Способ синхронизации цифровой временной развертки с периодами трехфазной сети переменного тока

 

г

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к ает. свид-ву— (22) Завалено 0701.77 (2!) 2439165/24-07 (5()М. Кл.

Н 02 P 13/16 с присоединением залеки М—

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (23) Приорктет—

Опубликовано 251179 Бюллетень Ио 43

Дата опубликования описания 27.1179

{53) УДК621.316. .727(088.8) (72) Авторы В. В. Голин, С. B. Демидов, В. A. Казанский, ИВО рЕ-тЕИИЛ A. Ю. Мальчик, Э. С. Мучник и В. A. Рыдов (7i j ЗВЯВИтЮЛЬ .Особое конструкторское бюро станкостроения (54) СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ:ЦИФРОВОЙ ВРЕМЕННОЙ

РАЗВЕРТКИ С ПЕРИОДАМИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО TOKA

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах управления электроприводами для дискретного управления моментом отпирания вентилей.

Известен способ по которому синхронизацию с периодами-сети переменного тока осуществляют путем установки цифровой развертки в заранее определенные состояния в моменты перехода через нуль напряжений фаз (1).Выбор этих состояний осуществляется с помощью специального блока логики.

При этом цифровая развертка точно синхронизируется с сетью в каждый !5 момент установки.

Этот способ синхронизации имеет следующие недостатки: во-первых при его реализации в многофазных пре- 20 образователях необходимо иметь для каждой фазы свой канал синхронизации, что приводит к .снижению надежности и значительному увеличению объема ап- . паратурных затрат; во-вторых, из-за ?> возмущающих. воздействий, в первую очередь нестабильности частоты сети, цифровая развертка в общем случае заканчивается неодновременно с окончанием периода соответствующей фазы. 30

Поэтому при таком способе синхронизации не используется конечный учас-. ток развертки, соответствующий большим углам отпирания венгильных элементов.

По другому известному споообу в момент отпирания каждого вентильного элемента задают двумя дискретными величинами, одна из которых определяется номером соответствующей фазы, отсчитанным от Номера фазы, принятой за первую, а вторая — заданным законом управления и выражена количеством импульсов, следующих с частотой кратной частоте анодного напряжения, отсчитанным от момента перехода через нуль анодного напряжения этого вентиля (2).

Этот способ синхронизации также имеет следующие недостатки: во-первых, в случае реализации реверсивного многоканального преобразователя необходимо иметь два канала синхронизации; во-вторых, момент отпирания вентильных элементов не соответствует,управляющему воздействию, особенно при больших углах отпирания.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является способ синхронизации управ699650 ляющих воздействий,с периодами сети переменного тока, по которому измеряют длительность участков сети меж ду переходами через нуль напряжений фаэ, вычисляют величину, характеризующую отклонение этой длительности от эталонной, пропорциональной периоду сети, формируют в зависимости от этой величины корректирующее воздействие и корректируют им код цифровой развертки, воздействуя на частоту импульсов ее продвижения (3).

Недостатком известного способа является сложность аппаратуры, необходимой для его реализации.

Цель изобретения — повышение надежности работы и упрощение аппарату- 15 ры.

Поставленная цель достигается ,тем, что измеряют длительность пер.,вого участка сети между переходом напряжения фазы A из минуса в плюс и переходом напряжения фазы С иэ плюса в минус, .длйтельность второго участка сети между переходом напряжения фазы С из плюса в минус и пе- 25 реходом напряжения фазы В иэ минуса в плюс, измеряют длительность третьего участка сети между переходом напряжения фазы В из минуса в плюс и переходом напряжения фазы A иэ плюса 30 . в минус, длительность четвертого участка сети междУ переходом напряжения фазы A из плюса в минус и пере. ходом напряжения фазы С из минуса в плюс, измеряют длительность пятого 35 участка сети между переходом напряжения фазы С из минуса в плюс и переходом напряжения фазы В иэ плюса в минус, измеряют длительность шестого участка сети. между переходом . 4p напряжения фазы В иэ плюса в минус и переходом напряжения фазы A из минуса в плюс, вычисляют величину, характеризующую,.отклонение. длительности каждого участка, сравнивая измеренную длительность с эталоном, численно равным одной шестой части периода сети, для каждого участка Формируют в зависимости от этой величины корректирующее воздействие, которым управляют частотой импульсов продви- жения синхронизируемой цифровой развертки на соответствующем участке сети, далее последовательно во времени суммируют коды откорректирован" ых участков разверткй первого, 55 oporo„ третьего, четвертого, пятого и шестого, формируя развертку Фазы

А, последовательно во времени суммируют коды откорректированных участков развертки третьего, четвертого, 60 пятого, шестого, первого и второго, формируя развертку .фазы В, послед0" ватвльно во времени суммируют коды откорректированных участков развертки пятого, шестого, первого, второro, третьего, четвертого, формируя развертку фазы С.

На фиг. 1 изображена временная диаграмма работы устройства, реализующего заявляемый способ; на фиг.

2 изображена блок-схема устройства, реализующего данный. способ и содержащего входы 1, 2, 3, на которые поступают соответственно напряжения фаэ А, В и С, соединенные с формирователями 4-9, причем формирователь

4, вырабатывает импульс в момент перехода напряжения фазы А иэ плюса в минус, формирователь 5, вырабатывает импульс в момент перехода напряжения фазы А иэ минуса в плюс, формирователь 6, вырабатывает импульс в момент перехода напряжения фазы В иэ плюса в минус, формирователь 7, вырабатывает импульс в момент перехода напряжения фазы В из минуса в плюс, формирователь 8, вырабатывающий импульс в момент перехода напряжения фазы С иэ плюса в минус, формирователь 9, вырабатывающий импульс в момент перехода напряжения фазы С из минуса в плюс. Выходы формирователей 4-9 соединены со входами блоков

10-15. Кроме того, выходы формирователей 4-9 соединены со входами блока 16 и входами элемента ИЛИ 17, где

10, 11, 12, 13, 14, 15 — блоки вычисления и запоминания отклонения от эталона соответственно третьего, шестого, пятого, второго, первого и четвертого участков фаз . Выходы

18-23 блока идентификации участков (фаз, на которых формируются логические сигналы, являющиеся признаками существования соответственно участков фаз первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого соединены соответственно со входами ключей 24-29.

Выходы блоков 10, 11, 12, 13, 14, 15 подключены соответственно к другим входам ключей 26, 29, 28, 25, 24 и 27. Выходы ключей 24-29 соединены со входами блока формирования корректирующего воздействия 30. Выход блока 30 соединен с управляющим входом блока коррекции 31. Выход блока 31 соединен со входом счетчикаформирователя 32, вырабатывающего цифровую временную развертку, синхронизированную с началом и концом каждого участка сети.

Вйходы счетчика-формирователя 32 соединены со входами блока логики

33, к другим входам которого подключены выходы 18-23 блока идентиФикации 16.

Блок логики 33 имеет выходы 34

l .

35,.-36, на которых формируются цифровые развертки соответственно фаэ

А, В и С. Выход тактового генератора 37 подключен ко входу блока коррекции 31 и ко входу счетчика-Фор699650

40 мирователя 38. Выход счетчика-формирователя 38 подключен ко входам блоков

10-15. Выход логической схемы 17 подключен ко входам установки в нуль счетчиков-формирователей 32, и 38.

В устройстве одновременно осу- 5 ществляются два рабочих цикла: измерительный и цикл синхронизации. Измерительный цикл заключается.;в следующем.

Пусть в момент to на вход устрой10 ства 1 начинает поступать положительный полупериод фазы А (фиг. l,a) следовательно, блок 5 вырабатывает импульс (фиг. l,ä), по которому в блоке 11 заканчивается вычисление длительности шестого участка сети.

Затем в блоке 11 вычисляется отклонение этой длительности от длительности эталонной развертки, вырабатываемой счетчиком-формирователем 38. Величина отклонения запоминается в памяти блока 11 до момента t<, когда эта информация поступит в блок 30 для- формирования корректирующего воздействия. А затем в момент t6 в памяти блока 11 информация обновится. Кроме того, по тому же импульсу блока 5 в блоке 14 начинается измерение длительности первого участка сети. Далее, в момент t на вход 3 устройства начинает 3Q поступать отрицательный полупериод фазы С (фиг. 1, в) . При этом блок 8 вырабатывает импульс (фиг. l,з), по которому в блоках 14 и 13 совершаются те же операции, которые в момент 35

t проводились соответственно в блоках 11 и 14.

Аналогичные операции в соответствующих блоках проводятся в каждый момент перехода через нуль любой фазы.

В результате в памяти блоков

10-15 хранится постоянно обновляющаяся информация об отклонениях длительностей всех участков фаз от 45 эталонной.

Таким образом, в ходе измерительного цикла осуществляются две операции из последовательности техноло= гических операций предлагаемого способа: измерение длительности шести участков фаз A,A,B,B,С,С, между последовательными переходами через нуль напряжений фаз и вычисление величины, характеризующей отклонение этой длительности от эталонной. 55

Цикл синхронизации заключается в следующем.

В момент t импульс, выработанный в блоке 5, через схему ИЛИ 17 сбрасывает эталонную развертку в счетчике 60 формирователе 38 и развертку в счетчике-формирователе 32, синхронизируе мую с началом и концом каждого участка сети. Кроме того, импульс, выработанный в блоке 5-, проходит на вход блока 16. В результате на выходе 18 этого блока появляется логический сигнал A л В л С (фиг. 1, к), который служит признаком первого участка сети. По этому сигналу открывается ключ 24, и через него на вход блока

30 из блока 14 проходит информация, соответствующая величине отклонения длительности первого участка, полученной в предыдущем вычислении и хранящейся в памяти блока 14. Блок

30 осуществляет следующую технологическую операцию способа: формирует корректирующее воздействие в зависимости от величины, характеризующей отклонение от эталонной длительности участков фаз А,A,В,B,С,C между последовательными переходами через нуль напряжений фаз. При этом для каждого участка развертки формируется такое корректирующее воздействие, которое позволит скомпенсировать отклонение, длительности соответствующего участка фазы от эталонной.

В данном конкретном устройстве в момент t блок 30 по информации, полученной из блока 14, формирует, корректирующее воздействие, с помощью которого в синхронизируемой развертке будет скомпенсировано отклонение длительности первого участка сети от длительности эталонной развертки счетчика-формирователя 32. Так, например, если блок 31 представляет. собой УпРавляемый .делитель частоты, то блок 30 вычитает коэффициент деления делителя К лв зависимости от длительности эталонной развертки Т и отклонение длительности текущего участка фазы от эталонной и t.Ýòo может быть, например, постоянная на протяжении одного участка величина дел " =Tдт з

С выхода блока 30 корректирующее воздействие поступает на вход блока 31.

Блок 31 осуществляет следующую технологическую операцию способа: коррекцию цифровой развертки. В описываемом устройстве эта операция производится путем коррекции частоты импульсов, поступающих от генератора 37. В результате в счетчике-формирователе 32 формируется цифровая развертка, синхронизированная с первым участком сети по его началу в момент t и по концу в момент

Так, если значение цифрового кода эталонной Развертки в момент ее оконЪ чания равно N, то и значение цифрового кода синхронизируемой развертки в момент окончания каждого участка

М тоже будет равно N. В рассмотренном примере реализации блоков 30 и 31 ген К ™ дел

69965 н где 1 „= т частота импульсов, вырабатываемых генератором .37, Т= T + gT — длительность текущего конечного участка фазы.

В момент t начинается отрицательный полупериод фазы С. Это соответствует началу второго участка сети, который закончится в момент 1 . Затем в интервалах между tz u и 14 14и t к t6 пройдут йосле довательно участки сети третий, четвертый, пятый и шестой. Аналогично, тому, как в интервале времени от t до t< в счетчике-формирователе 32 была сформирована цифровая развертка, синхронизированная с первым участком сети, в последующие интервалы в счетчике — формирователе 32 будет сформирована последовательность цифровых разверток с постоянной амплитудой N и синхронизированных с началом и концом последовательно всех iQ участков сети (фиг. 1, р) .

Эта последовательность поступает на входы блока логики 32. В соответ ствии с предлагаемым способом блок

33, используя информацию, поступаю- 25

-щую из блока идентификации 16, формирует на выходе 34 цифровую развертку фазы А, синхронизированную с началом и концом положительного и отрицательного полупериода этой фазы, 30 последовательно суммируя коды скорректированных цифровых разверток, выработанных счетчиком-формирователе .

32 и синхронизированных с началом концов участков сети первого, второ-,35

ro, третьего:и четвертого, пятого и шестого. На выходе 35 блок 33 формирует цифровую развертку фазы В, но используя для этой цели развертки счетчика — формирователя 32, начиная .щ с той, которая синхронизирована с началом и концом третьего участка сети, и далее четвертого; пятого, шестого, первого и второго. На выходе 36 блок 22 формирует цифровую 1, развертку фазы С, используя последовательно во времени развертки счетчика — формирователя 32, синхронизированные с пятым, шестым, первым, вторым, третьим и четвертым участками сети.

В данном устройстве блок 33 работает следующим образом. На выходе

34 цифровая развертка начинается в момент tz и до момента t4, полностью овпадает с той цифровой разверткой, оторая сформирована в счетчике-формирователе 32 и синхронизирована с первым участком сети. В момент значение этой цифровой развертки будет равно N. 60 далее, на интервале от t до tz цифровая развертка фазы A совпадает с разверткой счетчика-формирователя

32, синхронизированной со вторым участком сети, но с добавлением к

О

8 текущим цифровым значениям кода этой развертки величины N. В момент

Значение цифрового кода развертки фазы A будет равно 2N. Далее, для формирования цифровой развертки фазы А последовательно используются развертки счетчика формирователя 32, синхронизированные с участками сети третьим, четвертым, пятым и шестым, но с добавлением к текущим значениям цифровых кодов разверток соответствен но величии 2N, 3N, 4N, и 5N. В момент значение цифрового кода разверт6 ки фазы А будет равно 6N. Затем произойдет сброс в 0 и цикл начнется сначала.

Аналогично блок 33 формирует цифровые развертки фаз В и С, только начинаются эти развертки соответственно в момент tz u t4 с цифровых разверток блока 32, синхронизированных с участками сети соответственно третьим и пятым (фиг. 1, T,Ó) .

Таким образом, предлагаемый способ синхронизации позволяет с помощью только одного канала синхронизации сформировать цифровые развертки, синхронизированные каждая с началом и концом положительных и отрицательных полупериодов всех фаз.При реализации устройства, работающего по данному способу, на микросхемах малой интеграции необходимо 100 интегральных корпусов. Расчеты, показывают, что для реализации устройства, работающего по способу-прототипУ с той же точностью, необходимо 228 корпусов интегральных микросхем. Снижение более чем в 2 раза аппаратурных затрат приводит к повышению надежнос ти работы и снижению стоимости устройства, реализующего способ.

Формула изобретения

Способ синхронизации цифровой временной развертки с периодами трехфазной сети переменного тока, состоящий в том, что измеряют длительность участков сети между переходами через нуль напряжений фаз, вычисляют величину, характеризующую отклонение этой длительности от эталонной, пропорциональной периоду сети, формируют в зависимости от этой величины корректирующее воздействие и корректируют им код цифровой развертки, воздействуя на частоту импульсов ее продвижения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и,упрощения аппаратуры .измеряют длительность первого участка сети между переходом напряжения фазы А из минуса в плюс и переходом напряжения фазы С из плюса в минус, длительность второ699650

< н р рн

Хн юн юн

tN н р

Г 6N

t -SN рн рн с сн и! р

, м с хн рн рн сн н р р а

ro участка сети между переходом напряжения фазы С из плюса в минус и переходом напряжения фазы В из минуса в плюс, измеряют длительность третьего участка сети между переходом напряжения фазы В из минуса в плюс и переходом напряжения фазы А из плюса в минус, длительность четвертого участка сети между переходом напряжения фазы A из плюса в минус и переходом напряжения фазы C из минуса в плюс, измеряют длительность пятого участка сети между переходом напряжения фазы С из минуса в плюс и переходом напряжения фазы В из плюса в минус, измеряют длительность шестого участка сети между переходом напряжения фазы В из плюса в минус и переходом напряжения фазы A иэ минуса в плюс, вычисляют величину, характе" риэующую отклонение длительности каждого участка, сравнивая измерен-, с0 ную длительность с эталоном, численнс равным одной шестой части периода сети, для каждого участка формируют в зависимости от этой величины корректирующее воздействие, которым уп- .5 равляют частотой импульсов продвижения синхронизируемой цифровой развертки на соответствующем участке сети, далее последовательно во времени суммируют коды откорректированных участков развертки первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого, формируя развертку фазы А, последовательно во времени суммируют коды откорректированных участков развертки третьего, четвертого, пятого, шестого, первого и второго, формируют развертку фазы В, последовательно во времени суммируя коды откорректированных участков развертки пятого, шестого, первого и второго, третьего и четвертого„ формируя развертку фазы С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент COIA 9 3601674; сл. 318-318, 1971, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 191681, кл. Н 02 М 1/04, 1964.

3. Горский Ю. M., Могирев В. В., Фомин В. Д. Преобразователь цифрового кода управления в импульсы зажигания полупроводниковых и ионных вентилей Электричество, 9 3, 1966, с ° 41-44.

Составитель О. Наказная

Редактор Д. Зубов Техред Э.мужик Корректор М. Пожо

Заказ 7886/2 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4