Одноканальное устройство для фазового управления статическим преобразователем

 

О П И"" С "А-Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ

Союз Советских

Социалисткчвсккк

Реслублнк (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено 290977 (21) 2528465/24-07 (з )м. к .

Н 02 P 13/16 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2505.80, Бкзлле>eHb 9 19

Дата опубликования описания 30. 05. 80 (53) УДК 621. 314. .632 (088. 8) (72) Автор изобретен и я

В. И. Эпштейн (7! ) Заявитель (5 4) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО

УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления тиристорами выпрямительных и инверторных установок. к

Известны одноканальные асинхронные системы импульсно-фазового управления вентильными преобразователями, содержащие общий управляемый генератор, частота которого является функцией сигнала ошибки, и распределитель импульсов по фазам вентильного преобразователя. Системы такого типа охватываются обратной связью по регулируемому выходному параметру преобраэова-1с теля (напряжению, току, скорости двигателя и т. д.), позволяющей осуществлять астатическое регулирование параметра без применения дополнительных регуляторов(1).

«20

Однако в этих системах, являющихся разновидностью систем фазовой автопостройки частоты, функцию фазового детектора выполняет объект регулирования, что ограничивает их область применения.

Известны также одноканальные асинхронные системы в которых обратная .связь по углу регулирования замыкается при помощи фазового компаратора, .сравнивающегo фазы двух сигналов: питающего напряжения и импульсов с од" ного иэ выходов распределителя (2) .

Такие системы обладают универсальностью синхронных систем фазового управления, т. е. способностью работать как в замкнутом, так и в разомкнутом контуре регулирования.

Недостаток известных систем— растянутость переходного процесса, а также возможная неустойчивость управляемого ими преобразователя при пуске. Последнее обстоятельство обусловлено отсутствием привязки последовательности управляющих импульсов на выходе распределителя к существующему на момент пуска фазовому состоянию сети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является одноканальное устройство фазового управления статическим преобразователем, в котором генератор импульсов связан с распределителем импульсов, состоящим иэ триггеров и диодной матрицы, через ключевой элемент (3J .

Ключевой элемеит управляется блоком сичхронизации, связанным с питающей сетью, одним иэ выходов диодной матрицы и блоком установки триггеров распределителя в исходное состояние.

Счетные триггеры распределителя. соединены па схеме последовательного трехразрядного счетчика с обратной связью единичного выхода триггера третьего разряда и единичного входа триггера второго разряда. Данная обратная связь исключает два лишних состояния распределителя. Нуленые входы триггеров первого и третьего разрядов и единичный вход триггера второго разряда подключен к выходу блока установки триггеров в исходное состояние. Причем это исходное состояние совпадает с одним из рабочих состояний распределит ля. 15

Недостаток такого устройства заключается в там, что исходное состояние распределителя совпадает с одним нз ега рабочих состояний н момент пуска или повторной синхронизации, gg когда ключевой элемент закрыт и импульсы ат управляющего генератора на счетный вход распределителя не проходят, на ега выходе при установке исходного состояния появляется импульс управления, который без принятия специальных мер приводит к лажному включению вентилей преобразователя. При управлении узкими импульсами данный недостаток устраняется подклю ением соответствующей исходному состоянию шины диодной матрицы через диод к выходу ключевого элемента.

При необходимости управления вентиля ..н преобразователя широкими импульса и, особенна при работе с сетьк1 переменной частоты удобно получать

m двадцати градусные импульсы управления путем логического сложении соответствующих пар сигналов на выходе распределит.еля. Б этом случае gg принцип действия известного устрсйства не дает простой схемной возможнас:.и для устранения данного недостатка.

Реализация распределителя при помощи последовательного счетчика с об-,. ратной связью приводит, но-первых, к ассиметрии управляющих импульсов, вызванной задержками переключения триггеров, и, но-вторых, к появлению ложного импульса, в данном случае на выходе триггера второго разряда, вы.званного действием обратной связи.

Применение известного устройства для управления реверсивним преобразователем невозможно ввиду того, чта при изменении последовательности фаэ 55 питающей сети потребуется подключение к блоку синхронизации тугого выхода распределителя.

Ограничение по величине начальиа.га угла управления обусловлено тем, що чта.импульсы с выхода управляемога генератора следуют с интервалов в

60 электрических градусов, а переключение распределителя из исхеднога са"таяния в следующее происходит ближайшим па отношению к импульсу синхронизации импульсом с выхода управляемога генератора.

Цель изобретения — повышение надеж ности устройства н расширение области ега применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для фазового управления статическим преабразанателем, н распрецелителе импульсов триггеры выполнены синхронными с конъюнкторами на управляющих VK-входах, причем выход ключевого элемента подключен к синхронным входам этих триггеров, основной выход триггера первого разряда подключен к перным входам канъюнкторов Л и К триггеров второго и третье га разрядов, основной выход триггера второго разряда подключен ко второму входу канъюнктора 3 триггера третьего разряда, иннерсный выход катсрага соединен са вторым входом каньюнктара

3 триггера второго разряда, а входы установки упомянутых триггеров падклю чены к выходу блока установки триггеров распредели †е в исходное состояние.

Кроме того, с целью обеспечения управления преобразователем при ревер се паследанательнасти фаэ питающего напряжения, дополнительно введены первый и второй каньюнкторы, дезъюнктор, триггер и датчик последовательности фаз питающего напряжения, причем выходы датчика падключень к установочным входам три"ã"åðà, основной вы хад которого подключен к первому входу первого канъюнктара, инверсный выход — к первому входу второго конъюнк тора, вторые входы первого и второго канъюнктаров подключены к выходным ьшнам диаднай матрицы, а выходы — ко входам деэъюнктара, выход которого подключен к блоку синхронизации.

С целью расширения диапазона установки начального угла регулирования, устройство снабжено блоком запрета, состоящим и=-,делителя напряжения и блока peãóëèðóåìoé задержки, причем делитель напряжения подключен к общей тачке и"т-очник — управляющих сигналан и генератора импульсов, средняя точка делителя подключена к регулирующему входу блока регулиРуемой задержки, запускающий вход которого подключен к клеммам для подключения к питающей сети, а выход — к блоку синхронизации.

На чер e :e-. представлена функциональная схема даннага устройства.

На вход генератора 1 импульсов и блока 2 запрета воздействует управляющее напряжение.U „,,а выход генератора подключен к ключевому элементу

3, управляющие входы каторага соединены с включающим 4 и отключающим 5 выходами блока Ь синхронизации, а ныхад — са входом распределителя 7 импульсов, собранного «а трех синхран736344 ных триггерах 8, 9 и lu с конъюнкторами на управляющих 3 и К входах.

Выходы триггеров 8, 9 и 10 подключены к диодной матрице 11, выходные шины

12 — l7 которой связаны с цепями управления силовых вентилей преобразователя.

Для осуществления начальной синхрочизации и ее контроля при прямой и обратной последовательностях фаэ питающей сети ьыходы 12 и 15 диодной матрицы подключены к конъюнкторам 18 и 19, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера 20, установочные входы которого связаны с датчиком

21 последовательности, фаэ питающего 5 напряжения.

Выходы конъюнкторов 18 и 19 подключены ко входам дезъюнктора 22, выход

50 которого соединен с блоком 6 синхронизации на другие входы котоРого поступают соответственно сигнал с выхода блока 2 запрета, переменное напряжение U одной из фаз питающей сети и выходное напряжение генератора

1. Блок 2 запрета, состоящий из делителя 23 и 24 напряжения и устройства 25 регулируемой задержки, регулирующий вход 26 которого подключен к средней точке делителя, а запускающий вход 27 - к напряжению U питающей. сети. Входы установки триггеров 8

9 и 10 соединены с выходом блока 28 установки триггеров распределителя в исходное состояние, не совпадающее ни с одним из его рабочих состояний.

Для исключения двух лищних состояний, одним иэ которых является исходное, а также обеспечения перехода от исходного состояния распределителя 7 к последовательности его рабочих состояний при воздействии импульсов от генератора 1 через ключевую схему 3 на синхронные входы триггеров 8, 9 и 10 основной выход триггера 3 подключен к первым входам конъюнкторов 3 и К триггеров 9 и 10, основной выход триггера 9 подключен к второму входу конъюнктора 3 триггера 10, инверсный выход которого подключен к второму входу конъюнктора 3 триггера 9.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства в работу импульсы с генератора 1 в первый момент времени на вход распределителя

7 не поступают, так как ключевая схема 3 отключена. Одновременно от бло" ка 28 установки триггеров распределителя в исходное состояние на входы установки триггеров 8, 9 и 10 поступает импульс, устанавливающий их в исходное состояние, при этом на одной 12-17 выходной шине диодной матрицы распределителя импульс управления не появляется. Одновременно под готавливается к работе блок 2 запрета. Часть управляющего напряжения

60 выхода делителя 23 и 24 поступает на регулирующий вхоц 26 устройства задержки. При появлении синхраниэнруюЩего импульса питающего напряжения устройство задержки формирует импульс запрета, поступающий вместе с синхронизирующими на входы блока 6 синхронизации. Длительность этого импульса пропорциональна части управляющего напряжения. Ключевая схема 3 открывается после его окончания. В результате распределитель переводится иэ исходного состояния в рабочее не обязательно первым после импульса синхронизации импульсом с выхода генератора, а тем который действительно соответствует заданному на момент пуска значению угла регулирования.

Таким образом, первый импульс управления всегда появляется на шине 12 диодной матрицы, причем возможная величина его фазового сдвига относительно синхрониэирующего напряжения определяется исключительно заданным значением управляющего напряжения.

Контроль синхронизации осуществляется путем сравнения фазы синхронизи-. рующего импульса и импульса с контролируемых выходов шины 12 или 15 расяределителя в зависимости от заданногб направления преобразования. Пе реключение контролируемых выходов при реверсе производится при помощи логи ..еской схемы; состоящей из триггера 20, двух конъюнкторов 18 и 19, деэъюнктора 2". При нарушении синхронизации фазы этих импульсов не совпадают, на выходе 5 блока синхронизации появляется импульс который воздействуя на ключевую схему 3, отключает счетный вход распределителя от генератора 1 и устанавливает распределитель 7 в исходное состояние путем воздействия на блок 28 установки. Очередной синхронизирующий импульс с выхода .4 блока синхронизации производит повторную синхронизацию.

При наличии синхронизации отключающий импульс на выходе 5 отсутствует.

Благодаря применению синхронных триггеров с конъюнкторами на управляющих 3 К входах отсутствует ассимметрия управляющих импульсов на выходе распределителя, обусловленная задержками переключения триггеров.

Кроме того, действие обратных и прямых связей между выходами и управляющими входами триггеров, необходимых для. исключения лишних состояний и задания нужной последовательности переключения триггеров, не приводит к появлению ложных импульсов на выходных шинах 12-17 распределителя.

Структура предлагаемой одноканальной системы импульсно-фазового управления вентильным преобразователем дает воэможность осуществления как синхронного, так и асинхронного принципа управления. Последнее достигает736344 ся за счет того или иного варианта реализации схемы управляемого генератора, или еще проще, способом подключения управляемого генератора им» пульсов и формирования управляющего напряжения. Кроме того, изобретение позволяет просто и надежно осуществлять начальную привязку и последующий контроль синхронизации управляющих импульсов распределителя с прямой или обратной (при реверсе) последовательностью фаз питающей сети, оптимальным образом формировать широкие управляющие импульсы и обеспечивать пуск преобразователя с любым заданным значением угла управления.

Применяя изобретение можно решить 15 задачу управления ренерсивным вентильным преобразователем в режимах выпрямления и инвертирования, при работе на индуктивную нагрузку или ЭДС двигателя. 20

Формула изобретения

1. Одноканальное устройство для фазового управления статическим преобразователем, содержащее генератор импульсов, подключенный к источнику управляющих сигналов, связанный через ключевой элемент с распределителем импульсов, состоящим иэ триггеров и диодной матрицы, блок синхрончэации, подключенный к клеммам для подключения к питающей сети и управляющему входу ключевого элемента и блок установки триггеров распределителя н исходное состояние, соединенный с блоком синхронизации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, н распределителе импульсон триггеры выполнены синхронными с 4Q конъюнкторами на управляющих 3 К-входах, причем выход ключевого элемента подключен к синхронным входам этих триггеров, основной выход триггера первого разряда подключен к первым входам конъюнкторов 3 и К триггеров второго и третьего разрядов, основной выход триггера второго разряда подключен ко второму входу конъюнктора Л триггера третьего разряда, инверсный ныход которого соединен со вторьм входом конъюнктора 3 триггера второго разряда, а входы установки упомянутых триггеров подключены к выходу блока установки триггеров распределителя в исходное состояние.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения управления преобразователем при реверсе последовательности фаз питающего напряжения, в него дополнительно введены первый и второй конъюнкторы, дезъюнктор, триггер и датчик последовательности фаэ питающего напряжения, причем выходы датчика последовательности фаэ питающего напряжения подключены к установочным входам триггера, основной выход которого подключен к первому входу первого конъюнктора, инверсный выход — к первому входу второго конъюнктора, вторые входы первого и второго коньюнкторов подключены к выходным шинам диодной матрицы, а выходы — ко входам деэъюнктора, выход которого подключен к блоку синхронизации.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона установки начального угла регулирования, оно снабжено блоком запрета, состоящим иэ делителя напряжения и блока регулируемой задержки, причем делитель напряжения подключен к общей точке источника управляющих сигналов и генератора импульсов, средняя точка делитапя подключена к регулирующему входу Блока регулируемой задержки, запускающий вход которого подключен к клеммам для отключения к питающей сети, а выход— к блоку синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 440758, кл. Н 02 P 13/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 218289, кл. Н 02 Р 13/16, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

9 317157, кл. Н 02 Р 13/16, 1969.

73b344

Составитель О. Наказная

Редактор A. Мотыль Техред М.Петко . Корректор М. лароши

Заказ 2284/11 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5, Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4