Многоканальное устройство для управления вентильным преобразователем

 

ОПИСАНИЕ

И 3 О Б Р ЕТ Е Н И Я 771848

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6 i ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 250978 (21) 2669637/24-07 (51)М. КЛ.

Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 1 5,1080. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 15,10,80 (53) УДН 621. 316. .727(088.8) (72) Авторы изобретения

П.Д. Андриенко и В.B. Фоменко (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве системы управления для вентильного электропривода постоянного и переменного тока. S

Известно многоканальное импульсно-фазовое синхронное устройство для управления вентильными преобразователями (11, состоящие иэ каналов, чис- 10 ло которых соответствует числу тиристоров при последовательно соединенных в каждом канале .узла синхронизации с питающей сетью, генератора развертывающего напряжения (чаще всего пилообразного при необходимости работы в широком диапазоне углов), начинающего свою работу в момент прохождения опорной фильтрованной синусоиды через ноль, нуль-органа, на второй 20 вход которого подается сигнал управ.ления, усилителя-формирователя, осуществляющего формирование импульсов по длительности и амплитуде и гальваническую развязку управляющей н си- 25 ловых цепей. Угол открывания тиристоров определяется моментом совпадения по величине напряжения управления и пилообразного развертывающего напряжения на входе нуль-органа. 30

Недостатком такого устройства являются большие габариты системы управления, обусловленные невозможностью качественной микроминиатюризации с помощью применения интегральных микросхем; увеличенная асимметрия, обусловленная нестабильностью генераторов пилообразного напряжения при работе в диапазоне температур иэ-за разброса величин емкостей и порогов срабатывания нуль-органов,что приводит к большим уравнительным токам.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является многоканальное устройство для фазового управления (2), содержащее в каждом канале формирователь синхроимпульсов, блоки совпадения, счетчик импульсов, формирователь управляющих импульсов, триггеры и общий для всех каналов генератор высокочастотных импульсов, при этом генератор импульсов выполнен управляемым с частотой, зависящей от напряжения управления, причем одни входы триггеров подключены к выходам формирователей "инхронизирующих импульсов, выходы триггеров подключены к одним входам схем совпа771848 дения, другие входы которых подключены к генератору импульсов, а выходы— к входам счетчиков импульсов, выходы разрядов счетчиков соединены с входами схем совпадений, подключенные к формирователям управляющих импульсов и к другим входам триггеров. В этом устройстве угол открывания тиристоров .определяется частотой генератора импульсов, определяющей момент появления выходного импульса при заполнении канальных счетчиков от момента установки канальных триггеров канальными синхронизирующими импульсами.

Генератор импульсов обычно выполняется на основе преобразователя "напряжение-частота", выходная частота которого линейно зависит от входного управляющего напряжения. При этом преобразователь "напряжение-частота" работает на основе метода пери- одического интегрирования входного .сигнала или, например, может быть выполнен по компенсационной схеме, отличающейся большой точностью и содержащей последовательно соединенные сумматор входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной связи, управляемого генератора, формирователя импульсов и узла преобразователя частота-напряжение в цепи обратной связи, построенного, например, по схеме двухтактного конденсаторного частотомера.

Недостатками такого устройства являются нелинейная (гиперболическая) зависимость угла открывания тиристоров от управляющего напряжения, так как момент появления импульсов на выходе счетчика пропорционален

Кд Т (а не выходной частоте генератора импульсов), где К„с — коэффициент пересчета счетчика, à — период выходной частоты генератора импульсов; сложность построения структуры,обусловленная необходимостью иметь в каждом канале (по числу тиристоров) триггеры, схемы совпадения, счетчики.

В этом устройстве при использовании частотно-фазового управления в электропроводе для получения линейной зависимости угла открывания тиристоров от напряжения управления обычно перед генератором импульсов (ГИ) подсоединяется функциональный преобразователь, который выбирает нелинейность, получаемую за счет делителей частоты.Но точность системы управления с функциональным преобразователем, к примеру, выполненному ,на диодах, даже при самом тщательном его исполнении, при работе в диапазоне температур будет низкая.

Целью изобретения является уменьшение нелинейности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для управления вентильным преобразователем снабжено в каждой фазе формирователем, а узел обратной связи генератора импульсов выполнен в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения и запоминающего блока, второй вход которого соединен с выходом формирователя, установочный вход счетчика импульсов coe"" динен с инверсным выходом RS -тригге5 !

О

65 ра, выход счетчика подсоединен ко входу Формирователя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами элементов И и Й -входом R5 -триггера, второй выход формирователя синхроимпульсов подключен к 5 --входуй5— триггера, выходы формирователя синхроимпульсов соединены со вторыми входами элементов И, выходами подключенных ко входам выходных Формирователей.

На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального устройства для управления вентильным преобразователем; на фиг. 2 — временные диаграммы работы генератора импульсов.

Устройство состоит из последовательно соединенных относительно входного напряжения в каждой Фазе формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3, RS триггеров 4, 5, 6, ко входу Я которых подсоединены канальные выходы формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3, генератора импульсов 7, включающего замкнутые в кольцо сумматор 8., управляемый генератор 9, формирователь

10, генератор пилообразного напряжения 11, запоминающий элемент 12, второй вход которого соединен с выходом формирователя 10. На второй вход сумматора 8 подается управляющее напряжение, а выход генератора импуль сов 7 соединен со счетными входами счетчиков 13, 14, 15, выполненных в виде делителей частоты, выходы формирователей 16,, 17, 18 соединены со входами R триггеров 4, 5, 6 и первыми входами элементов И 19-24, вторые входы которых соединены с канальными выходами формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 соответственно. Выходы элементов И 19-24 соединены с выходными формирователями импульсов

25-30 соответственно, инверсные выходы триггеров 4, 5, б соединены с установочными входами счетчиков

13, 14, 15 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Один из канальных синхронизирующих импульсов с формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 устанавливают по входам RS -триггеры 4, 5, б в единичное положение. Импульс с инверсного выхода триггеров 4, 5, б устанавливает в исходное положение счетчики импульсов 13, 14, 15. На счетные входы счетчиков импульсов 13, 14, 15 подаются импульсы генератора импуль771848 сов 7, который функционирует следующим образом: входное напряжение поступает на вход сумматора 8 (на операденсатора и последующим разрядом его через двухбазовый диод при достижении его напряжения срабатывания.Короткие прямоугольные импульсы, полученные после формирователя 10, явля- 20 ются выходными и одновременно запускают генератор пилообразного напряжения 11, выходное напряжение которого начинает .увеличиваться по линейному закону до некоторого значения, которое зависит от выходной частоты ГИ 7. При появлении очередного входного импульса на входе узла обратной связи по переднему фронту его производится мгновенная выборка в запоминающий элемент 12 значения напряжения с генератора пилообразного напряжения 11 посредством ключевой схемы, разряд конденсатора и повторный запуск его по заднему фронту.

Таким образом, каждому входному

ЗО

35 импульсу узла обратной связи соответствует определенный уровень выходного сигнала, зависящий от временного интервала (периода) между данным импульсом и предыдущим, что формирует

40 линейную зависимость выходного напряжения узла обратной связи от периода входных импульсов. Это, в свою очередь, определяет и линейную зависимость периода выходных импульсов генератора импульсов 7 до входного напряжения в целом.

Импульсы регулируемой частоты поступают на вход счетчиков 13, 14, 15. На выходе счетчиков 13., 14, 15 в моменты времени, отсчитанные от времени подачи разрешающих устанавливающих сигналов с инверсных выходов триггеров4, 5, 6 соответственно и определяемые коэффициенты деления

К, появляется сигнал, подаваемый на формирователи 16, 17, 18. Сигнал с формирователей импульсов 16, 17, 18 устанавливает в исходное состояние триггеры 4, 5,6,запрещающие подсчет импульсов в счетчиках 13, 14, 15,до прихода очередного канального синхроимпульса с формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 соответственно каждой иэ полуволн сетевого напряжения. Одновременно выходные сигналы

50

40

65 ционном усилителе),где сравнивается с напряжением обратной связи, имеющим знак, противоположный входному напряжению и создаваемым запоминающим элементом 12 (обычно через согласующий усилитель) ° Сигнал рассогласования, добавленный ко входному сигналу, управляет частотой управляемого генератора 9, который является простейшим преобразователем "напряжение-частота" с разомкнутой структурой и выполнен, например, по принципу заряда токостабилиэирующим трехполюсником интегрирующего кон- 15 с формирователей 16, 17, 18 проходят через элементы И 19-24 и выходные формирователи импульсов к тиристорам соответственно наличию канальных синхроимпульсов с формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3. Изменение частоты задающего генератора импульсов соответствует изменению угла открывания тиристоров в диапазоне 0180 эл.град.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить линейность системы управления при обеспечении высокого быстродействия эа счет автоматической компенсации нелинейности делителя частоты нелинейностью генератора импульсов при мгновенной выборке напряжения с генератора пилообразного напряжения соответственно изменению частоты ГИ посредством выполнения узла обратной связи ГИ в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения и запоминающего устройства, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов. Данное устройство повышает линейность и упрощает систему управления эа счет безошибочной отработки угла открывания согласно заданному управлякщему напряжению, так как отсутствует функциональный преобразователь, который обычно выполняется на диодах и не является достаточно точным и стабильным при работе в диапазоне температур. Кроме того,упрощение устройства по сравнению с прототипом достигается посредством использования по одному счетчику импульсов и одному триггеру для каждой фазы, а не для каждого тиристора,что, к примеру, в случае использования устройства для управления нереверсивной мостовой схемой выпрямителя позволяет испольэовать три триггера и три счетчика вместо шести триггеров и шести счетчиков, что одновременно повышает надежность устройства.

Возможность использования интегральных микросхем в данном устройстве снижает весогабаритные показатели

era, а также обеспечивает использование устройства в системах управления выпрямителями, ведомыми сетью, инверторами, преобразователей частоты с непосредственной связью. Кроме того, данное устройство имеет поддающиеся унификации с системой управления инвертором узлы (генератор импульсов), делитель частоты и т.д. и технологично в производстве.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой Фаза формирователь синхроимпульсов, первым выходом подключенный к $ — входуК.",-тригге7718 LIB

Риг. 2

Составитель О. Парфенова

Редактор Н. Каменская Техред М. Рейвес Корректор Н. Бабинец

Заказ 6715/70 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра, счетчик импульсов, два элемента

И, два выходных формирователя и общий для всех фаз генератор импульсов, подсоединенный к счетным входам счетчиков и состоящий иэ замкнутых в кбльцо сумматора управляемого геНератора формирователя, узла обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения линейности и упрощения, оно снабжено в каждой фазе формирователем, а узел обратной связи генератора импульсов выполнен в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения и запоминающего блока, второй вход которого соединен с выходом формирователя, установочный вход счетчика импульсов соединен с инверсным выходом RS -триггера, выход счетчика подсоединен ко входу формирователя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами элементов И и 5— входом кЯ -триггера, второй выход формирователя синхроимпульсов подключен к 8 -входу RS -òðèããåðà, выходы формирователя синхроимпульсов соединены со вторыми входами элементов Д, выходами подключенных ко входам выходных формирователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Писарев А.Л. Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями, "Энергия", 1975, с. 22-27.

2. Авторское свидетельство СССР

9 550755, кл. Н 02 Р 13/16, 1974.