Устройство для управления автономным инвертором

 

<и 690604

ОП ИГРАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОУСИОМУ СВМДВТВДЬСТВМ

Союз Советских

Соцмалмстмчасюьх

Ржпубпнк (6l) дополнительное g авт. свнд ву— (о1) N. Кл

Н 02 P 13/18 (22) ЗаявлЕно 27.06.77 (Я) 2499543/24-07 с присоединением заявки №вЂ”

Гесударствв«виЯ «вк«тат ссср ав делам «эвбрвтви«Я а вт«рит«Я (23) Прнорнтет— (53) УДК 621.314. .572 (72) (088.8) Опубликовано 05.10.79. Бюллетень ¹37 .Цата опубликования описания 15.10.79 (72) Автор, изобретения

У. М. Спектор (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ

ИНВЕРТ ОРОМ

1 .Изобретение относится к электротехнике, а именно к области управления электрическими генераторами, электродвигателями и преобразователями, в частности, управления ннверторами высокой частоты при наличии помех, носящих случайный характер в различных цепях уцравле- Ф

Известно устройство для управления автоном. ным инвертором, содержащее задающий генератор, коммутатор, силовые цени коммутации (Ц.

Недостатком известного устройства является fO с

"его сложность.

Известно устройство для управления, содержащее задающий генератор, пересчетное кольцо (коммутатор), выходные каскады. Для повышения надежности задающий генератор снабжен 15 вторым выходом, через который осуществляется задержка н управление выходными каскадами (2).

Недостатком известного устройства является то, что прн наличии сбоев устройство для уп- 26 равления продолжает управление синовыми коммутирующими цепями и вызывает аврийный режим.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления инвертором, содержащее датчик, задающий генератор, два коммутатора, шесть элементов совпадения, шесть ключевых каскадов, формирова.тель-распределитель импульсов управления (3) .

Недостатком известного устройства управления является то, что оно не обеспечивает синфазность работы коммутаторов при сбое одного иэ коммутаторов, не производится контроль исправной работы тиристоров, что может привести к ухудшению аварийного режима, так как импульсы управления продолжают поступать.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости к надежности работы инверто; ра.

Для этого устройство для управления автономным инвертором снабжено тремя формиро вателямн, тремя логическими элементами И, и трехвходовымк элементамк И, логическим элементом НЕ, двумя логическими элементамк

ИЛИ, блоком контроля состояния тиристоров, 3 6906 триггером и блоком формирования импульсов выключения, причем выход задающего генератора подключен к входам первого и второго логических элементов И, второй вход первого логического элемента И соединен через первый формирователь с шиной "Пуск" с которой также соединен первый вход триггера, выход первого логического элемента И подключен к первым входам коммутаторов, к выходу третьего логического элемента И и к входу второго формирователя, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, со входом третьего формирователя и логическим элементом НЕ, выход которого через второй логичес,кий элемент И подключен ко второму входу .первого коммутатора, выход третьего формирователя через первый логический элемент ИЛИ соединен с первым логическим элементом И и трехвходовых логических элементов И, причем

: все первые входы и трехвходовых логических эле- 2О ментов И подключены к одноименным выходам

:. первого коммутатора, вторые входы этих элемен; тов соединены с выходами блока формирбвания ! импульсов выключения, кроме первого логического элемента И, который подключен к и-ому выхо;ду блока формирования импульсов выключения ,через первый логический элемент ИЛИ, а третьи ! входы и трехвходовых логических элементов И соединены с выходами второго коммутатора, смещенными на минус "единицу", выходы и трехвходовых логических элементов И подключены к соответствующим выводам для подключения к силовым тиристорным цепям коммутации, выходы блока формирования импульсов выключения через второй логический элемент ИЛИ подключены к третьему входу второго коммутатора и через блок контроля состояния тиристоров со вторым входом третьего логического элемента И, первый вход блока формирования импульсов выключения соединен со вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу третьего логического элемента И, а входы блока формирования импульсов выключения соединены с выводами для подключения к силовым тиристорным цепям коммутации.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит генератор 1, формирова-50 тель 2, подключенный к логическому элементу

И 3, выходом подключенному к формирователю 4, подключенному к логическому элементу

НЕ 5, выходом подключенному к логическому элементу И 6, формирователь 7, подключенный 5 к логическому элементу ИЛИ 8, и трехвходо вых элементов И 9, коммутаторы 10 — 11, силовые тиристорные цепи 12 коммутации, блок 13

04 4 формирования импульсов включения, логический элемент ИЛИ 14, блок 15 контроля состояния тиристоров, триггер 16, логический элемент

И 17.

Генератор с частотой 1 представляет собой преобразователь типа "напряжение-частота". В зависимости от вида и характера нагрузки (различные конструкции магнитострикционного преобразователя) напряжение на входе преобразо вателя устанавливается или вручную оператором, или автоматически. При этом частота выбирается такой, при которой нагрузка имеет максимальный КПД, т. е. отдает наибольшую акустическую мощность.

Максимальная возможная частота задающего генератора всегда должна быть меньше, чем собственная частота коммутирующего контура.

Формирователь 2 разрешающего потенциала представляет собой устройство типа "мультивибратор". Запускается при приходе команды

"Пуск". Эта же команда и поступает на установочный вход триггера 16. Формирователь формирует импульс длительностью (1,2 — 1,3) 1/f3—

Т,, На первый вход логического элемента И 3 поступают импульсы, с периодом следования

1/f, на второй импульс длительностью Т . Огселектированный импульс поступает на запуск формирователя 4 и одновременно на первоначальную установку коммутаторов 10 и 11. Коммутатор 10 устанавливается в положение, при котором на его выходах нет импульсов и riepвый импульс появится только на первом выходе, когда на второй вход придет импульс с генератора 1 через элемент б.

Коммутатор 11 устанавливается в положение (n — 1). Формирователь 4 представляет собой мультивибратор, запускаемый импульсом с элемента 3, Формирователь формирует импульс длительностью ЬТ. Величина ее выбирается исходя из необходимого времени восстановления температуры структуры и-р переходов тиристоров при кратковременной перегрузке, на время срабатывания цепей защиты и времени окончания переходных процессов в схемах и элементах.

Значение ЬТ должно удовлетворять выражеI нию

Т =0,25 (2к+ 1),где к> 3,5,7,9...

Он же включает генератор 1. Кроме того, значение ЬТ должно быть больше чем Т пуска, что обеспечивает безаварийное повторное включение при случайном сбое.

Элемент НЕ 5 формирует запрещающий потенциал па входе элемента И 6 на время формирования формирователем 4 импульса длительностью ЬТ.

На первый вход элемента 6 поступают имрульсы с генератора 1, на второй разрешающий потенциал от элемента 5. Запрещающий потенЪ

5 690604 6 циал от элемента 5 формируется только во вре. Рассмотрим работу устройства. мя действия команды "Пуск".: В качестве исходного примем, что число

Запуск формирователя 7 осуществляется cpe- n = 4, импульсы с генератора 1 соответствуют зом импульса ЬТ. Формирователь представляет фиг. 2а, а импульс "Пуск" —. фиг. 2б. собой мулътивибратор и формирует импульс 5 При приходе импульса "Пуск" триггер 16 длительностью -0,5 1/fs, который является ими- выдает на элемент И 17 запрещающий потентацией срабатывания и-й цепи коммутации 12, циал н отключает блок 15 контроля. Одноврев момент пуска. менно формирователем 2 формируется импульс

На первый вход элемента ИЛИ 8 приходит . длительностью 1/1 =т (фиг. 2в), который се.нмпулъс имитации срабатывания и-й коммутиру-1о лектирует импульс от генератора 1 (фиг. 2г) ющей цепи в режиме "Пуск", на второй реаль- и при этом запускается формирователь 4. ный импульс коммутации и-й цепи в режиме Импульс длительностью ЬТ (фиг. 2д1) по"Работа", ступает через элемент НЕ 5 на вход элемента

Коммутатор 10 представляет собой кольце- 6 и отключает коммутатор 10 на время ЬТ. вой распределитель на и выходов и имеет два <> В начале формирования импульса длительвхода. Первый — для установки в исходное костью ЬТ коммутатор 10 устанавливается в иссостояние, второй связан с выходом генератора ходкое положение (n), а коммутатор 11 в

1 через элемент 6. и- 1" (4>иг. 2е1):

Коммутатор 11 представляет собой кольце- Срезом импульса длительностью ЬТ (фиг. 2е ) аой распределитель на и выходов и имеет три >О формируется импульс с формирователя 7, котоьхода. Первьй связан с выходом элемента 3 рый имитирует срабатывание и-й цепи блока и служит для установки в состояние "и — 1", i 13 в режиме "Пуск", и через элемент ИЛИ 8 второй связан с выходом формирователя 4 и поступает на вход первого элемента И 9. служит для установки его через время AT s . Срезом импульса длительностью 6Т формиположение "n", третий связан с выходом, эле- руется на выходе коммутатора 11 разрешаюмента ИЛИ 14. щий потенциал. Таким образом, на первом элеВ блоке формирования имнулъсов выключе- менте И из и трехвходовых элементов И 9 ния импульс выключения формируется в мо- формируется импульс с коммутатора 11 (фиг. 2e2), менты времени, когда ток через контур комму- а с формирователя 7 (фиг. l и 2) следующий. тации с максимального достигает нулевого зна- ЗО Первый импульс с коммутатора 10 формирует чения и когда появляегся обратный ток в ти- первый импулье с выхода первого элемента И ристоре. Этот импульс опережает следующий эа - из и трехвходовых элементов И 9 (фиг. 2кl), ним импульс с коммутатора 10. который формирует первую полуволну тока в

Элемент ИЛИ 14 на и входов подключен к цепях коммутации 12 (фиг. 2 — л). В момент, третьему входу коммутатора 11 и служит для З» когда ток равен О, формируется импульс выпоследовательного формирования потенциалов ключения первой цепи 12 (фиг. 2И2), котовыходов. рый поступает через элемент 14 на вход комБлок 15 контроля состояния нредставляет мутатора 11, формируя разрешающий потенсобой и формирователей, формирующих импуль- циал (фиг. 2е3) и запрещающий нотенциал на сы длительностью 1,5/fs, 4 выходе блока 15 (фиг. 2м3). На выходе втоВ режиме "Работа" яосле появления первого рого элемента И из п трехвходовых элементов импульса с блока 13 формирователь 7 начина. И 9 формируется импульс (фиг. 2 к2), котоет формировать запрещающий потенциал, кото- рый формирует вторую полуволну тока в церый прикладывается к одному иэ входов эле- пях 12. Далее цикл повторяется. мента 17. Первый вход триггера 16 связан с При исправной работе инвертора формируютшиной "Пуск" и формирует на выходе заире- ся потенциалы (фиг. 2el-е6, 2И1 — И4, 2Кl,-k4) щающий потенциал на входе элемента И 17. н формируются полуволны тока s цепях 12 в

Второй вход триггера связан с первым выхо- режиме "Работа". дом блока 13 и формирует на вьаюде (в ре-, Допустим, что пропал импульс, следующий жиме "Работа" ) разрешающий потенциал íà за импульсом (фиг. 2м6), а следующий имвходе элемента И 17. пульс оказался во времени, согласно фнг. 2 м8.

В режиме "Пуск" иа входе элемента И 17 — Тогда блок 15 формирует на своем выходе запрещающий потенциал. В режиме Работа" потенциал (фиг. 2 — О), который через элемент на входе элемента разрешающий потенциал с И 17 осуществляет запуск формирователя 7 .триггера 16 и запрещающий потенциал с блока (фиг. 2д2), что равнозначно тому, что повто55

15. При пропуске импульса с блока 13 на рился бы режим "Пуск". выходе блока 15 формируется разрешающий Рассмотрим работу устройства для трех разимпульс и он запускает формирователь 4. личных случаев:

7 69060

1 — помехи сбивают коммутаторы 10 и 11,:" и в них помимо истинных единиц появляются ложные. В этом случае ложные единицы, возникшие в одном из коммутаторов 10 или 11, не пройдут через и трехвходовые элементы И

9, и схема при наличии сбоев будет продолжать синфазную работу.

2 — в коммутаторах 10 и 11 вместо единицы появляются нули. В этом случае срабатываez блок 15, включается пауза на ЛТ, восстанав- >0 ливается синфазность схемы.

3 — в цепях 12 и блоке 13 не сформировалось импульсов (фиг. 2 и1 — И4). В этом случае устройство после пауэй ЬТ запускается вновь.

Другие случаи являются промежуточными и укладываются в один из трех рассмотренных

- вариантов.

Таким образом, основными преимуществами устройства по сравнению с известным являются повышение помехоустойчивости за счет умень- 20 щения вероятности вхождения устройства в аварийный режим на участке времени безотказной работы, автоматическое включение устройства при наличии сбоя, через время, достаточное для восстановления всех схем и элементов 25 в исходное состояние.

Формула изобретения

Устройство для управления автономным ин вертором, состоящее из генератора, двух коммутаторов, шины "Пуск",, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью повышения помехоустой чивости и надежности работы инвертора, оно 35 снабжено тремя формирователями, тремя логи. ческими элементами И, и трехвходовыми элементами И, логическим элементом НЕ, двумя логическими элементами ИЛИ, блоком контро ля состояний тиристоров, триггером и блоком 40 формирования импульсов выключения, причем выход задающего генератора подключен к входам первого и второго логических элементов

И, второй вход первого логического элемента

И соединен через первый формирователь с ши- 45 ной "Пуск", р которой также соединен первый вход триггера, выход первого логичеекого элемента И подключен к первым входам коммутаторов, к выходу третьего логического элемента И и к входам второго формирователя, выход которого соединен со вторым входом вто рого коммутатора, со входом третьего формирователя и логическим элементом НЕ, выход которого череэ второй логический элемент И подключен ко второму входу первого коммутатора, выход третьего формирователя через первый логический элемент ИЛИ соединен с первым логическим элементом И и трехвходовых логических элементов И, причем все первые входы и трехвходовых логических элементов И подключены к одноименным выходам первого коммутатора, вторые входы этих элементов соединены с выходами блока формирования импульсов выключения, кроме первого логического элемента И, который подключен к и-му выходу блока формирования импульсов выключения через первый логический элемент

ИЛИ, а третьи входы п трехвходовых логических элементов И соединены с выходами второго коммутатора, смещенными на минус "едиэ лицу, выходы и трехвходовых логических элементов И подключены к соответствующим выводам для подключения к силовым тиристорным цепям коммутации, выходы блока формирования импульсов выключения через второй логический элемент ИЛИ подключены к третьему входу второго коммутатора и через блок контроля состояния тиристоров со вторым входом третьего логического элемента И, первый вход блока формирования импульсов выключения соединен со вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу третьего логического элемента И, а входы блока формирования импульсов выключения соединены с выводами Фя подключения к силовым тиристорным цепям коммутации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР И 311365, кл, Н 02 Р 13/16, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР М" 581115, кл. Н 02 Р 13/18, 1968.

3. Черномашенцев В, Г., Пацкевич В. А., Система управления многоячейковым ультразвуковым преобразователем частоты, сб. Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и промышленное применение полупроводниковых преобразователей частоты в машиностроении (17 — 19 мая 1977 г., Уфа)". Тезисы докладов, М., 1977, выпуск сборника осуществлен

ЦПНТО Мацитрома и Уфимским авиационным институтом имени Орджоникидзе, с. 98 — 100, рис. 1.

690604 г

Фиг.2

Подписное.ЦНИИПИ Заказ 5979/52 Тираж 857

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнан, 4

dp

t е> е» е