Импульсно-фазовое микросхемное устрой-ctbo системы управления тиристорнымпреобразователем

 

(61} Дополнительное к ввт. свид-sy (22) Заявлено 0812.78 (21) 2693621/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150381. Бюллетень Ио 10

Дата опубликования описания 150381 (5Цм. и.з

Н 03 К 6/00

Государственный комитет сссv по делам изобретений и открытий (5З) М 621 373 (088.8) (72) Авторь! изобретения

В.Б. Зильберштейн, E.Ë. Кудряшова, Е.В. Мельников, И.tI. Мнацаканова и В.Д. Поляков (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОЕ МИКРОСХЕМНОЕ УСТРОИСТВО

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к преобразо вательной технике и предназначено для выполнения импу льс но-фаз оных устройств системы управления тиристорными преобразователями регулируе— мых электроприводон постоянного к переменного тока.

Известно импульсно-фаэовое устройство В системах управления угла отпирания реверсивного выпрямителя с раздельной работой групп тиристорон, .построенное по принципу формирования управляющих импульсов, синхронизированных с источником сетевого напряжения, задержка которых определя- 15 ется управляющим сигналом, а мощность достаточна для включения тиристоров через усилительный узел и трансформаторную развязку (1) .

Недостатки этого устройства заклю- 20 чаются в малой помехоустойчиности, низкой надежности, значительных габаритах и материалоемкости и вызываются большим количеством дискретных элементов (диодов, транзисторов, ре- 2э зисторон, конденсаторов и др.), нали- чием переходных контактов (разъемов), необходимых для взаимосвязи функциональных узлов устройства импульснофаэового упранления, большой длиной Я

ПРОВОДНИКОН, ИСГ!ОЛЬЭУЕМЫХ ДЛЯ СВЯЗИ элементoB и узлов устройства между

CO5OIII 3 НаЧИ т ЕЛ г> НЫМИ НаПРЯЖЕНИЯМ!! помех, возникающими на шина>. питания э связи с импульсным характером потр!еб!!ения TCKB

Наиболее близко по техническому (- ешению к пред1!агав! !О .ю jcI poAOTBQ импульсно-фазового управления -.Hðèñторным преобразователем, содержащее фоРМИРОНат ЕЛЬ СИ г! ХРОН!(3 !!РУУ!ОЩИ Х ИМ

IT0PI(JIIO IC Нный точнику синхрон!!зирующего напряжения и выходом к упранля(мой задержке импульсов, блок управ!!не(!о!! задержки импульсон, логпческие схемы совпадения и усилители выходных импульсов j2) .

Данное микросхемное устройство имеет также недостатки, как низкая помехоустойчивость по ц" ïè синхрониЭации н связи с отсутствием фильтрующего устройства на входе схе!е!, т.е. устройство является функционально незаконченным, низкий уровень максимально допустимого выходного импульсного тока из-эа малой мощности выходных транзисторов, наличие только одной группы из двух выходных транзисторов, что ограничивает область

813769 применения данного устройства преобразователями для нереверсивного )IpH вода, Кроме того, сигнал, управляющий формирователем синхронизирующих импульсов, имеет большую мощность,что приводит к сложности и неэкономичнос- 5 ти генератора управляющего сигнала, а управление преобразователем от данкой схемы не обеспечивает линейность статической регулировочной ха рактеристики преобразователя, что ограничивает глубину регулирования электропривода в связи с неноэможностью получения идентичного качества процесса регулирования во всем ,циапаэоне изменения угла управления, прй этом не обеспечивается симметрия )5 управляющих импульсов при управлении многофазным выпрямителем. Такигл образом, указанные недостатки приводят к .ограничению области примепения и fc у сc>лlоoжнению систем, н которых 20 устройство применяется.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости при одновременном расширении функциональных возможностей. 25

Поставленная цель достигается тем, что в импульсно-фазоное микросхемное устройство системы управления тиристорным преобразователем, содержащее формиронатель синхронизиру)ощих импульсов, блок, управляемой задержки импульсов с одним управля;ощим входом, а также два логических элемента совпадения, первые входи которых соединены с выходами формирователя синхронизирующих импульсов, и два усилителя выходных импульсов, первые входы которых соединены с выходом источника запрета, введены два дополнительных усилителя выходных импульсон и фильтр формирования 40 синхронизирующих импульсов, подключенный входом к источнику синхронизирующего напряжения, а выходом через формирователь синхронизирующих импульсов — к блоку управляемой задержки импульсов с дополнительным управляющим входом, выход которого соединен со вторыми входами логических элементов совпадения, выходы которых соединены со вторыми входами . всех усилителей выходных импульсов, при этом первые входы дополнительных усилителей импульсон соединены с дополнительным выходом источника запрета.

На фиг. 1 представлена функциональная схема микросхемного устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема микросхемнОго устройства, на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства. 40

Устройство содержит формирователь

1 синхронизирующих импульсов, фильтр

2 формирователя, подключенный выводами 3 и 4 к источнику напряжения синхронизации, а выходом через форми-g5 рователь 1 — к блоку 5 управляемой задержки импульсон, реализующему фазовый сдвиг. Блок 5 управляемой задержки импульсон через элементы И

6 и 7 совпадения связан с выходными усилителями 8, 9, 10 и 11, соединенными попарно параллельно. Выходы усилителей подключены к зажимам 1?, 13, 14 и 15, а выводы 16 и 17 — к источнику запрета прохождения выходных импульсов. Блок 5 управляемой задержки импульсон снабжен управляющими входами 18 и 19. формирователь 1 с и пхро))))з ) рующ )х импульсов реализуется (фиг. 2) на операционном усилителе 20 и транзисторах 21 и 22, реализующий фазовый сдвиг блок 5 управляемой задержки импульсов — HB Tðàíýèñòîpclõ 23, 24, 25 и 26, а элементы И 6 и 7 содержат общий гранэистор 27 и транзисторь)

?8 и 29. Усилители 8 и 10 выполняют на транзисторах 30, 31, 32 и 30, 33, 34, соотнетстненно усилители 9 и 11 на транзисторах 35, 36, 37 и 35, 38, 39.

Устройство работает следующим п6разом.

Операционный усилитель 20 с резисторами 40 и 42 и конденсаторами

41 и 43 образует фильтр 2 формирователя синхронизирующих импульсон.Напря>кения синхронизации одной фазь-. сети, инверсные по знаку, подаются на выводы 3 и 4 и через входные ветви операционного усилителя 20 поступают на его вход, где происходит их алгебраическое суммирование. Прямое напря>кение подается через резистор

40, а инверсное напряжение — через последовательно включенные резистор

42 и конденсатор 41, предназначенные для выделения высокочастотных составляющих, благодаря наложению которых на прямое напряжение происходит компенсация искажений в полезном синхронизирукщем напряжен:-*)и. Усилитель

20 охвачен емкостной обратной связью и и целом совместно со входными ветвями образует фильтрующее звено второго порядка. Выходное напряжение усилителя 20 иг> еет трапецеидальную форму (фиг. З,ol)> благодаря чему исключается влияние искажений, действующих выше порога срабатывания усилителя 20. Отрицательная полуволна выходного напряжения усилителя 20 преобразуется транзистором 21 в напряжение прямоугольной формы, которое дифференцируется конденсатором 44.

Полученные н моменты нремени t и соответствующие переходу через ноль напряжения на выходе усилителя

20, узкие импульсы поступают на вход выполненного на основе задержанного мультивибратора блока 5 управляемой задержки импульсов, осуществляющего базовый сдвиг (фиг. 3, б,н).

813769

При запуске синхронизирующими импульсами транзистора 25 дважды период колебаний синхронизирукщего напряжения происходит генерация линейно изменяющегося напряжения (фиг. З,г),.что исключает внутрифазную асимметрию импульсов управления преобразователем. Это напряжение формируется с помощью времязадающей цепи из резистора 45 и конденсатора

46 и.прикладывается в запирающем направлении к базе транзистора 23. Вре10 мя разряда конденсатора 46 определяет время задержки входных импульсов и величину угла управления преобразователем. Точкой отсчета угла управления является момент формирования синхронизирующих импульсов (моменты времени tp u t на фиг. 3), Время задержки ймпульсов определяется амплитудой линейно изменяющегося напряжения, задаваемой управляющим напря- 20 жением Оу (фиг.3,г), прикладываемым к базе транзистора 26. В момент достижения линейно изменяющимся напряжением управляющего напряжения

0„, прикладываемого к резистору 47, происходит включение транзистора 23, выключение транзистора 24 и формирование благодаря конденсатору 48 задержанного импульса (моменты времени г и г на фиг. З,Э,e).

1 30

Максимальное время задержки

cL„ „/IIII (м — круговая частота питающей сети) соответствует максимально,му значению U „с,„. Движение управляющих напряжений U> и Uq при изме-З

1 нении времени задержки (угла управления) происходит встречно. Формирование импульсов управления преобразователя путем сравнения управляющих напряжений с линейным напряжением в двух точках обеспечивает реагирова- 40 ние задержки импульсов как на мгновенное значение управляющего напряжения, так и на его среднее значение.

При этом обеспечивается наличие двух управляющих входов, что обеспечивает 45 гибкость построения замкнутых структур автоматического регулирования, содержащих тиристорные преобразователи. Так, по быстродействующему управляющему входу система фазового управления может быть замкнута отрицательной связью по току преобразователя, что обеспечивает линеаризацию регулировочных характеристик преобразователя и повышение быстродействия в зоне повышенного тока.

Фазовый сдвиг импульсов .в функции среднего значения управляющего напряжения дает возможность контролировать и регулировать ток преобразователя с заданной точностью при его 60 прерывистом характере. Распределение импульсов, задерживаемых в блоке 5 дважды эа период сетевого напряжения, для кажцой пблуволны сетевого напряжения по соответствукщим выходным 5 усилителям осуществляется благодаря включению транзисторов 28 и 29 только при одной из полуволн сэтгвого напряжения. Транзисторы 28 -". 29 управляются oт напряжений, снимаемых с синхрони=; ðóþI«ìãо устройства„Транзистор 28 включается прн положительItîé полуволне выходного напряжения усилителя 20 (от момента времени (до момента времени t ), а транзистор

29 — при отрицательной полуволне выходного напряжения усилителя 20 (огрезок времени t)-t,,). При поступлении задержанного импульса с конденсатора 48 прои ходит отпирание транзистора 27, В зависимости от того, какой из транзисторов открыт (28 или 29), открывается либо транзистор 35, либо транзистор 30, чем обеспечивается I:ðîêoæä(= Hïå импульсов на соответ вующпе усилители. К выходам транзистороь 30 и 35 подключают по два усилителя. В реверсивной схеме преобразователя с разд«льным управлением групп тиристоров усилители попарно включаются за счет сигналов, поступающих по цепям запрета прохождения импульсов (через вы воды 17 и 16). Длительность выходных импульсов до 10 эл.град. задается величиной емкости конденсатора 48.

Устройство оптимизировано для микросхемной реализации. На его основе выполняются системы управления реверсивным преобразовагелем с раздельной работой групп тиристоров, причем в 2-3 раза улучшаются массогабаритные показатели устройства и в

2-5 раз снижается трудоемкость изготовления.

Формула изобретения

Импульсно-фазовое микросхемное устройство системы управления тиристорным преобразователем, содержащее формирователь синхронизирующих импульсов, блок управляемой задержки импульсов с ог,ним управляющим входом, а также два логических элемента совпадения, первые входы которых соединены с выходами формирователя синхронизирующих импульсов, и два усилителя выходных импульсов, первые входы которых соединены с выходом источника запрета, о т л и ч а ю щ е е с я тем,, что,,с целью повышения помехоустойчивости при одновременном расширении функциональных воэможностей, в него введены два дополнительных усилителя выходных импульсов и фильтр формирователя синхронизирующих импульсов, подключенный входом к источнику синхрониэирукщего напряжения, а выходом через формирователь синхрониэирующих импульсов — к блоку управляемой задержки импульсов с цополнительным управляющим входом, 813769 выход которого соединен со вторыми входами логических элементов совпадения, выходы которых соединены со вторыми входами всех усилителей выходных импульсов, при этом первые входы дополнительных усилителей импульсов соединены с дополнительным выходом источника запрета.

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Ситник H.Х., Шурупрв. Г.H. Сило« чае.кремниевые вентильные блоки,М."Энергия", 1972, с. 30, рис. 1-21.

2. Integrierte Schaltungen. AEQ

Telefunken, 1976, 82E, S. 197-201.

813769 г) <

e) gð

Составитель М. Леонова

Редактор А. Гук Техред Н..Майорош Корректор В. Бутяга

Заказ 835/79 Тираж 988 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