Многоканальный синхронизатор

 

О П И С А Ы И Е (ii) 562046

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублкк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.08.73 (2!) 1952971/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.77. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 18.07.77 (51) M. Кл.2 Н 02М 1/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.727 (088.8) (72) Автор изобретения

E. В. Мельников (7!) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫИ СИНХРОНИЗАТОР

Изобретение относится к области преобразовательной техники для применения преимущественно в системах фазового управления тиристорными преобразователями.

Известны сии хронизирующие устройства для систем фазового управления, которые содержат формирователи сигналов, синхронных с напряжением питания преобразователя, для осуществления отсчета угла отпирания тиристоров преобразователя или ограничения предельных углов управления преобразователя (!, 2). В известных устройствах искажение сетевого напряжения вызывает асимметрию выходных импульсов системы фазового управления.

Из известных синхронизирующих устройств наиболее близким по технической сущности является многоканальный синхронизатор, содержащий на входе общий дифференциальный сельсин, индуктивность и пик — трансформатор в каждом канале формирования узких синхроимпульсов (3) .

Этот синхронизатор имеет следующие недостатки; низкая симметрия выходных импульсов, связанная с низкой чувствительностью преобразования сетевого напряжения в импульсы и неидентичностью параметров магнитных элементов в каждой из фаз; низкая надежность при наличии искажений сетевого напряжения, обусловленная низкими фильтрующими свойствами примененного фильтра в виде дросселя; значительные габариты, обусловленные наличием большого количества магнитных элементов и дифференциального сельсина.

Для уменьшения влияния искажений сетевого напряжения и повышения симметрии вы10 ходных импульсов предлгаемый синхронизатор снабжен в каждом канале трансформатором, имеющим вторичную обмотку со средней точкой, дополнительными резисторами, потенциометрами, двумя источниками напряжения

15 и конденсаторами, формирователь выходных импульсов выполнен на базе транзистора с диодно-резистивной цепочкой в цепи коллектора, фильтр выполнен на базе операционного усилителя, причем средняя точка упомянутой

20 вторичной обмотки трансформатора соединена с общей шиной синхронизатора, вход операционного усилителя через первый дополнительный резистор подсоединен к началу вторичной обмотки, через второй дополнитель25 ный резистор и конденсатор — к концу вторичной обмотки, через третий дополнительный резистор — к движку потенциометра, связанного с источником отрицательного напряжения и через четвертый дополнительный резистор—

30 к общей точке соединения диода и резистора. 562046 в коллекторной цепи транзистора формирователя, второй вывод резистора подсоединен к движку второго потенциометра, подключенного к источнику напряжения положительной полярности, а вход транзистора подключен к выходу операционного усилителя.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого синхронизатора, выполненного для одного канала, обеспечивающего плавное изменение фазы выходных импульсов; на фиг. 2 — схема синхронизатора, работающего в качестве нуль-органа напряжения переменного тока; на фиг. 3 (а, б, в, r) — диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу синхронизатора.

Предложенное устройство (фиг. 1) содер- 15 жит входной трансформатор 1, имеющий вторичную обмотку (c полуобмотками 2 — 3), со средней точкой, подключенной к общей шине, операционный усилитель 4, к выходу которого подключен транзистор 5. Выход транзистора 5 20 соединен через последовательно включенные конденсатор и диод с базой транзистора б и через последовательно соединенные упомянутый конденсатор и второй диод с выходным зажимом 7. Коллектор транзистора б подклю- 25 чен к второму выходному зажиму 8.

Операционный усилитель 4 имеет две входные ветви, образованные резистором 9 и последовательно соединенными резистором 10 и конденсатором 11 и подключеннымикначалу 30 и концу обмотки трансформатора. Синхронизатор содержит потенциометры 12, 13 для задания предельных углов регулирования, масштабные резисторы 14 и 15, интегрирующий конденсатор 1б, разделительные диоды 17 и 35 резистор коллекторной цепи 18. Синхронизатор работает следующим образом. Выходное напряжение усилителя 4 изменяет знак за каждый период синхронизирующего напряжения, снимаемого с вторичной обмотки входно- 4о

zo трансформатора 1. Момент изменения знака выходного напряжения усилителя соответствует моменту формирования выходных импульсов синхронизатора и определяется алгебраической суммой действующих на входе усилителя напряжений, сопротивлениями входных ветвей и характеристикой усилителя.

Синхронизатором осуществляется фильтрация входного напряжения. Фильтрация обес- 5о нечивается входной цепью усилителя за счет частотно-зависимой обратной связи.

Фильтрующие свойства входной цепи вторичная обмотка с двумя полуобмотками 2 — 3 трансформатора, резистор 9, конденсатор 11, резистор 10 объясняются следующим образом. При наличии искажений формы кривой синхронизирующего напряжения, связанных с наложением на основную гармонику высокочастотных гармоник, последние с незначи- 5д тельным искажением передаются конденсатором 11 на вход усилителя. Одновременно на вход усилителя через резистор 9 действует синхронизирующее напряжение, которое содержит высокочастотные гармоники, знак которых по отношению к гармоникам, передаваемых конденсатором 11, обратный.

Таким образом, на входе усилителя происходит восстановление формы кривой полезного синхронизирующего напряжения. Действие встречных по знаку напряжений, снимаемых с полуобмоток 2 — 3 трансформатора 1, на вход усилителя через первую ветвь, содержащую резистор 9, и через вторую ветвь, содержащую конденсатор 11 и резистор 10, равносильно действию на входе эквивалентной э.д.с., величина которой монотонно уменьшается с увеличением частоты.

Возможность изменения фазы выходных импульсов синхронизатора относительно точки перехода через ноль входного синхронизирующего напряжения иллюстрируется диаграммами, приведенными на фиг. 3, где

i> — ток, протекающий через резистор 9;

i> — ток, протекающий через резистор 10 и конденсатор 11;

18 — результирующий входной ток усилителя от источника синхронизирующего напряжения;

4 — ток, протекающий через резистор 14; 4 — ток, протекающий через резисторы 15 и 18;

Уэ — напряжение на коллекторе транзистора 5.

Uy, У8 — выходные импульсы синхронизатора.

Величина угла аь отсчитанная от точки перехода через ноль кривой синхронизирующего напряжения Ея1п а1(а=в4, фиг. З,а), при котором происходит изменение знака выходного напряжения усилителя, задается уровнем напряжения, снимаемого с потенциометра 12, и определяется из условия равенства токов

is=is где 12 9

Б8— с, Ri4 z„

При равенстве этих токов знак выходного напряжения усилителя становится отрицательным, транзистор 5 запирается. Перепад напряжения на коллекторе транзистора 5 дифференцируется, и на выходе синхронизатора формируется импульс (фиг. З,в).

При запирании транзистора 5 на вход усилителя начинает протекать ток

ia

4 l 15 + R18 который препятствует изменению выходного напряжения с его отрицательного значения на положительный, так как является сигналом положительной обратной связи каскада: усилитель 4 — транзистор 5. Момент изменения знака выходного напряжения усилителя определяется равенством токов is — — i„+i<. При обеспечении этого равенства (угол а =о 4, фиг. З,а) знак выходного напряжения усилителя положительный, транзистор 5 насыщает562046 ся, транзистор 6 запирается на время перезаряда дифференцирующего конденсатора, с зажима 8 снимается импульс Нв (фиг. 3, r).

Таким образом, изменением уровня напряжения, снимаемого с потенциометра 13, регулируется фаза выходного импульса синхронизатора, обеспечивается прямоугольность перелада напряжения на коллекторе транзистора

5, обеспечивается самоблокировка схемы и, следовательно, повышается помехозащищенность.

На диаграмме фиг. З,а, 3,6 показано изменение момента формирования переднего и заднего фронта напряжения на коллекторе транзистора 5 в диапазоне углов в4 — mtI и cot»â€”

cot> при изменении уровней напряжений, снимаемых с потенциометров 12 и 13, от нуля до заданных величин, соответствующих заданию минимального угла регулирования в диапазоне Лк„„„и максимального угла регулирования В диапазоне Айзакс.

При исключении из схемы фиг. 1 задающих потенциометров синхронизатор работает как нуль-орган переменного напряжения (фиг. 2), вырабатывающий импульсы при переходе через нуль отфильтрованного синхронизирующего напряжения, используемые для отсчета угла управления преобразователя. Сопротивление цепи обратной связи каскада: усилитель — транзистор (резистор 14) выбирается из условия формирования выходных импульсов с интервалом, равным 180 эл. град.

При повьпцении уровня синхронизирующего напряжения до величины, при которой обеспечивается насыщение усилителя, увеличивается крутизна выходного напряжения усилителя, что повьпиает точность синхронизации, улучшает помехозащищенность схемы за счет исключения действия помех, содержащихся в синхронизирующем сигнале, но не достигающих уровня напряжения насыщения усилителя.

При переходе усилителя в режим насыщения изменяются его входные характеристики, однако входная цепь усилителя, состоящая из двух ветвей, подключенных к напряжениям, встречным по знаку, сохраняет свои фильтрующие свойства.

Таким образом, предложенный синхронизатор обеспечивает Формирование двух импульсов за период синхронизипующего напряжения при использовании одного операционного усилителя и одной фазы синхронизирующего напряжения, независимую регулировку этих импульсов по фазе, независимость фазы им10

55 пульсов при значительных искажениях формы кривой синхронизирующего напряжения, позволяет получить значительную симметрию выходных импульсов многоканального синхронизатора, состоя цего из нескольких рассмотренных синхронизаторов.

Формула изобретения

Многоканальный синхронизатор, содержащий в каждом канале фазосдвигающий элемент, фильтр и формирователь выходных импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния искажений сетевого напряжения, повышения симметрии выходных импульсов, он снабжен в каждом канале трансформатором. имеющим вторичную 06мотку со средней точкой, дополнительными резисторами, потенциометрами, двумя источниками напряжения и конденсаторами, формирователь выходных импульсов выполнен на базе транзистора с диодно-резистивной цепочкой в цепи коллектора, фильтр выполнен на базе операционного усилителя, причем средняя точка упомянутой вторичной обмотки трансформатора соединена с общей шиной синхронизатора, вход операционного усилителя через первый дополнительный резистор подсоединен к началу вторичной обмотки, чеоез второй дополнительный резистор и конденсатор — к конц1 вторичной обмотки. через третий дополнительный резистор — к движку потенциометра, связанного с источником отрицательного напряжения и чепез четвертый дополнительный резистор — к общей точке соединения диода и резистора в коллекторной цепи транзистора формирователя, второй вывод резистора подсоединен к движку второго потенциометра, подключенного к источчику напряжения положительной полярности, а вход транзистора подключен к выходу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Анхимюк и др. «Одноканальная система управления выпрямителем с широким диапазоном регулирования чгла зажигания», «Электротехника», Мо 11, 1970, стр. 8 — 10.

2. «Электронная техника в автоматике».

Выпуск 4, «Советское радио», М., 1973 г., стп. 291.

3. Деткина Л. П. «Системы управления ионными и тиристорными электроприводами», «Информэлектро», М., 1971 r.. стр. 57, рис. 51 (прототип) .

562046 е

/=—!

Р7

pun..т

Составитель Е. Жданов

Техред О. Тюрина

Корректор Л. Котова

Редактор И. Шейкин

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1539/14 Изд. № 522 Тираж 917 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д, 4/5