Устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)$ Н 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЁЛЬСТВУ (21) 4815132/07 (22) 14.03.90 (46) 23.09,92. Бюл. М 35 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) Л.И.Цытович, В.Г,Маурер;

В.А.Деггярев и Р.М.Рахматулин (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 873354, кл. Н 02 М 7/12, 1981 r.

2. Е.А.Чернов. Комплектные электроприводы станков с ЧПУ, Горький, ВолгоВятское книжное издательство, 1989, с.22-24. . Ж 1764128 А1 (54).УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ TMPMCTOPHblM

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Тиристорный преобразователь содержит нуль-орган (1), 2 одновибратора (2, 8), генератор импульсов (3), счетчик (4), ПЗУ (5), регистр памяти (6), ЦАП (7), компаратор (9), формирователь импульсов (10), тиристорный блок (11). 8 ил.

1764128

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном вентилъном злектроприводе.

Известен тиристорный преобразователь (ТП) на осНоВВ автоколебательных каналов синхронизации, сумматоров, амплитудных модуляторов, Даннйй ТП имеет низку;О точность работы иэ-за асимметрии импульсов управления тиристорами, возника ощий вследствие дрейфа параметров интегрирующих каскадов и амплитудных модуляторов, Известен ТП с автоматическим резервированием системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Данное устройство также имеет сравнительно высокую степень асимметрии управляющих импульсов и вследствие этого характеризуется низкой точ н Ость ю.

Наиболее близким к изобретенив является устройство для управления преобразователем, содержащее нуль-орган, ждущий мультивибратор, интегратор, сумматор, релейный элемент, формирователь управляющих импульсов, блок силовых TNpMGTopoB.

Одним иэ недостатков известного ТП является влйяние на точность СИФУ дрейфовых параметров интегратора, Под действием последних происходит изменение темпа нарастания сигнала пилы и смещение момента Времени формирования управляющего импульса. В результате искажается характеристика ВХОД-вь(хОД ТП.

Цель изобретения — повышение точности работы.

Предлагаемый тиристорный преобразователь содержит последовательно включенные нуль-орган и одновибратор, выход которого подключен к входу двоичного суммирующего счетчика, генератор импульсов, соединенный с С-входом двоичного сумми. рующего счетчика, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к источнику сигнала управления, формирователь импульсов управления, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход соединен с управляющим входом блока тиристоров, источйик напряжения сети, подключенный к входу нупь-органа и силовому входу блока тиристоров, выход которого соединен с выходными клеммами тиристорного преобразователя.

Поставленная цель достигается за счет того, что в тиристорный преобразователь введены второй одновибратор и последова. тельно включенные постоянное запоминающее устройство и регистр памяти, причем адресные входы постоянного запоминаю10 щего устройства соединены с выходами двоичного суммирующего счетчика, а выходы регистра памяти подключены к входам цифроаналогового преобразователя, вход второго одновибратора подключен к выходу генератора импульсов, а выход второго одновибратора соединен с С-входом регистра памяти. Существенным отличием предлагаемого технического решения является повышенная стабильность характеристик ТП, обусловленная цифровым методом формирования сигнала пили, а также возможностью получения любого требуемого вида статической характеристики вход-выход за счет требуемого вида статической характеристики вход-выход за счет введения ПЗУ и преобразования с его помощью выходного кода двоичного счетчика.

Ма фиг. 1 дана функциональная схема устройства, на фиг, 2 — характеристики элеПЗУ; на фиг. 4, 6, 7 — временные диаграммы сигналов ТП; на фиг. 5 — принцип программирования ПЗУ; на фиг. 8 — структура реги25 стра памяти.

8 состав ТП входят (фиг. 1) нуль-орган 1, первый одновибратор 2, генератор импульпостоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 5, регистр памяти 6, цифроаналоговый

30 преобразователь 7, второй одновибратор 9, формирователь импульсов управления 10, тиристорный блок 11, входная 12 и выходные 13, 14 клеммы ТП; клемма 15 для подключения источника сетевого напряжения, На чертежах введены следующие обозначения:

VN — напряжение сети, Y>(t) — выходной сигнал нуль-органа 1, Yg(t) — выходной сигнал одновибратора 2, tU — длительность выходного импульса одновибратора 2, Уэ(т) — выходной сигнал генератора импульсов 3, t2, Tz -длительность и период выходных импульсов генератора 3 соответственно, N(t) — выходной код (число) счетчика 4, Qt — Qn — выходные сигналы счетчика 4, где СИ вЂ” младший, Q — старший разряды, 50 . Amain- минимальное заранее выбранное число кода К(ф

Amax, Amax — максимальное заранее вы* бранное число кода Й(1), причем Amax > Amax

N (t) — выходной код ПЗУ 5, 55 Q> -Q@* — выходные сигналы ПЗУ 5, причем Qt — старший, Qm* — младший разряды(в общемслучае m п), и *(t) — код, записываемый в регистр памяти 6 (в момент записи N**(t) = N (t))

Уф) — выходной сигнал на ментов ТП; на фиг. 3 — принцип построения

1764128

X» — входной сигнал на клемме Ц2.

X in — минимальная величина Х», Xmax — максимальная величина Х», а- угол регулирования; а min — минимальное значение а; 5 а, — максимальное значение а;

Ya(t) — выходной сигнал одновибратора8;

У1о-(ф) — выходной сигнал формирователя10; . 10

t0-длительность выходного сигнала одновибратора 8;

tyne — длительность выходных импуль- сов формирователя 10;

Y11(t) — выходной сигнал блока тиристо- 15 ров 11 (предполагается, что он выполнен по однофазной мостовой схеме);

tn — - время переходного процесса в

ПЗУ 5;

0 — информационные входы регистра 20 памяти 6.

Элементы ТП имеют следующие характеристики, Блок 1 выполнен с нулевым значением порога переключения (фиг. 2а), и переклю- 25 чается в 1 при подаче на его вход сигнала положительной полярности. Одновибратор

: 2 формирует импульсы стабильной длительности синхронно с передним и задним" "" фронтом, выходного импульса блока 1 (фиг, 30

2, б), Генератор 3 импульсов стабильной частоты производит формирование сигнала типа меандр (фиг. 2, в), Счетчик 4 работает в .режиме суммирования и устанавливается в

"0" при подаче "1" на Р-вход (фиг, 2, г). Ðå- 35 гистр 6 производит запись выходного кода

ПЗУ 5 синхронно с передним фронтом сиг-. нала на С-входе (фиг. 2, д). Запуск одновибратора 8 производится по заднему фронту выходного импульса генератора 3 (фиг. 2, е). 40

Компаратор 9 переключается в 1 при условии превышения уровнем выходного сигнала ЦАП 7 величины напряжения на клемме

12 фиг. 2ж. Блок 10 формирует импульсы управления тиристорами блока 11 синхрон- 45 но с передним фронтом входного сигйала (фиг. 2, з). ПЗУ 5 (фиг. 3) содержит дешифратор адреса 16 и матричный накопитель 17 с пережигаемыми в процессе программирования перемычками 18, соединяющими вер- 50 тикальные и горизонтальные шины ПЗУ.

Принцип работы ТП следующий.

Блок 1 формирует импульс 1, продолжительность которого соответствует положительной полуволне напряжения сети (фиг. 4, 55 а, б). Генератор импульсов 3 формирует сигнал стабильной частоты (фиг. 4, r), который подается на С-вход суммирующего счетчика

4, в котором число линейно нарастает с течением времени (фиг. 4, д, дискретность числа. записываемого в счетчике 4 на диаграммах не учитывается). При изменении уровня выходного сигнала нуль-органа 1 (фиг. 4, б) запускается одновибратор 2 (фиг. 4, в) и счетчик 4 обнуляется (фиг. 4, д). ПЗУ 5 предназначено для формирования кода, при котором осуществлялось бы ограниченйе минимального и максимального углов регулирования, а также обеспечивался требуемый вид регулировочной характеристики ТП, Программирование ПЗУ 5 производится следующим: образом. Определяют требуемое значение. минимального и максимального углов регулирования ТП и соответствующие их значения Amin и А » (фиг. 5, а).

Затем пережигают все перемычки ПЗУ, соответствующие кодам адреса 0 — (Amin - 1)) (фиг. 5, в режим "нулевого" кода), Число Amax* выбирают таким образом, чтобы его аналоговый эквивалент на выходе

ЦАП 7 превышал бы максимально возможный диапазон изменения сигнала управления на клемме 12. Далее, в диапазоне

Amax-An ax* сохраняют все перемычки, связывающие горизонтальные и вертикальные шины матрицы ПЗУ 5 (фиг. 5, в, режим максимального кода), Диапазон Amin — Amax — 1) программируется либо как повторитель кода адреса с выхода счетчика 4 (линейный характер пилы, фиг. 5, б), либо в качестве преобразования кода адреса, когда требуется получить нелинейный (например, косинусоидальный) закон изменения пилообразного напряжения (фиг. 7, в).

С помощью ЦАП 7 код с выхода ПЗУ 5 (регистра 6) преобразуется в аналоговый сигнал (фиг. 6, б) ° который сравнивается с входным напряжением. В момент равенства этих сигналов (фиг. 6, б) формируется им- пульс на выходе блока 10(фиг. 6, в) и открываются тиристоры блока 11 (фиг. 6, е). Если входной сигнал превышает линейный участок пилы (фиг. 6, б) ТП переходит в режим ограничения максимального угла управления (фиг. 6, г, ж). В случае, когда сигнал управления мал (фиг. 6, б).происходит ограничение .минимального значения угла регулирования тиристорами блока 11 (фиг. 6, д, з).

Введение в схему СИФУ ТП блоков 6, 8 обусловлено следующими обстоятельствами. Предположим, что при изменении адресного кода ПЗУ 5 происходит переход с шины 0111 на шину 1000 (фиг. 7, а). Учитывая, что элементы (перемычки) ПЗУ обладают различным значением времени включения и выключения. считает, что первой включается ячейка "а" (фиг. 7, а), а выключение других ячеек происходит в

1 764128 д

8ia8t йиод а последовательности "Ь" — "с" — "d". Тогда переход с числа 7 (0111) на 8 (1000) будет сопровождаться промежуточными ложными комбинациями 15 (1111}, 14 (1110), 10 (1010) (фиг. 7, б), которые после преобразования с помощью цПА 7 вызовут "всплески" (либо провалы), в пилообразном сигнале и приведут к ложным импульсам на выходе блока 10. Отмеченный недостаток устраняется следующим образом.

Длительность счетного импульса на Выходе генератора 3 превышает врем@ переходного процесса в счетчике 4 и ПЗУ 5 (фиг.

7, б, в). Запуск одновибратора 8 осуществляется по заднему фронту выходного импульса генератора 3 (фиг. 7, в, г), когда ПЗУ находится в статическом режиме (фиг. 7, б), что приводит к записи в регистр 6 выходного кода блока 5 (фиг. 7, д). Учитывая, что команда на переключение триггеров 19-21 регистра 6 подается одновременно на все

С-входы (фиг. 8), время переходного процес" са в блоке 6 на 1-2 порядка меньше времени

t > в ПЗУ 5, а возникающие при этом всплески пилы подавляются за счет собственной инерционности выходного аналогоаого тракта ЦАП 7.

Таким образом, предлагаемый ТП обладает более высокой точностью работы.

ke. 8.Ю о

Формула изобретения

Устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, содержащее блок синхронизации с напря5 жением сети, компаратор, первый вход которого соединен с источником сигнала управления, выход компаратора подключен к входу формирователя импульсов управления, выход которого соединен с выходной

10 клеммой устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройСтва импульсно-фазового управления, в него введены генератор импульсов, суммирующий счетчик, одновибратор, пре15 образователь кодов, запрограммированный в соответствии с заданным опорным сигналом развертки, регистром памяти и цифроаналоговым преобразователем, выход которого подключен к второму входу компа20 pampaЯ-вход суммирующего счетчика подключен к выходу блока синхронизации, С-вход — к выходу генератора импульсов, выход суммирующего счетчика через преобразователь кодов подключен к инфор25 мационному входу регистра памяти, синхронизирующий вход которого через одновибратор подключен к выходу генератора импульсов, выход регистра памяти через цифроаналоговый преобразователь

30 подключен к второму входу компаратора:

1764128

1764328 рееие ну еЫо лойу.

pà åик иоогпооению илч лреоброьо5оим

gypy афера 0Щ ФИ налом аььно о лаЖ

1764128

Юю 8

Составитель. О.Парфенова

Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман

Редактор Т.Шагова

Заказ 3461 Тираж Подпйсное

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 (5

Ю дно&

3, Й|каЬ ф ()