блока измерения амплитуды.

4. Устройство по п.3, о т л и ч аю щ е е с я тем, что преобразователь амплитуды в длительность выполнен в виде последовательно соединенных формирователя уровня и формирователя сигнала, выход которого является выходом преобразователя амплитуды в длительность, второй вход формирователя сигнала связан с входом формирователя уровня и входом преобразователя амплитуды в длительность °

1339501

Составитель С.Никишов

Техред M.Õoäàíè÷

Редактор В.Петраш

Корректор А.Тяско

Заказ 4218/36

Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4