Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040378 (21) 2611651/24-07 с присоединением заявки N (23) Приоритет

Опубликовано 1БO780. Бюлл теиь 26

Дата опубликования описания 15.07.80 (5t)M. Кл.

HP 1З/16

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

РЗ) УДК 621. З14..27(088.8) (72) Автор изобретения

10. В. Каллиников (71) Заявитель (84) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть применено для автоматического управления вентильными преобразователями. 5

Известно цифровое устройство для управления трехфаэным вентильным преобразователем, содержащее блок формирования импульсов синхронизации, подключенный к источнику переменного .напряжения питания преобразователя, два фаэосдвигающих блока, выполненных из общего блока формирования управляющего кода, подключенного к источнику управляющегтз сигнала, и блока формирования опорного кода, содержащего генератор опорной частоты и счетчик импульсов„ соединенный выходами разрядов с входами блока сравнения кодов, а также распределитель импульсов и блок усилителей-формирователей, подключенный выходами к управляющим входам вентилей ттреобразователя g1) .

Однако известное устройство обладает ограниченными,циапаэоном изменения угла управления (Π— — ), быстро2Л действием и функциональными возможностями.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство,содержащее блок формирования импульсов синхронизации,подключенный пер вым входом к выходу для подключения источника переменного напряжения питания преобразователя, блок выбора режима запуска, эадатчик режима работы преобразователя, группу ключей, распределитель импульсов, блок усилителей-преобраэователей, подключенный выходами к управляющим входам вентилей преобразователя, и фаэосдвигающий блок, состоящий из блока формирования управляющего кода, подключенного входом к источнику управляющего сигнала, блока начальных уставок, выполненного на блоке выбора уставок и запоминающем устройстве, а также блока формирования опорного кода, выполненного на реверсивном счетчике и rc.нераторе опорной частоты, причем выход блока формирования иМпульсон синхрониэации подключен к первому входу блока выбора режима запуска, второй вход которого подключен к вы:-:>ду блока сравнения кодов, выход эадатп1ка режима работы преобраэоват ия под748783 ключен ко второму входу блока формирования импульсов синхронизации, к первому входу блока начальных уставок и к знаковому входу реверсивного счетчика, первый выход блока выбора режима запуска подключен к третьему входу блока формирования импульсов синхронизации, второй выход — ко второму входу блока начальных уставок, третий выход — к запускающему входу реверсивного счетчика и к входу распределителя импульсов, выходы кс>торого подключены к четвертому входу блока формирования импульсов синхронизации и к входам управления группы ключей, импульсные входы которых подключены к выходу блока сравнения кодов, а выходы — к входам блока усилителей— формирователей, выход блока начальных уставок подключен к установочному входу реверсивного счетчи- 20 ка, а выходы блоков формирования управляющего и опорного кодов подключены к входам блока сравнения кодов (23 .

Однако при резком увеличении сигнала управления например, скачка)

- преобразователь теряет работоспособность из-за выключения очередного вей- тиля,Поэтому на входе управляющего сигнала необходимо устанавливать инерцион-ЗО ное звено, ограничивающее скорость изменения входного сигнала управления, что ограничивает частоту пропускания системы и ее быстродействие, ухудшающеЕ динамику системы управле ния. Кроме того, известное устройство имеет ограниченную область применения, поскольку может быть использовано только для управления трехфазным мостовым вентильным преобразователем.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства для управления и расширения его области применения.

Цель достигается тем, что цифровое устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее блок формирования импульсов синхронизации, подключенный первым входом к источнику питания преобразователя, фазосдвигающий блок, состоящий из блока формирования управляющего кода, подключенного входом к источнику управляющего сигнала, а выходами

Разрядов — к первым входам блока сравнения кодов, подключенного вторыми входами к выходам блока форми-. рования опорного кода, состоящего из генератора опорной частоты> соединенный выходом со счетным входом реверсивйого счетчика, блок формиро- Щ вания"о6орного кода дополнительно снабжен блоком перезаписи и реверсивным счетчиком, выходы разрядов которого через блок перезаписи

° кода подключены к установочным раз«рядным входам первого реверсивного счетчика, причем счетный и знаковый входы дополнительного реверсивного счетчика объединены с соответствующими счетным и знаковым входами первого реверсивного счетчика, установочный вход первого реверсивного счетчика, а также установочный и запускающий входы дополнительного реверсивного счетчика подключены соответственно к дополнительным третьему, четвертому и пятому выходам блока выбора режима запуска, шестой и седьмой дополнительные выходы которого подключены соответственно, к управляющим входам блока перезаписи кода и к входу распределителя импульсов.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 формирования импульсов синхронизации, содержащий коммутатор 2, входы 3 которого подключены к фазам А, Б, С и к нулю, а два выхода соединены с нуль-органом 4, который подключен ко входу блока 5 выбора режима запуска, выходом б соединенного с коммутатором 2, выходом 7 — с одним реверсивным счетчиком 8 блока 9 формировайия опорного кода. Выход генератора

10 опорной частоты подключен к счетным входам реверсивных счетчиков

8 и 11, -подключенных знаковыми входами к выходу задатчика 12 режима работы преобразователя и к выходам

13-15 блока 5 выбора режима запуска.

Разрядные выходы дополнительного реверсивного счетчика 11 соединены с установочными входами реверсивного счетчика 8 через блок 16 перезаписи кода, который также подключен к выходу 17 блока 5 выбора режима запуска, вход 18 которого соединен с выходом блока 19 сравнения кодов фаэосдвигающего блока 20, подключенного к выходу реверсивного счетчика . 8 и к выходу блока 21 формирования управляющего кода. Кроме того, распределитель 22 импульсов, подключенный к выходу 23 блока 5 выбора режима запуска, выходом соединен с входом 24 коммутатора 2 и с одним входом блока 25 ключей, другим вхо- дом соединенного с выходом блока 19 сравнения кодов, а выходом подключенного к блоку 2б усилителей-формирователей, имеющего выходы 27, подключенные к управляющим вентилям преобразователя.

Устройство работает следующим образом .

Угол управления а, зависящий от сигнала управления Цп, может

1 меняться в пределах О- — и -4, при, соответственно выпрямительном и инверторном режимах работы преобразователя, признаки которых формируются

748783

4О задатчиком 12 режима работы преобразователя. Каждый вентиль преобразователя должен быть включен в момент с +4, где t — момент его естественного включения. Момент действительного включения вентиля определяется в канале сдвига, нормальный запуск которого происходит в выпря- мительном режиме в момент tp и в инверторном режиме †. в момент ф.

1 + 2, а величина сдвига равна соу 2 У ответственно @ н - 2 . При

У 27< в выпрямительном или г )2 в инверторном режиме, где r» — число вентилей преобразователя, момент 15 действительного включения предыдущего вентиля наступает по истечении .момента нормального запуска канала сдвига следующего вентиля, поэтоМУ он запускается с задержкой в момент. включения предыдущего вентиля. В этом случае сдвиг производится на

М1 величину т, с с, где,1 и й; углы управления очередного и предыдущего вентилей, в обоих режимах ра- 25 боты преобразователя. Таким образом, при изменении угла у- .равления

9.>)> У 2Х в пределах 0(44 и 2 (® 2 канал сдвига работает в первом и 3О третьем нормальных режимах запуска, причем запуск канала сдвига произ /Г водится в моменты „и tp+ —, а . сдвиг по фазе производится йа величину Ф и сА- вЂ, При изменении угла Ç5 г > управления в пределах,— (A4 и

7t + +(A % канал сдвига работает во втором и четвертом задержанных режимах и режиме запуска, причем запуск канала сдвига производится в моменты включения предыдущего вентиля, а сдвиг по фазе произво-, 2» дится на величину +с .„ - Ф„ в обоих режимах.

В блоке 1, состоящем из коммута- 45 тора 2 и нуль-органа 4, из трехфазного напряжения питания преобразова/ теля формируются импульсы синхронизации в моменты to и t + 2 -в зависи- щ

Ji мости от признака режима работы преобразователя с выхода задатчика 12 и признака режима запуска на выходе б .

Для вентилей, включаемых в нормальных режимах запуска, по признаку их рабо- 5 ты, поступающему бт распределителя

22 импульсов, в коммутаторе 2 выбираются два входа напряжения питания, совпадающие значения которых (U = 0

> > или Uq> = О) соответствуют моменту запуска канала сдвига. На выходе бО нуль-органа 4 формируется последовательность импульсов синхронизации.

В блоке 5 выбора режима запуска формируется признак задержанного или нормального режима запуска канала сдвига. На основе логического анали-за порядка поступления во времени импульсов синхронизации с выхода блока 1 и импульсов управления с выхода блока 19 на выходах блока 5 формируются сигналы и признаки, управляющие работой блоков 20, 22.

Сигналы на выходе 23 блока 5, формируемые в моменты запуска канала- - сдвига в любом из режимов его работы, переключают распределитель 22, одним из выходов которого в блоке

25 ключей подготавливается ключ, соответствующий очередному вентилю, а в коммутаторе 2 выбираются входы питающего напряжения, соответствующие следующему вентилю. На выход б блока 5 при этом выдается признак нормального запуска и в блоке 1 подготавливается формирование синхроимпульса в момент нормального запуска канала сдвига для следующего вентиля (в момент о при выпрямительном режиме и в момент t + †при инверторном).Если до наступления этого момента появится импульс управления на выходе блока 19, то сформированный в блоке 1 сигнал используется для нормального запуска, в блоке 5 он формирует сигналы управления на выходах 7, 13, 23, соответствующие нормальному запуску. Если же импульс управления появится по истечении момента естественного включения следующего вентиля, то в блоке 5 на выходах "7, 14, 15,23 формируются сигналы управления, соответствующие задержанному режиму запуска. В блоке 20 осуществляется сдвиг запускающего импульса в зависимости от управляющего сигнала

fl

U> на величины сА и 6- — в перПР 2 вом и третьем режимах запуска кана2л ла сдвига и на величину и, „„ г ;, (во втором и четвертом режимах запусiêà,Запускающими импульсами включается блок 9 формирования опорного кода, образованный генератором 10 опорной частоты, двумя реверсивными счетчиками 8,11 и блоком 16 перезаписи кода. В выпрямительном режиме управляющий сигнал при а=о имеет максимальное значение и с увеличением умень(jjшается до нуля при d.- -†> в инвертор2 ном же режиме управляющий сигнал увеличивается с нуля при о = до

7r максимального значения при Й = )> ° Соответственно, в счетчиках 8 и 11 импульсы генератора 10 опорной частоты суммируются в инверторном режиме и вычитаются из начального кода в выпря мительном режиме. Установка режимов работы счетчиков 8 и 11 (на вычитание или сложение) производится сигналом от задатчика режима работы преобразователя, поступающим на знаковые входы счетчиков. В реверсивном счет748783 чике 8 формируется текущее значение опорного кода, которое непрерывно сравнивается в блоке 19 с текущим значением управляющего кода, формируемым на выходах блока 21, который представляет собой быстродействующий преобразователь "аналог-код" или

"частота-код" при частотном представлении управляющего сигнала. Если же управляющий сигнал формируется на выходе цифрового регулятора с кодовым выходом,. то блок 2, не используется, а сигнал управления в виде параллельного кода подается непосредственно на блок 19 сравнения. В момент совпадения сравниваемых кодов на выходе блока 19 формируется сигнал управления вентилем, который поступает на второй вход блока 5 и через открытый ключ в блоке 25 — на соответствующий усилитель-формирователь в блоке 26, с выхода которого импульс управления поступает на управляющий вход соответствующего вентиля преобразователя включая его в работу. B выпрямительном режиме в реверсивных счетчиках

8 и 11 устанавливается максимальный начальный опорный код N „ = 1 Т, где, — частота опорного генерато1 ра 10, Т = — интервал времени, с (J соответствующий сдвигу по фазе на —, величина- которого определяется требуемой погрешностью дискретности д =

100 ,Ъ. При выборе емкости

"макс счетчиков 8 и 11, равной N„„ц,, уст ановк а максимального н ачал ь ного опорного кода производится подачей сигнала управленкя на единичные входы разрядов счетчиков. Поступающие на счетный вход счетчиков 8 и

11 импульсы f с выхода генератора

10 начинают уменьшать записанный код .с коэффициентом пропорциональности

К

Novae

Т

Списание кода И,„ из счетчиков происходит через интервал времени Т, соответствующий сдвигу по фазе на †при Г = const

В инверторном режиме в реверсивны счетчики 8 и 11 устанавливается нуль подачей сигнала на нулевые входы разрядов счетчиков. Поступающие на счетный вход импульсы частоты с выхода генератора 10 суммируются в счетчиках к на их выходах разрядов текущий код возрастает с в нуля при у до й„„,„, при, что происходит через йнтервал времени Т.

При нормальном запуске (первый и третий режимы) работает только реверсивный счетчик 8. В первом режиме запуска по сигналу на выходе 7 в реверсивном счетчике 8 устанавливафтся код Ммૠ— — 2-.1, где и число разрядов счетчика, Сигналом с выхода задатчкка 12 счетчик 8 устанавливается на вычитание. Сигналом, поступающим по выходу 13 блока 5, счетчик 8 запускается и на

era счетный вход начкнают поступать импульсы f с выхода генератора 10.

Текущее зна ение кода на выходах разрядов счетчика 8 убывает по зависимости

Ь

Оп() акс ot o(T t)

При =Т счегчкк 8 обнуляется.

В третьем режиме запуска в счетчик 8 устанавливается нуль, при этом происходит его установка на сложение. Импульсы частоты f поступающие на счетный вход, увеличивают число импульсов в счетчике.

Текущее значение выходного кода равно

N,„(t) (2) досгигая при t=i величины Н

В,задержанных режимах запуска вступает в работу второй реверсквный счетчик 11, который запускается, в момент естественного включения очередного вентиля. В этот момент по сигналу на выход 14 в счетчик

11 устанавливается N во втором режиме или нуль в четвертом режиМе.

Причем счетчик 11 выходом с задатчика 12 ус" àíàâëèâàåòñÿ на вычитание (второй режим) или на сложение (четвертый режим). После запуска счетчика 11 по сигналу на выходе

15 блока 5 код на выходах счетчика уменьшается по зависимости (1) во втором режиме или увеличивается по зависимости (2) в четвертом режиме. Опорный код в реверсивном счетчике 8 прк этом продолжает изменять ся до тех пор, пока не станет равным управляющему коду. Сигналом равенства сравнкваемьх кодов с выхода блока 19 в блоке 5 формируются сигналы управления,по которым обнуляется счетчик 8 (по выходу 7) и переносится (сигналом по выходу 17) через открытый блок 1б текущий код иэ счетчика 11 в счет ик 8, после чего код продолжает изменять=я уже в счет чи ке 8, Таким образом, введение дополнительного счетчика 11 позволяет выделить в нем код, пропорциональный интервалу времени запаздывания, прошедший с момента естественного зажи" гания очередного вентиля до момента включения предыдущего вентиля.Введение этого кода в реверсивный счетчик 8 в момент включения предыдущего вентиля позволяет сформировать сигнал управления для очередного вентиля при любой скорости изменения управляющего сигнала, тогда как в

65 известном устройстве скорость измене748783

10 ния управляющего сигнала должна быть ограничена из-за воэможности пропуска включения очередного вентиля в задержанных режимах запуска.

Формула изобретения

Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее блок формирования импульсов синхронизации, подключенный входом к выводу для подключения к источнику питания преобразователя, фаэосдвигающий блок, состоящий из блока формирования управляющего кода, подключенного входом к источнику управляющего сигнала, а выходами — к первым входам блока сравнения кодов, подключенного вторыми входами к выходам блока формирования опорного кода, состоящего из генератора опорной частоты; соединенного выходом со счетным входом реверсивного счетчика импульсов, выход блока формирования импульсов синхронизации подключен к первому входу блока выбора режима запуска, второй вход которо- 25 го подключен к выходу блока сравнения кодов, выход задатчика режима работы преобразователя подключен ко второму входу блока формирования импульсов синхронизации и к 39 знаковому входу реверсивного счетчика, первый выход блока выбора режима запуска подключен к третьему входу блока формирования импульсов синхронизации, втоРой выход — к . 35 эапускакхцему входу реверсивного счетчика, выходы распределителя импульсов подключены к четвертому входу блока формирования импульсов синхронизации и к входам управления блока ключей, импульсный вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, а выход — к"вхо- ду блока усилителей — формирователей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьыения быстродействия, блок формирования опорного кода снабжен дополнительным блоком перезаписи и реверсивным счетчиком,выходы разрядов которого через блок перезаписи кода подключены к установочным разрядным входам первого реверсивного счетчйка, причем счет- ный и знаковый входы дополнительного реверсивного счетчика подключены к соответствующим счетный и знаковым входам первого реверсивного счетчика, установочйый вход первого реверсивного счетчика, а также установочный и запускающий входы дополнительного реверсивного счетчика подключены соответственно к третьему, четвертому и йятоМу выходам блока выбора режима запуска, шестой и седьмой выходы которого подключены соответственно к управляющим входам блока перезаписи кода и к входу распределителя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ситник Н.Х. и Шурупов Г.Н.

Силовые кремниевые вентильные блоки.

"Энергия", 1972, с. 29-38.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М -200524 3/24-07, кл. Н 02 P 13/16, 1974.

748783

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4258/47

Фйлиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

/-.

Редактор Е. Яковчик

Составитель A. Калиниченко

Техред М. Петко Корректор С. Ыекмар