Устройство для управления трехфазным регулятором

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Устройство содержит синхронизатор (1), в каждом канале дискриминатор (2-4), общий элемент НЕ (5), тактовый генератор (6), элементы. 2И-НЕ

„, SUÄÄ 1757061 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PFСПЧБЛИК (я)5 Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬ!ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 .. "..... 2 (21) 4672374/07 . :: : (57) Изобретейие относится к преобразова(22) 03,04.89:::-,:.:: тельной технике. Устройство содержит син(46) 23;08.92. Бюл, N 31 .,... .::.::-: хронизатор (1), в ка ждом канале (71) Белорусский политехйический ийститут - . дискриминатор (2-4), общий элемент Н Е (5)„ и Завод электронно -вычислительных маыйм .. тактовый генератор (6), элементы. 2И-НЕ им. Серго Орджоникидзе .. " .". "",":;,-. (10-12) соответственно на каждый канал, (72) В,п, Беляев и О.A. Головач: . ..:: триггеры (6 — 8) и формирователи базового (56) Авторское свидетельство СССР Й .- тока (13-15). Работа устройства основана на

612208, кл. Н 02 M 7/48, 1969.:--:: :" -: :::: том, что ключи фазы, имеющей найменьший

Авторское câидетельство СССР f+ . потенциал, при формировании импульса не

1029353, кл, Н 02 M 7/48, 1985, " ::. ;, " коммутируются, при коммутации других фаз сначала коммутируются -ключи фазы, имею(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЁНЙЯ . щей потенциал между наибольшим и наиТРЕХФАЗНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ::, .:. меньшим," а затем ключи фазы с наибольшим потенциалом, 2 ил.

Ql

О

1757061

И.»>б>ретение относится к преобразоваг.льнг>й технике, в частности к системам управления полупроводниковыми преобразователями с широтно-импульсной модуляцией вь>ходного напряжения.

Известны различные устройства формирования и распределения импульсов для управления статическими преобразователями, в том числе и трехфазными регуляторами напряжения, Кроме того, известно устройство для управления трехфазным регулятором, формирующим на выходе широтн о-им пул ьс ное модулированное напряжение, состоящее из синхронизатора, амплитудных ограничителей, дифференцирующего блока, сумматора. интегратора, дополнительных ключей, элементов сравнения, формирователя прямоугольных импульсов.

При работе трехфазного регулятора, которым регулирование выходного напряжения осуществляется широтно-импульсным методом подключения фаз нагрузки к фазам питающей сети с последующим их отключением от фаз сети и закорачиванием на время пауз, из-за неоднозначности времени процессов включения и выключения транзисторных ключей регулятора, а также из-за асимметрии их импульсов управления, возможны междуфазные короткие замыкания.

Для устранения этой возможности сис.тема управления должна для формирования переднего. фронта импульса выходного напряжения сначала подать импульсы управления на ключи фазы, имеющей наибольший отрицательный потенциал по отнойению к другим, затем на ключи фазы, имеющей промежуточное значение потенциала между наименьшим,и наибольшим, а потом на ключи фазы, имеющей наибольший положительный потенциал. Для формирования заднего фронта пульса этого напряжения система управления должна сначала подать импульсы управления на ключи фазы, имеющей наибольший положительный потенциал по отношению к потенциалам других фаз, затем на ключи фазы, имеющей промежуточное значение потенциала между наибольшим и наименьшим, а потом на ключи фазы, имеющей наибольший от >ицательный потенциал.

Кроме того, анализ работы транзисторных ключей регулятора на интервале, когда потенциал фазы наиболее отрицателен по отношению к потенциалам других фаз и ток нагрузки протекает поочередно через диоды ключа, показал, что нет необходимости коммутировать транзисторы ключей, поскольку они не оказывают влияния на его работу. Известные устройства управления триггера соединен с выходом седьмого элемента 2И-НЕ 30, которые являются первым

У> и вторым У выходами дискриминатора напряжения, инверсный выход триггера со50 единен с входом соответствующего форми рователя базового тока транзисторов

55 регулятора, инверсные выходы триггеров каждых двух соседних каналов (например, канала фазы А — триггер 6 и канала фазы В

-- триггер 7) соединены с входами соответствующего элемента 2И-НЕ (элемент 10), выход которого соединен с вторым входом трехфазным регулятором не выполняют не.. обходимый алгоритм.

Целью изобретения является повышение надежности работы трехфазного pery5 лятора.

8 каждый канал управления введен дискриминатор входного напряжения, состоящий из трех элементов Н Е, семи двухвходовых элементов 2И-НЕ и двух трех10 входовых элементов ЗИ-HE и имеющий два синхронизирующих входа; Х1 с положительной полуволной напряжения питания и Х2 с отрицательной полуволной того же напряжения, два управляющих входа: Хз, разре15 шающий формирование импульса выходного напряжения, и Х4, запрещающий его формирование, и информационный вход

Х5 о включенном или выключенном состоянии двух других каналов, причем синхрони20 зирующий с положительной полуволной напряжения вход Х1соедичен с входом первого элемента НЕ 21 и с первым входом первого элемента 2И-НЕ 22, второй вход которого соединен с синхронизирующим с

25 отрицательной полуволной напряжения входом Х2 и с входом второго элемента НЕ

31, выход первого элемента НЕ 21 соединен с первым входом второго элемента 2И-НЕ

24 и первым входом первого элемента ЗИ30 НЕ 27, выход второго элемента НЕ 31 соединен с первым входом третьего элемента

2И-НЕ 32, выход первого элемента 2И-НЕ 22 соединен с двумя входами четвертого элемента 2И-НЕ 23, выход которого соеди35 нен с первым входом второго элемента ЗИНЕ 25 и первым входом пятого элемента

2И-НЕ 26, выход второго элемента 2И-НЕ 24 соединен с первым входом шестого элемента 2И-НЕ 29, второй вход которого соединен

40 с выходом второго элемента ЗИ-НЕ 25, выходы пятого элемента 2И-НЕ 26 и первого элемента ЗИ-НЕ 27 соединены с первым входом седьмого элемента 2И-НЕ 30, второй вход которого соединен с выходом

45 третьего элемента 2И-НЕ 28,выход шестого элемента 2И-НЕ 29 соединен с информационным 1-входом триггера данного канала управления, а информационный К-вход этого

1757061 второго элемента ЗИ-Н Е 25 соседнего кана- рой вход которого соединен с выходом элела(в рассматриваемом примереканалфазы мента 28. Выход элемента 29 соединен с

С) и входом третьего элемента 32 этого же l-входом триггера. Выход элемента 30 соесоседнего канала, которые являются йнфор-. динен с К-входом триггера. мационным входом Хь дискриминатора на- 5 Информационный вход Х5дискриминапряжения, выход третьего элемента НЕ 32 тора соединен с вторым входом элемента 25 (не показан) соединен с вторым входом pep- и входом элемента 32, выход которого соевого элемента ЗИ-НЕ 27, разрешающий . динен с вторым входом элемента 27, Управформирование импульса выходного напря- ляющий вход Хз дискриминатора соединен жения вход Хз соединен с вторыми входами 10 с вторыми входами элементов 26 и 28 и с третьего 28 и пятого 26 элементов 2И-НЕ и . третьим входом элемента 27. Управляющий с третьим входом первого элемента ЗИ- НЁ: вход Х соединен с вторым входом элемента

27, а также с входом общего для всех кана- 24 и третьим входом элемента 25; Выход лов элемента НЕ 5, выход которого соеди - тактового генератора 9 соединен с тактовынен с вторым входом второго элемента 15 ми входами всех триггеров 6 — 8, 2И-НЕ 24 и тетьим входом втоporo элеМента : Устройство работает следующим обраЗИ-НЕ 25, которые являются запрещающим. зом, формирование импульса выходного напря- . На участке аЬ найряжения любой фазы жения — входом Х4 дискриминатора напря - (фиг. 2) синхронизирующий сигнал Xt кажжения.: ...:, .- :",, --.- 20 дога дискриминатора имеет логическое знаНа фиг. 1 приведена схеМа устройства чение, равное "1", на участке bc или be— для управления трехфазным регулятором,: равное "0", на участке cd — равное "0", э на фиг. 2 — кривые, поясняющие работу-уст- синхронизирующий сигнал Xz этого же дисройства. .::." ": . :. кримйнатора имеет на участке ab логичеУстройство содержит синхронизатор 1; 25 ское значение, равное "0", на участке bc или .соединенный световыми каналами соответ- .. be — равное "0", на участке cd — равное "1". ственно с синхронизирующими входами Х1 Рассмотрим формирование ймпульса .и Х2 дискриминэ=оров 2-4 для каждого ка- выходного напряжения на отрезке eðeìåíè нала упрaÜëåíèÿ напряжением фазы. Уп-. t< — t;,. До момейта времени t4, поскольку равляющий вход " Хз каждого 30 формировалась пауза в выходйом напряжедискримйнаторэ, нэ который подается сйг - нии, ключи 17 фазы А и фазы В регулятора нал ШИМ, соединен с входом элемента,.НЕ - включены",а ключ 17 фазы С выключен, Это5, выход которого соединен с управляющим, му соответствуют следующие значения вы. входом Х4 всехдискриминаторов. Информэ - : ходов триггеров: фазы А — Q=1; Q=0, фазы В ционный входХ5дискриминатора соединен 35 — Q=-1, Q=O; фазы С вЂ” Q=O; Q=1. Значения с выходом элемента 2И-Н Е (соответствеййо :.: управляющих входов — "Хз =0, Х =1, а Х =1. дискриминатор 2-2И-НЕ 11 (не показан) 3- В момент ta на управляющем входе Хз

12, 4 — 10), входы которого присоединены к: (вход ШИМ) появляется логический сигнал инверсным выходам триггеров (соответст- ".1", что соответствует X4=0..Синхронйзирувенно триггеры 6, 7 — 2И-НЕ 10; 7, 8 — 11; 8, 40 ющиевходыдискрйминаторовимевтследу6-12). ющие значения: для канала фазы А — Xt=1;

Инверсные выходы триггеров соедине- Xz=0; для канала фазы  — Х =О; Х2=0, для ны с формирователями базового тока(соот- канала фазы С вЂ” Xt=Î; Xz=1. В результате ветственно 6 — 13, 7-14, 8-15) транзисторных кодовой комбинации входов дискриминатоключей 16, 17 трехфазного регулятора 18, 45 ровсоздэетсяследующийалгоритмихрабосоединенного с нагрузкой 19 (20), Синхро- ты. низирующий вход Х1 дискриминатора coe- . Для канала фазы С на вход элемента 21 динен с входом элемента 21 и с первым : и на первый, вход элемента 22 поступает входом элемента 22, второй вход которого логическая "1", на второй вход элемента 22 соединен с синхронизирующим входом Xz 50 и вход элемента 31 — логический "0". В редискриминэтора и с входом элемента 31.: . зультате этого на выходе элемента 21, а слеВыход элемента 21 соединен с первыми довательно, на первых входах элементов 24 входами элементов 24 и 27. Выход элемента и 27 имеется логический "0". На выходе эле23 соединен с первыми входами элементов мента 23, а следовательно, на первых вхо25 и 26, Выход элемента 31 соединен с пер- 55 дах элементов 25 и 26 имеется логический вым входом элемента 28. Выход элемента "0 ". На выходе элемента 31, а следователь24 соединен с первым входом элемента 29, но, на первом входе элемента 32 имеется логическая "1", второй вход которого соединен с выходом элемента 25. Выходы элементов 26 и 27 со- Образовавшееся таким образом сочетэединены с первым входом элемента 30, вто- ние логических "1" и "0" на входах элемен1757061

Т0В 24-28 совместно с значениями других входов дискриминатора Хз---1; Х =О, Х5=-1 дает на первом и втором входах элемента 29 логическую "1", а на первом входе элемента

30 — логическую "1", на втором входе этого элемента — логический "0". Таким образом выходы дискриминатора приобретают следующие значения: У1=0, Yz 1, что поступает на соответствующие информационные входы триггера и при приходе тактового импульса от генератора 9 триггер не изменитсвоего состояния, а следовательно, попрежнему ключ 16 фазы С включен, а ключ

17 выключен, т.е. ключи фазы, имеющей наименьший пОтенциал по отношению к потенциалу других фаз, для формирования импульса выходного напряжения íе коммутируются.

В то же самое время для канала фазы В (участок be) синхронизирующие входы его дискриминатора имеют значенйя Х1=-0, Xz=-О и при значениях остальных входов Ху=-1, Х =О, Х5=-1 дает следующий алгоритм работы этого дискримйнатора. На выходе элемента 21, a,cëåäoâàòåëüíî, на первых входах элементов 25 и 27 имеется логический "О", На выходе элемента 23, а следовательно,,на первых входах элементов 25 и 26 имеется логическая "1". На выходе элемента 31, а следовательйо, на первом входе элемента 28 имеется логический "О".

Образовавшееся сочетание логических г1" и "О" на входах элементов 24-28 совместно с значениями других входов дискрими натора дает на первом и втором входах элемента 29 логическую "1", на еыХоде элемента 26 — логический "О", а на вь,ходе элемейта 27 — логическую "1"; что организует следующие значения выходов дискриминатора; У1=0, Yz=1, и при приходе тактового импульса от генератора 9 триггер данного канала выставит их логические значения соответственно на свои выходы (Q=O; Q=1).

Это через соответствующий формирователь базового тока включит ключ 16 и выключит ключ 17 фазы В, т.е, фазы, имеющей промежуточное значение потенциала между наименьшим и наибольшим.

Для фазы А синхронизирующие входы его дискриминатора имеют значения Х =1, Xz=0 (участок аЬ) и совместно с другими входами Хз=-1; Х =-0; Х;=-1 создается следующий алгоритм работы. На выходе элемента 21, а следовательно, на первых входах элементов

24 и 27 имеется логическая "1". На выходе элемента 23, а следовательно, на первых входах элементов 25 и 26 имеется логический "О", На выходе элемента 31. а следовательно, на первом входе элемента 28 имеется логический "О".

Образовавшееся таким образом сочетание логических "1" и "О" на входах элементов 24 — 28 совместно с значениями других входов дискриминатора дает на первых и вторых входах элементов 29 и 30 логические

"1", а следовательно, следующие значения выходов дискриминатора У1--0; Yz=0. Приход тактового импульса генератора 9 не изменит состояние триггера. Однако включение ключей фазы В приводит к тому, 5

10 что информационный Вход Х5 для дискриминатора фазы А (элемент 11) примет значение — Xg=0. Это дает на выходе элемента 32 логическую "1", а на выходе элемента 27 логический "О", что изменит состояние выхо15 да У2 дискриминатора — Yz=1, Теперь тактовый импульс от генератора 9 выставит на выходе триггера этого канала — Q=O; Q=1, что приведет через формирователь базового тока к включению ключа 16 и выключению

20 ключа,17 фазы А, т.е. фа;ы, имеющий наибольший потенциал. При этом информационный вход Х всех дискриминаторов примет значение логического "О" (элементы

25 10 — 12) Окончание формирования импульса выходного напряжения осуществляется в мо мент времени т, когда на управляющий вход Хз поступает логический "О" (вход

ШИМ), что соответствует Х =1. Синхронизи30 рующие входы дискриминаторов имеют сле дующие значения: канала фазы А — Х =О

Х2=-0, канала фазы В -- Х =1, Xz=.О, канала фазы С вЂ” Х1=0, Xz=1. В результате кодовой

35 комбинации входов дискриминаторов создается следующий алгоритм их работы, Для канала фазы В на выходе элемента

21 его дискриминатора, а следовательно, на первых входах элементов 24 и 27 имеется логическая "1". На выходе элемента 23, а следовательно, на первых входах элементов

25 и 26 имеется логический "О". На выходе элемента 31; а следовательно. на первом

45 входе элемента 28 имеется логический "О"

Образовавшееся сочетание логических "1". и

"О" на входах элементов 24-28 совместно с значениями других входов дискриминатора дает на первом входе элемента 29 логическую "1", а на его втором входе — логический

"О", На первом и втором входах элемента 30 имеется логическая "1". Вследствие этого выходы дискриминатора приобретают следующие значения: У1=1; У2=0, при которых тактовый импульс оТ генератора 9 выставит эти значения на выход триггера (Q=1, 0 0) данного канала управления и через соответстгующий формирователь базового тока выключит ключ 16 и включит ключ 17 фазы В, т,е. отключится напряжение фазы, имеющей

1757061 в потенциал наибольший по отношению к по- ра этого канала. Произошедшее перед этим тенциалам других фаз. включение ключей фазы А приводит к тому, В то же самое время дпя канала фазы А что информационный вход Х дискримина(участок Ьс) синхронизирующие входы его тора фазы С(элемент10) приметзначение— дискриминатора имеют следующие значе- 5 Х5=1. Однако это не изменит состояние ни ния: Х1=-0, Х2=-О и при значениях остальных входов элементов 29 и 30. ни выходов дисквходов дискриминатора Хз=0, Xn=-1, Х5=0со- риминатора этого канала, поэтому ключ 16 здается следующий алгоритм их работы. На фазы С включен, а ключ 17 этой фазы выкпювыходе элемента 21, а следовательно, на чен, т:е. ключи фазы, имеющей наименьший первых входах элементов 24 и 27 имеется 10 потенциал по отношению к потенциалам логический "0", На выходе элемента 23, а других фаз, не коммутируются в процессе следовательно, на первых входах элементов формирования импульсов вьгходного напря25 и 26 имеется логическая 21". На выходе жения, элемента 31, а следовательно, на входе эле.- В устройстве для управления трехфазмента 28 имеется логический "О". 15 ным регулятором для обеспечения его наОбразовавшееся сочетание логичесИ x дежной работы и устранения возможных

" " и "О" на входах элементов 24 — 28 совме-: коротких замыканий между фазами органистно с значениями других входбв дискрими - зована необходимая последовательность натора дает на первых и вторых- входах включения и отключения силовых ключей э ементов 29 и 30 логические "1", а следо- 20 регулятора, Повышение надежности достивательно, следующйе значения выхбдов . гаетсяещеитем,что прохождениесигналов этого дискриминатора: Y>=-О; Yz=0. Такто- управления на силовые ключи выполняется вый импульс от генератора 9 не изменит: по команде тактового генератора. Частота состояние триггера. - . : следования тактовых импульсов выбираетОднако включение ключей фазы В при- 25 ся, исходя из необходимого значения задврводит к тому, что информационный вход Х5 жки прохождения импульсов на разные дискриминатора фазы А(эпемент11) примет фазы. Например, при необходимости задерзначение — Х =1. Это дае-. на третьем входе жки в 5-10 мкс частота генератора составит элемента 25 логическую "1", которая совме- 100 — 200 кГц, стно с Ха=1 и с логической "1" с выхода 30 элемента 23 выставит на второй вход эле- ° Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я мента29 логический "О", что позволит выхо- . Устройстводляуправленйятрехфазным ду У1 дискриминатора получить значение —.. регулятором, содержащее-синхронизатор с

Yi=1 Приход тактового импульса от гейера- трехфазной сетью, триггер в каждом канале тора 9 выставит на выходе триггера этого 35 управления, соединенный инверсным выхоканала — 0=1, Q=O. Такая комбинация при.- дом с входами формирователя базового товедет к выключению ключа 16 и включению ка транзисторного преобразователя и ключа 17 фазы А, т.е. отключится напряже-: инверсным выходом связанный с входами ние фазы, имеющей потенциал между наи- двух элементов 2И-НЕ, тактовый генератор, меньшим и наибольшим значениями. 40 подключенный к входам триггеров, отл и чаДля канала фазы С синхронизирующие . ю щ е е с я тем, что, с целью повышения входы его дискриминатора имеют значения надежности, в каждый канал управленйя ввеX=0;X =1 (участок ес) и совместно с други- ден дискриминатор напряжения, состоями входами Хз=О, Х4 — -1, Х5=0 создается сле- щий из трех элементов НЕ, семи дующий алгоритм работы этого 45 двухвходовых элементов 2И-НЕ и двух дискриминатора, На выходе элемента 21, а трехвходовых элементовЗИ.-НЕ, иимеетдва следовательно, на первых входах элементов синхронизирующих входа: X> — c положи24 и 27 имеется логический "О". На выходе тельной полуволной напряжения питания и элемента 23, а следовательно, на первых Xz — с отрицательной полуволной того же входах элементов 25 и 26 имеется логиче- 50 напряжения, два управляющих входа: Хз— ский "0", На выходе элемента 31, а следова- разрешающий формирование импульса вытельно, на первом входе элемента 28 ходного напряжения и X4 — запрещающий имеется логическая "1". Образовавшееся егоформирование, и информационный вход таким образом сочетание логических "1" и Х5 о включенном или выключенном состоя" " совместно с значениями других входов 55 нии двух других каналов, причем синхронидискриминатора дает на первых и вторых зирующий с положительной полувопной входах элементов 29 и 30 логические "1" и, напряжения вход Х1соединен с входом перслвдовательно, значения выходов дискри- вого элемента HE и с первым входом элеминатора — Yi=0;У2=-0,Тактовыйимпульсот мента 2И-НЕ, второй вход которого генератора 9 не изменит состояние тригге- соединен с синхронизир ю ирующим с отр 1ца1757061

Составитель О,Головач

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Q.Êðàâöoâà

Редактор И.Шулла

Заказ 3097 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 галиной полуволной напряжения входом Хг и с входом второго элемента НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента 2И-НЕ и первым входом первого элемента ЗИ-НЕ, выход второго элемента НЕ соединен с первым входом третьего элемента 2И-НЕ, выход первого элемента 2И-НЕ соединен с двумя входами четвертого элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ЗИ-НЕ и первым входом пятого элемента 2И-НЕ, выход второго элемейта

2И-НЕ соединен с первым входом шестого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ЗИ-НЕ, выходы пятого элемента 2И-HE и первого элемента ЗИ.-НЕ соединены с первым входом седьмого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента 2И-НЕ, выход шестого элемента 2ИНЕ соединен с информационным входом триггера данного канала управления, а информационный вход этого триггера соединен с выходом шестого и седьмого элементов 2 I;HE, которые являются пер111; вым Yi и вторыми У2 выходами дискриминатора напряжения, инверсный выход триггера соединен с входом соответствующего формирователя базового тока, транзисто5 ров регулятора, инверсные выходы каждых двух триггеров соседних каналов соединены с входами соответствующего элемента

2И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента ЗИ-НЕ соседнего канала и

10 входом третьего элемента НЕ соседнего ка нала, которые являются информационным входом Х дискриминатора напряжения, выход третьего элемента НЕ соединен с третьим входом первого элемента ЗИ-НЕ, 15 разрешающий формирование импульса напряжения вход Хз соединен с вторыми входами третьего и пятого элементов 2И-НЕ и второго входа первого элемента ЗИ-НЕ, а также с входом общего для всех каналов

20 элемента НЕ, выход которого соединен с вторыу.входом элемента 2И-НЕ и третьим входом в opot.o элемента ЗИ-НЕ, которые являются запрещающим формировайие импульса выходного напряжения входом Х4

25 дискриминатора напряжения.